Saisonale Speicherung von Wärme aus Sonnenkollektoren und Rechenzentren
Das Projekt
Ausgangssituation
WarmteStad braucht nachhaltige Wärme für sein Wärmenetz im Nordwesten von Groningen. Derzeit sind die Restwärme aus zwei Rechenzentren sowie Wärme aus einer Freiflächen-Solarthermie-Anlage die beiden geplanten nachhaltigen Wärmequellen. Die vorgesehenen nachhaltigen Wärmequellen produzieren auch im Sommer Wärme, wenn keine oder nur eine geringe Nachfrage nach Wärme besteht, sodass die gesamte verfügbare Wärme nicht direkt genutzt werden kann. Über ein Jahr betrachtet beträgt der Überschuss in den Sommermonaten etwa 15 GWh. Das sind etwa 20 % des gesamten Angebots an nachhaltiger Wärme. In den Wintermonaten gibt es einen Mangel an nachhaltiger Wärme, da die Nachfrage dann viel höher ist. Ohne Speicherung beträgt der fossile Anteil, der die Lücke in den Wintermonaten ausfüllt, etwa 50 % des gesamten Wärmebedarfs. Bei saisonaler Speicherung würde der Anteil der fossilen Wärme auf etwa 35 % sinken.
Konzept
Aus diesem Grund wurde untersucht, ob die Wärme auch unterirdisch in einem Aquifer gespeichert werden kann. Aquifier Thermal Energy Storage, abgekürzt ATES, ist in den Niederlanden besser bekannt als Warmte Koude Opslag oder WKO.
Aufgrund des großen Volumens und der niedrigen Temperaturen wurde die saisonale Speicherung in Form eines doppelten ATES-Systems gewählt. Ein Teil hat eine Temperatur von bis zu 25 °C, der andere Teil von bis zu 45 °C. Durch die Wahl der 45 °C-Speicherung in einem tieferen Grundwasserleiter sind keine Auswirkungen auf die umliegenden ATES-Quellen zu erwarten, die in einem weniger tiefen Grundwasserleiter liegen. Diese Tatsache ist eine wichtige Voraussetzung für die Genehmigungsfähigkeit.
Die saisonale Speicherung macht die Kombination nachhaltiger Quellen wirtschaftlich machbar. Auf diese Weise kann bis zu 20 % mehr nachhaltige Wärme genutzt werden. Durch die Entwicklung der saisonalen Speicherung werden auch zusätzliche Fördermittel für Investitionen, Betrieb und Forschung freigesetzt. WarmteStad hat bereits in einem frühen Stadium Gespräche mit der Provinz Groningen aufgenommen, um die Möglichkeiten für eine unterirdische Hochtemperatur-Wärmespeicherung im Grundwasser (Hoge temperatuur opslag, abgekürzt HTO, 60-90 °C) auszuloten. Dadurch stand viel Zeit zur Verfügung, um in guter Zusammenarbeit Fragen zu formulieren und auszuarbeiten. Infolgedessen könnte schließlich ein gewöhnliches (schnelles) Verfahren für ein Bodenenergiesystem abgeschlossen werden. Die Bearbeitungszeit von der Initiative bis zur Genehmigung betrug etwa 20 Monate.
Die Realisierung und der Betrieb des Systems werden in den kommenden Jahren im Rahmen einer umfassenderen Studie untersucht werden.
Technologien
Folgende Technologien sollen eingesetzt werden:
- Wärmenetz
- Solarthermie
- Aquiferspeicher
- Restwärme aus Rechenzentren
Akteure
- WarmteStad
- SolarFields als Anbieter
- Wohngebiet als Abnehmer
- Schlammdepot Dorkwerk
Ergebnisse
Die wichtigsten Schlussfolgerungen und Empfehlungen der Machbarkeitsstudie lauten:
- In einer Situation, in der nachhaltige Wärmequellen über einen längeren Zeitraum mehr Wärme liefern als nachgefragt wird, bietet die saisonale Speicherung eine Lösung.
- Dies gilt für das WarmteStad-Wärmenetz, aber eigentlich für alle Wärmenetze, die mehrere nachhaltige Quellen kombinieren wollen.
- Für die saisonale Speicherung von Wärme gibt es verschiedene bewährte Methoden. Ausschlaggebend für die Wahl sind Temperaturniveau, benötigtes Volumen, verfügbarer Platz und Investitionsumfang. Eine Auswahlmatrix kann dabei helfen, die richtige Wahl zu treffen.
- In der Situation von WarmteStad erwies sich ein ATES-System als die beste Wahl.
- Die Speicherung von 45°C Wärme in einem anderen Grundwasserleiter als dem ATES-System verhindert eine Beeinträchtigung der ATES-Quellen und macht das System genehmigungsfähig.
- Die Wahl einer Höchsttemperatur von 45°C bietet viele Vorteile
- Die herkömmliche ATES-Technologie kann verwendet werden. Das spart Material- und Implementierungskosten.
- Es sind weniger Tiefbohrungen erforderlich, da die Interferenzen geringer sind als bei HTO
- Höhere Temperaturen erfordern noch größere Speichervolumina und haben eine geringere Speichereffizienz.
- Frühzeitige Absprache mit der zuständigen Behörde. Die Provinzen haben bisher kaum eine Politik zu MTO (unterirdische Wärmespeicherung im Grundwasser bei mittleren Temperaturen (30-60 °C) und HTO entwickelt. Durch eine frühzeitige Beratung bleibt Zeit, um gemeinsam Antworten auf die vielen Fragen zu finden.
- Betrachten Sie das saisonale Speichersystem nicht als separate Komponente. Es ist Teil eines größeren Energiesystems, das ganzheitlich auf seine Durchführbarkeit geprüft werden muss. Ohne saisonale Speicherung können andere wichtige Komponenten des Energiesystems nicht realisiert werden (Solarthermie).
- Für nachhaltige Energieinnovationen wie die saisonale Speicherung können verschiedene Subventionen in Anspruch genommen werden, darunter NPG, Interreg, DEI+ und SDE-Subventionen. Gespeicherte Restwärme ist förderfähig, wenn sie im Winterhalbjahr genutzt wird. (falls Teil der Entscheidung)
Download
Die Studie kann nachfolgend heruntergeladen werden:
Machbarkeitsstudie
| Kosten: | 57.820 € |
| Förderung: | 22.500 € |
| Laufzeit der Studie: | 2020 – 2021 |
Antragssteller
Warmtenet Noordwest BV
Griffeweg 99
9723DV Groningen
www.warmtestad.nl
Durchführendes Unternehmen
IF Technology B.V.
Velperweg 37
6824 BE Arnhem
www.iftechnology.com