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Saisonale Wärmespeicher: Sommerliche Überschüsse für kalte Winter

Bis Ende 2026 entstehen deutschlandweit mehr als 20 Konzepte zur Integration von saisonalen Wärmespeichern: Forschende untersuchen, wie Städte und Kommunen im Sommer Wärme speichern und in ihre ganzjährige Wärmeversorgung integrieren können.

Zum Beispiel in Lübeck: Hier planen die Stadtwerke bis zu sechs innenstadtnahe Wärmenetze zusammenzulegen. Eine fertiggestellte Solarthermieanlage, mehrere Luft- und Flusswasserwärmepumpen und eventuell eine weitere Solar- oder Geothermieanlage sollen die benötigte Wärme zukünftig in das Netz einspeisen. Ein Erdbeckenspeicher kann sommerliche Überschüsse über mehrere Monate zwischenspeichern, um sie im Winter bei Bedarf abzugeben. Solche Speicher sind im Grunde große, abgedichtete Wasserbecken mit einer Fläche von mindestens zwei Fußballfeldern.

Wie groß der Erdbeckenspeicher in Lübeck genau sein müsste, wo er am besten platziert werden könnte und wie die Netzinfrastruktur gestaltet sein sollte, untersuchen Forschende des Lehrstuhls Energietechnik an der Universität Duisburg-Essen innerhalb des Mikroprojekts HANSE. „Das Thema der saisonalen Speicher in einer solchen Größenordnung für urbane Wärmenetze, mit stark eingeschränkter Flächenverfügbarkeit vor Ort, ist vollkommen neu und innovativ. Die Aufgaben sind entsprechend herausfordernd“, erklärt Christian Thommessen von der Universität Duisburg-Essen, der für dieses Fallbeispiel zuständig ist.

Förderformat URBAN ARENA unterstützt Austausch und Ergebnistransfer

Das BMWE fördert die Arbeit der beteiligten Forschungseinrichtungen in Form von insgesamt 23 Mikroprojekten als Teil der URBAN ARENA Seasonal Heat Storage. Die URBAN ARENA ist eine Pilotaktivität im Rahmen der europäischen Partnerschaft Driving Urban Transitions.

Die nun gestarteten Mikroprojekte sind Durchführbarkeitsstudien, die Städte und Gemeinden mit ganz unterschiedlichen Rahmenbedingungen untersuchen, von der Art und Größe der bestehenden Bebauung über die vorhandene Energieversorgung bis hin zu den landschaftlichen und geologischen Gegebenheiten. Die Projektbeteiligten gehen der Frage nach, wie sich dort beispielhaft für die unterschiedlichen Bedingungen ein saisonaler Wärmespeicher in die Infrastruktur integrieren lässt, damit eine praktikable und wirtschaftliche Lösung entstehen kann.

Alle Beteiligten aus Forschung und seitens der Wärmeversorger sind dafür im ständigen Austausch. Vorhandenes Wissen wird gezielt auf die Herausforderungen sowie auf praxisrelevante Ergebnisse ausgerichtet. Die URBAN ARENA verzahnt also Forschung mit realen Anwendungsfällen und schließt damit gezielt die Lücke zwischen Forschung und kommunaler Umsetzung.

Machbarkeit verschiedener saisonaler Speichertechnologien

Neben Erdbeckenspeichern untersuchen die Forschenden in der URBAN ARENA noch zwei weitere zentrale Technologien, mit denen Wärme saisonal gespeichert werden kann: sogenannte Aquiferspeicher und Erdsondenspeicher. Ein Aquiferspeicher könnte als offener unterirdischer Speicher etwa in Bremerhaven zum Einsatz kommen: Dort kann möglicherweise in 600 bis 700 Metern Tiefe Wärme gespeichert werden. „In dieser Formation ist schon eine gewisse Temperatur vorhanden, so dass man auch hohe Temperaturen einspeichern kann“, erklärt Dr. Nora Koltzer von der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG und zuständig für das dort angesiedelte Mikroprojekt. Erdsondenspeicher hingegen wären eine mögliche Lösung für die Stadt Hilchenbach im Siegerland (Nordrhein-Westfalen). Hier kann Wärme über mehrere Erdbohrungen als Sondenfeld im Boden mit geringerer Tiefe gespeichert werden.

Sämtliche Ergebnisse der Studien sollen im Frühjahr 2027 publiziert werden, sodass auch unbeteiligte Wärmeversorger darauf aufbauen können. Am Ende sollen diverse Konzepte für die Transformation der Wärmeversorgung in Städten und Gemeinden entstehen.