LEEZE: Langfristige Energiesystemanalyse für Erdbeckenspeicher urbaner Fernwärmenetze am Beispiel der Stadtwerke Münster

Das Mikroprojekt "LEEZE" ist ein innovatives Forschungsvorhaben, das im Rahmen des Förderformats "URBAN ARENA Seasonal Heat Storage" durchgeführt wird. Ziel des Projekts ist es, die langfristige Machbarkeit und Integration saisonaler Erdbeckenspeicher in urbane Fernwärmenetze zu untersuchen, am Beispiel der Stadtwerke Münster. Dieses Vorhaben wird von der Universität Duisburg-Essen (UDE-LET) in Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Münster GmbH (SWMS) und einem Ingenieurbüro 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 "LEEZE", 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 "LEEZE" widmet sich drei zentralen Forschungsfragen, die für urbane Fernwärmenetze von besonderer Bedeutung sind. Erstens wird untersucht, wie geeignete Standorte für saisonale Erdbeckenspeicher im urbanen Raum gefunden werden können. Dabei werden Faktoren wie die Nähe zu bestehenden Erzeuger- und Netzinfrastrukturen, hydraulische Einspeisemöglichkeiten, Flächenverfügbarkeit und Eigentumsverhältnisse berücksichtigt. Zweitens steht die Energiesystemanalyse im Fokus, bei der mittels Wärmenetzsimulation die Möglichkeiten des Speicherbetriebs bewertet und dessen Nutzen im Sinne eines zukünftigen, betriebswirtschaftlichen Anlageneinsatzes quantifiziert werden sollen. Drittens erfolgt eine technische Bewertung, um die Realisierbarkeit eines Erdbeckenspeichers unter Berücksichtigung von Auslegung, Technologie, Dimensionierung, Umgang mit Grundwasser sowie bau- und planungsrechtlicher Genehmigungsfähigkeit zu gewährleisten.

Innovation und Bedeutung

Das Projekt "LEEZE" wird durch ein innovatives Konsortium aus Forschungseinrichtung, urbanem Fernwärmenetzbetreiber und Ingenieurbüro durchgeführt, was eine qualitativ hochwertige Beantwortung aller Forschungs- und Praxisfragen sicherstellt. Es schließt eine bedeutende Forschungslücke und liefert einen Machbarkeitsnachweis für die Integration saisonaler Erdbeckenspeicher in urbane Fernwärmenetze. Die Ergebnisse sind nicht nur für Münster, sondern auch für andere Städte und Regionen mit ähnlichen Herausforderungen nutzbar und tragen dazu bei, die Transformation von Fernwärmenetzen hin zu einer vollständig erneuerbaren Wärmeversorgung zu unterstützen.

Förderung

Das Projekt "LEEZE" wird im Rahmen des 8. Energieforschungsprogramms des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWE) gefördert. Dieses Programm unterstützt anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung im Bereich der Energieversorgung, insbesondere im Fokus auf eine klimaneutrale Wärme- und Kälteversorgung (Mission Wärmewende).