Grosse Speicher für thermische Netze

Die grossen Schweizer Städte geben Milliarden für den Ausbau der Fernwärme aus, damit auch dicht bebaute Stadtzentren mit nachhaltiger Wärme versorgt werden können. Grosse thermische Speicher zum Ausgleich von Lastschwankungen spielen dabei eine immer wichtigere Rolle.

Die Versorgung von Gebäuden mit nachhaltiger Wärme ist eine grosse Herausforderung, vor allem auch für die dicht bebauten Stadtzentren in denen individuelle, herkömmlichen Wärmepumpen oder Holzfeuerungen an ihre Grenzen stossen. In den letzten Jahren haben die grossen Schweizer Städte allesamt Milliardenkredite für den Ausbau der Fernwärme bewilligt. Dabei werden unterschiedliche Wärmequellen grosstechnisch erschlossen und mittels Fernwärmeleitungen in den Quartieren verteilt. In Genf wird beispielsweise auf Energie aus dem Genfersee gesetzt, welche als Quelle für Wärmepumpen genutzt werden kann. Bern nutzt hauptsächlich Abwärme aus der Kehrichtverbrennung. In Zürich werden diese beiden Quellen mit Abwärme aus der Kläranlage Werdhölzli ergänzt. In ländlichen Regionen wird oft auch lokales Energieholz als Quelle für kleinere Fernwärmenetze genutzt. An sehr kalten Wintertagen treten in den meisten Wärmenetzen Lastspitzen auf, welche in vielen Fällen mit fossilen Spitzenlastkesseln gedeckt werden. Diese Lastspitzen können aber auch durch thermische Speicher versorgt werden, welche zuvor mit erneuerbaren Energieträgern beladen wurden. Wärmespeicher in Wärmenetzen können auch andere Funktionen übernehmen und beispielsweise den kontinuierlichen und somit emissionsarmen Betrieb von Biomassekesseln ermöglichen. Speicher lassen auch immer eine gewisse Entkoppelung von Wärmeproduktion und -bedarf zu und können somit indirekt das elektrische Netz entlasten. Zum einen können Strom produzierende Wärme-Kraft-Anlagen bei hohen Strompreisen weiter betrieben werden, um die Speicher zu beladen, auch wenn keine Wärme im Netz benötigt wird. Zum anderen können Wärmepumpen die Speicher dann beladen, wenn genügend günstiger erneuerbarer Strom verfügbar ist.

Das BFE-Projekt «BigStoreDH» des SPF Instituts für Solartechnik der OST – Ostschweizer Fachhochschule untersucht die Vorteile der Integration von thermischen Speichern in die schweizerischen Wärmenetze. Darin werden unterschiedliche Speichertechnologien analysiert. Sie reichen von grossen Stahltanks, die je nach Netzgrösse Energie für einige Stunden oder Tage speichern können, bis zu gigantischen erdgebundenen saisonalen Wärmespeichern. In der Schweiz wurden in den letzen Jahren einige grosse Stahlspeicher in Wärmenetze eingebaut – mit 280 000 m³ der grösste bei der Agroenergie Schwyz (siehe Abbildung). Im nahen Ausland gibt es bereits einige Beispiele von Erdsondenspeichern bis 95°C, Aquiferspeichern und mehreren hunderttausend Kubikmeter grossen Erdbeckenspeichern. Auch in solchen oben abgedeckten und wärmegedämmten künstlichen Seen kann heisses Wasser über mehrere Monate ohne grosse Verluste für den Winter gespeichert werden.

Um Projektergebnisse einfach zugänglich zu machen, hat das SPF in Zusammenarbeit mit der deutschen Solites acht Fact-sheets erstellt, welche einen Überblick über die verfügbaren Speichertechnologien für Wärmenetze sowie deren Integration und Kosten geben¹⁾.

Das Thema von grossen saisonalen Speichern für Wärmenetze ist hoch aktuell und wird auch vom neuen Innosuisse-Flagship-Projekt «SwissSTES» aufgegriffen. Ein grosses Konsortium mit Schweizer Hochschulen, Wärmeversorgern und Planungsbüros untersucht darin neue Technologieentwicklungen, aber auch raumplanerische, rechtliche, soziologische und wirtschaftliche Aspekte grosser saisonaler Wärmespeicher in der Schweiz. Im Projekt werden viele konkrete Machbarkeitsstudien durchgeführt, mit dem Ziel mehrere Pilot- und Demonstrationsprojekte in der Schweiz zu initiieren.