Der Nürnberger Regionalversorger N-Ergie hat untersuchen lassen, welche Speichertechnologien sich für die regionale Wärmeversorgung besonders eignen.

 

2-Zonen-Speicher, Erdbeckenwärme-, Erdsondenwärme-, Gesteins-, Aquiferwärme-, Eisspeicher – an Technologien zum Bunkern von Wärme mangelt es nicht. Doch welche eignen sich in erster Linie für die regionale Versorgung? Und welche Rolle spielen Platzbedarf, Kosten und Temperaturbereiche? Diese Fragestellung war Gegenstand zweier wissenschaftlicher Studien im Auftrag des Nürnberger Energieversorger N-Ergie.

Die erste Studie, sie entstand an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), beleuchtet Technologien, die Schwankungen zwischen Sommer- und Wintermonaten ausgleichen oder zumindest Dunkelflauten mit einer Dauer von ein bis zwei Wochen effektiv überbrücken können.

Es stehen ausreichend marktreife Technologien für die Speicherung im GWh-Maßstab zur Verfügung, resümieren die Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik. Noch nicht ausreichend sei der technische Reifegrad von chemischen Speichern und Latentwärmespeichern.

Was Wärme aus der Direktverstromung anlangt, verweisen sie auf Großspeicher. „Für die unterschiedlichen Optionen für die Kombination aus strombasierter Wärmeerzeugung und Speichern lohnen sich große Speicher aufgrund der hohen Stromkosten und den besonders hohen Einsparpotentialen vor allem zur Speicherung von Wärme aus der Direktverstromung und zur Speicherung von Niedertemperaturwärme“, heißt es in der Studie.

Und weiter: Die Speicherung der Wärme einer Wärmepumpe liefere für „die ausschließlich strombasierte Wärmeversorgung nur dann signifikante Einsparungen, wenn der Wärmeverbrauch der Kunden während der Beladung des Speichers nicht aus erheblich teurerer Direktverstromung gedeckt werden muss“.

Maximale Einsparung bei 400 bis 800 Stunden erreicht

Für das Jahr 2030 rechnen die Studienautoren mit einer Halbierung der Wärmegestehungskosten durch Speicher. Von einem mittleren Großhandelspreis von etwa 137 Euro/MWh im Jahr 2030 ausgehend, ermitteln sie für die Wärmeerzeugung mit ausschließlich Wärmepumpen mittlere Wärmepreise von etwa 32 bis 62 Euro /MWh; für die ausschließliche Erzeugung via Direktverstromung bis zu 242 Euro/MWh. Durch große Speicher halbierten sich die Gestehungskosten bereits bei einer Speicherkapazität von 400 bis 800 Stunden, so ein Ergebnis. „Noch größere Speicher bieten keine signifikanten Einsparungspotentiale.“

Zentraler Punkt in den Überlegungen sind die Netzkosten. „Insbesondere die Direktverstromung wäre heute aufgrund der mutmaßlich geringen Vollaststunden mit hohen Netzentgelten belastet. Dies steht im Widerspruch zur potenziell netzdienlichen Betriebsweise steuerbarer Lasten wie elektrische Direktheizungen“, schreiben die Universitätsforscher. Eine Neuregelung der Netzentgelte in Zukunft sei naheliegend.

Vorteile mit Contracting 
Aus betriebstechnischer Sicht halten sie Contracting-Modelle für vorteilhaft. Niedrigere Vorlauftemperaturen im Wärmenetz erlaubten höhere Wirkungsgrade der Wärmepumpen und minderten die Wärmeverluste. „Zudem adressieren Contracting-Modelle die Problematik des hohen Platzbedarfes für Wärmespeicher“, betonen sie. Auch bestünden für Netzbetreiber Synergieeffekte in der kurzfristigen Speicherung von Lastspitzen, insbesondere aus der PV-Stromproduktion.

Für den Regionalversorger N-Ergie schlussfolgern die Wissenschaftler der FAU, dass die Wärmespeicherung für Zeiträume von etwa einem Monat mit einer Speicherkapazität von 150 GWh im Versorgungsgebiet mit den aktuellen Planungen des Transformationsplanes mit Niedertemperaturspeichern wirtschaftlich realisierbar sei.

Die zweite, darauf aufbauende Studie stammt von der Technischen Hochschule Nürnberg. Darin modellieren die Autoren „Kostenwirkungen in Abhängigkeit von Speicherkapazität und Herstellungskosten“. Losgelöst von einzelnen Modellparametern gelangen sie zu der lapidaren Feststellung: „Es wird empfohlen, die Potenziale zu heben, die ein Speicherzubau ermöglicht.“

Aktuell betreibt N-Energie einen Wärmespeicher mit 2-Zonen-Technik in Nürnberg-Sandreuth. Der Heißwasserspeicher ist 70 Meter hoch und hat ein Fassungsvermögen von 33.000 Kubikmetern. Die Wärmekapazität beträgt rund 1,5 Millionen kWh.

Die beiden Studien stehen kostenfrei als Download bereit:

• Speicherung von Wärme für die regionale Wärmeversorgung 
• Wirtschaftlich vorteilhafte Speicherkapazität zum Transformationsplan für die Wärmeversorgung Nürnbergs