Hydraulische und techno-ökonomische Analysen für Netzverbundsysteme mit Saisonalen Erdbeckenwärmespeichern am Beispiel der Fernwärme in Lübeck

Das Mikroprojekt "Hanse" ist ein innovatives Forschungsvorhaben, das im Rahmen des Förderformats "URBAN ARENA Seasonal Heat Storage" durchgeführt wird. Ziel des Projekts ist es, die Machbarkeit der Integration saisonaler Erdbeckenwärmespeicher in Fernwärmeverbundnetze zu untersuchen und zu demonstrieren. Dieses Vorhaben wird von der Universität Duisburg-Essen (UDE-LET) in Zusammenarbeit mit der Stadtwerke Lübeck Energie GmbH (SWHL) und dem Ingenieurbüro Ramboll durchgeführt.

Hintergrund und Herausforderungen

Die Strategie zur Klimaneutralität der Bundesregierung sieht Wärmenetze und -speicher als entscheidende Elemente für eine vollständig erneuerbare Wärmeversorgung vor. Insbesondere § 29 des Wärmepolitikgesetzes (WPG) fordert von den Betreibern leitungsgebundener Wärmeversorgungen, dass die jährliche Nettowärmeerzeugung ab 2030 zu mindestens 30 % und ab 2040 zu mindestens 80 % aus erneuerbaren Energien oder unvermeidbarer Abwärme stammen muss. Um diese Ziele zu erreichen, müssen Wärmenetzbetreiber ihre Netze dekarbonisieren und dabei auch die Herausforderung der saisonalen Speicherung von Wärme bewältigen.

Während erneuerbare Wärmequellen im Sommer oft im Überfluss vorhanden sind, ist der Wärmebedarf im Winter deutlich höher. Dies macht die saisonale Speicherung von Wärme, beispielsweise durch Erdbeckenspeicher, unerlässlich. Allerdings stellen die Integration großer Erdbeckenspeicher in urbane Fernwärmenetze aufgrund von Flächenmangel und hydraulischen Anforderungen eine besondere Herausforderung dar. Zudem müssen die Netzvorlauftemperaturen abgesenkt werden, um erneuerbare Wärmequellen einzubinden, was wiederum zu hydraulischen Schwierigkeiten im Winter führen kann.

Urban Arena ist ein Förderformat, das die Transformation urbaner Energiesysteme durch anwendungsorientierte Forschung beschleunigt. Die Mikroprojekte, wie "HANSE", zeichnen sich durch kurze Laufzeiten und ein verschlanktes Antragsverfahren aus, was einen schnellen Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis ermöglicht. Diese Partnerschaft zielt darauf ab, die Energiewende in urbanen Räumen durch innovative, praxisnahe Forschung zu unterstützen.

Ziele des Projekts

Das Projekt "HANSE" unterstützt die Transformation von Fernwärmenetzen hin zu einer vollständig erneuerbaren Wärmeversorgung. Es adressiert eine zentrale Herausforderung der Energiewende: die saisonale Speicherung von Wärme, um die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien im Winter zu gewährleisten. Das Mikroprojekt verfolgt zwei zentrale inhaltliche Zielstellungen. Einerseits steht die Standorteignungsanalyse im Fokus, bei der untersucht wird, welche Standorte in Lübeck für saisonale Erdbeckenwärmespeicher geeignet sind. Dabei werden geotechnische, hydrologische, bau- und planungsrechtliche sowie landschaftsplanerische Aspekte berücksichtigt. Andererseits zielt das Projekt darauf ab, die Integration solcher Speicher in bestehende Fernwärmeverbundnetze zu untersuchen, um die Dekarbonisierung zu unterstützen und gleichzeitig die Netzhydraulik zu optimieren.

Bedeutung für die Energiewende

Das Mikroprojekt "HANSE" ist ein innovativer Forschungsvorhaben, das die Integration saisonaler Erdbeckenwärmespeicher in Fernwärmeverbundnetze untersucht. Durch die Zusammenarbeit von Forschung, Praxis und Ingenieurwesen soll ein Machbarkeitsnachweis erbracht werden, der die Grundlage für die praktische Umsetzung in Lübecks Fernwärmenetz bilden kann. Die Ergebnisse sollen nicht nur für Lübeck, sondern auch für andere Städte und Regionen mit ähnlichen Herausforderungen nutzbar sein.

Förderung

Das Mikroprojekt "HANSE" wird im 8. Energieforschungsprogramm des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWE) gefördert. Dieses Programm fördert anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung im Bereich der Energieversorgung, insbesondere im Fokus auf eine klimaneutrale Wärme- und Kälteversorgung (Mission Wärmewende).