23.09.2014

70 Fachexperten diskutieren über die Zukunft von Wärmespeichersystemen in Rheinland-Pfalz

Am 04.09.2014 fand in Speyer der Workshop „Zukunft Wärmespeichersysteme in Rheinland-Pfalz“ statt. Die Veranstaltung wurde federführend von der Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH in Kooperation mit dem EOR e.V. und StroREgio e.V. organisiert. Um Wärme- und Kältespeichersysteme in Rheinland-Pfalz zu etablieren und wirtschaftlich betreiben zu können, ist es von Bedeutung, Speichertechnologien weiterzuentwickeln und Erfahrungen in ihrem Einsatz zu sammeln und auszutauschen; ebenso wichtig ist es, neue Geschäftsmodelle zu erproben. Diese beiden Aspekte standen im Fokus des Workshops.

Energiesektoren übergreifend verknüpfen

Nach einer Begrüßung durch den Oberbürgermeister der Stadt Speyer, Hansjörg Eger, und einer kurzen Vorstellung der Aktivitäten der Stadt Speyer im Bereich des Klimaschutzes führte Dr. Ralf Engelmann, Referent für Solarenergie, Geothermie und Speichertechnologie bei der Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH, in die Thematik ein. „Das Energieangebot der regenerativen Energie-Anlagen im Wärme- und Kältebereich kann, wie im Strombereich, zeitlichen Schwankungen unterliegen und ist der täglichen oder saisonalen Energienachfrage oft genau entgegengesetzt,“ so Dr. Engelmann. „Die Schlüsseltechnologie der Energiespeicherung und die Verknüpfung zwischen Strom-, Wärme- und Gasnetz kann im zukünftigen Energiemarkt Abhilfe schaffen und die Energieerzeugung und den Verbrauch, sowohl zeitlich als auch räumlich, aufeinander abstimmen.“

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten von Wärmespeichersystemen

Christian Synwoldt vom Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) stellte die unterschiedlichen Speichertechnologien für Wärmespeicher vor. „Im Rahmen der zukünftigen Energieversorgung werden Speicher bei der Systemintegration eine bedeutende Rolle“, so Synwoldt. Neben etablierten sensiblen wasserbasierten Wärmespeichern können bei der Speicherung von Wärme chemische Prozesse (Sorption, Lösungsvorgänge, Oxidation/ Reduktion) und latente Prozesse (Phasenwechsel) zum Einsatz kommen. Das Speichermedium Wasser ist derzeit am weitesten verbreitet, da Heißwasserspeicher um einiges günstiger als latente oder thermochemische Wärmespeicher sind. Daneben bietet Wasser, aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität, sehr gute physikalische Voraussetzungen, um als Wärmeträgermedium zu fungieren. Dennoch können in einigen Einsatzgebieten auch andere Speichertechnologien zukünftig eine immer größere Rolle spielen. Der Einsatz von mobilen Wärmespeichern auf Basis von Phasenwechselmaterialien bietet beispielsweise die Möglichkeit, anfallende Abwärme aus Industrieprozessen zu einem Wärmeverbraucher zu transportieren, der nicht unmittelbar an ein Nahwärmenetz angeschlossen ist. „Dies könnte ein Geschäftsmodell für ländlich geprägte Regionen sein, die auf teure Investitionen in ein Nahwärmenetz verzichten wollen“, so Synwoldt.

Ein wichtiger Punkt bei Speichersystemen ist die Selbstentladung, diese kann bei Wärmespeichern durch geeignete Dämmung reduziert werden. In Abhängigkeit der Speichergeometrie und der Speichergröße kann die Selbstentladung variieren. Je kleiner das Verhältnis zwischen Speicheroberfläche und Speichervolumen ist, desto geringer ist die Selbstentladung, da diese durch Wärmeabgabe an die Oberfläche zustande kommt.

Umsetzungsprojekte von Wärmespeichersystemen in Nahwärmenetzen in Rheinland-Pfalz

Mathias Reinhart von den Stadtwerken Speyer GmbH stellte das Leuchtturmprojekt solarthermisch unterstütztes Nahwärmenetz „Wohngebiet Alter Schlachthof“ in Speyer vor. Das Neubaugebiet mit 38 Reihen- und 24 Doppelhäusern und einer Gesamtwohnfläche von 9.600 m2 wird von einem Nahwärmenetz mit einer Länge von 1,5 Kilometern betrieben. Im ehemaligen Kesselhaus des alten Schlachthofes befindet sich die Heizzentrale, ausgestattet mit einem Gas-Brennwertkessel, der seine Leistung zwischen 173 bis 575 kW fährt und einem 100 m³ großen Wasserpufferspeicher bestehend aus Stahl mit einer 20 cm dicken Dämmung. Neben dem Gas-Brennwertkessel werden solarthermische Flachkollektoren mit einer Fläche von 545 m2 zur Wärmebereitstellung genutzt. Der solarthermische Anteil deckt abhängig vom Betrachtungsjahr ca. 25% der Energieversorgung der Niedrigenergiehäuser des Wohngebietes ab. „Das Projekt ist ein Leuchtturmprojekt der Stadtwerke Speyer GmbH. Durch das aufgestellte Energiekonzept der Siedlung werden die Vorgaben der zu Umsetzungsbeginn gültigen Energieeinsparverordnung um mindestens 15 % unterschritten. Das Projekt stellt somit einen wichtigen Schritt in Richtung CO2-Reduzierung dar. Das energetische Gesamtkonzept des Wohngebietes traf bei den Anwohnern von Anfang an auf hohe Akzeptanz.“, so Reinhart.

Steigerung der Effizienz von BHKWs durch den Einsatz von Wärmespeichern

Christoph Zeis von der EDG Energiedienstleistungsgesellschaft Rheinhessen-Nahe mbH stellte das Thema BHKW-Technologie in Kombination mit Wärmespeichern vor. Als Umsetzer von 99 Blockheizkraftwerken in meist kommunalen Einrichtungen und der Errichtung von verschiedenen Nahwärmeversorgungsnetzen in Neubaugebieten sammelte das Unternehmen seit der Gründung im Jahr 1998 viel Know-How im Bereich der Wärmeversorgung. „Der Wärmesektor stellt einen wichtigen Bereich bei der Umsetzung der Energiewende dar und darf nicht vernachlässigt werden“, so Zeis. Wärmespeicher in Kombination mit BHKWs, KWK-Anlagen oder Biomasseanlagen sind eine Möglichkeit, um regenerative Wärme bedarfsgerecht den Endverbrauchern zu Verfügung zu stellen. Dies zeigen Beispiele aus der Praxis wie dem BHKW im Gymnasium Alzey, der Bioenergie/KWK-Nahwärmeversorgung Hachenburg oder dem BHKW am Emanuel-Felke-Gymnasium in Bad Sobernheim, die durch die Firma umgesetzt wurden. „Die umgesetzten Anlagen sind stets wärmegeführt mit der Option zur Stromlastoptimierung. Um eine hohe Effizienz der Anlage während des Betriebes zu gewährleisten ist ein ständiges Monitoren unabdingbar“, betonte Zeis.

Strom- und Wärmesektor sinnvoll verknüpfen

Um die Verknüpfung des Strom- und Wärmesektors ging es beim Vortrag von Markus Sinß von der Transferstelle für rationelle und regenerative Energienutzung Bingen. „Die Nutzung von Power to Heat sowie Power to Cool in Verbindung mit Wärme- oder Kältespeichern bietet Vorteile bei der Flexibilisierung des Stromverbrauchs“, erklärte Sinß. „Die Integration von fluktuierenden regenerativen Energien im Stromnetz kann durch Power-to-heat verbessert werden, was einen weiteren Ausbau dieser Technologien nach sich zieht“, so Sinß weiter. Durch Power-to-heat werden Lasten aus dem Stromnetz ins Wärmenetz verschoben, dies hat den Vorteil, dass ein kostenintensiver Stromnetzausbau bzw. der Ausbau von teuren Stromspeichersystemen umgangen wird. Die Potenziale für Stromsenken sind in Rheinland-Pfalz vorhanden und werden in einigen Projekten bereits aktiv umgesetzt. So zum Beispiel nutzen die Stadtwerke Mainz eine Power-to-Heat Anlage zur Wärmeerzeugung für das Nahwärmenetz und auch die Technischen Werke Ludwigshafen (TWL) haben in 2014 eine Ausschreibung für ca. 10 MWel Power-to-Heat laufen. Durch eine flexible Fahrweise von Kühlhäusern weisen auch diese Potenzial für die Nutzung von Power-to-Cool auf, in der Umsetzung sind allerdings eher wenige zu finden.

Finanzielle Unterstützung bei der Integration von Wärmespeichern in Nahwärmenetze

Förderung war der letzte Vortragsschwerpunkt im Rahmen des Wärmespeicherworkshops. Thorsten Henkes von der Energieagentur Rheinland-Pfalz referierte über die Fördermöglichkeiten von Nahwärmenetze, Wärmespeichern und der Förderung von übergeordneten Konzepten. Neben Förderprogrammen des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ging Henkes auch auf das Zinszuschussförderprogramm des Ministeriums für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung des Landes Rheinland-Pfalz ein. Daneben waren übergeordnete Themen wie Klimaschutzteilkonzepte und der städtischen Quartierssanierung Bestandteil seines Vortrages.

Im Anschluss an die Veranstaltung nahmen die Teilnehmer an einer Vor-Ort-Begehung des Solaren Nahwärmenetzes „Am alten Schlachthof“ in Speyer teil Ein herzlicher Dank gilt der Stadtwerken Speyer GmbH, die diese Besichtigung ermöglichten und der Stadt Speyer, die die Räumlichkeiten zur Verfügung stellten und vor Ort bei der Durchführung des Workshops unterstützend zur Seite standen.