GroßwärmeSpeicher: Rückgrat der Wärmewende im Fernwärmenetz
Großwärmespeicher spielen eine zentrale Rolle beim Umbau unserer Wärmenetze hin zu einer klimaneutralen Zukunft. Sie ermöglichen es, erneuerbare Erzeugung vom Verbrauch zu entkoppeln, Systemkosten zu senken und Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Damit werden sie zum Rückgrat einer flexiblen, resilienten Fernwärmeinfrastruktur. Wir entwickeln Lösungen, die technisch fundiert, wirtschaftlich tragfähig und systemisch durchdacht sind.
Speicher strategisch integrieren
Der Transformationspfad zur klimaneutralen Wärmeversorgung erfordert den massiven Ausbau von Speicherkapazitäten. Großwärmespeicher ermöglichen die Integration erneuerbarer Energien, erhöhen die Netzflexibilität und sichern eine zuverlässige Versorgung. Ihre Bedeutung wächst rasant: Interne Analysen zeigen, dass die Speicherkapazität im deutschen Fernwärmenetz um den Faktor 150–300 steigen muss. Mit fundiertem ingenieurtechnischem Know-how und tiefgreifender Systemexpertise erarbeiten wir technologisch tragfähige und wirtschaftlich sinnvolle Speicherlösungen.
Großwärmespeicher sind strategische Elemente eines flexiblen, resilienten Wärmesystems. In unserer Beratung betrachten wir den Speicher nicht isoliert, sondern immer im Zusammenspiel mit dem Gesamtsystem. Unsere Modelle bilden physikalische und thermodynamische Prozesse realitätsnah ab und lassen sich iterativ mit techno-ökonomischen Analysen koppeln. So bewerten wir Einsatzszenarien und Designvarianten umfassend – von der Potenzialanalyse bis zur Genehmigungsprüfung. Unsere Methoden entstehen in führenden Forschungsprojekten und werden kontinuierlich weiterentwickelt. Immer mit dem Ziel, dass Investitionen langfristig Bestand haben.
Großwärmespeicher – unsere Leistungen im Überblick:
- Detailsimulationen (Stand-alone & im Energiesystemmodell ESM)
Tiefergehende Analyse der Speicherperformance unter verschiedenen Systembedingungen und Lastprofilen. - Potenzialanalyse
Identifikation geeigneter Standorte und Bewertung der systemischen Wirkung eines Speichers im Kontext des lokalen Wärmebedarfs.
- Eignungsprüfung
Technische und wirtschaftliche Vorprüfung von Speicherstandorten und -konzepten, inkl. Machbarkeit und Genehmigungsrahmen.
- Modellierung & Optimierung
Entwicklung und Anwendung detaillierter Speicher- und Netzmodelle – für Designvarianten, Speichergrößen und Einsatzstrategien.
- Simulationsbasierte techno-ökonomische Bewertung
Gekoppelte Analyse technischer und wirtschaftlicher Parameter zur Bewertung der Speicherintegration im realen System.
- Wirtschaftlichkeitsanalysen
Investitions-, Betriebs- und Systemkosten in Abhängigkeit vom technischen Design und vom Einsatzkontext.
- Prüfung der Genehmigungsfähigkeit
Einschätzung rechtlicher Rahmenbedingungen und Risiken im Planungsprozess, basierend auf technischen Eckdaten.
Grosswärmespeicher – Referenzen
Ziel des EU-geförderten Projekts TREASURE ist, die Lücke zwischen Forschung und Praxis zu schließen, um eine kosteneffiziente und nachhaltige thermische Energiespeicherung im großen Maßstab zu gewährleisten. In einem interdisziplinären und länderübergreifenden Projektteam werden Konzepte für die Systemintegration von Erdbeckenspeichern erarbeitet. Im Projektverlauf ist die Entwicklung von sieben Demonstrationsanlagen von Erdbecken-Wärmespeichern in fünf EU-Ländern geplant. Die Erfahrungen und Erkenntnisse sollen dazu beitragen, den Weg für die beschleunigte Umsetzung von großen thermischen Energiespeichern zu ebnen.
Im Forschungsprojekt Wärmewende: Strategien für den Einsatz klimaneutraler Fernwärmetechnologien untersucht das Hamburg Institut gemeinsam mit Konsortialpartnern zentrale Fragen zur Zukunft der Fernwärmeversorgung. Darin werden verschiedene klimaneutrale Fernwärmetechnologien, u.a. Großwärmepumpen, betrachtet, mögliche Hürden identifiziert und Maßnahmen zur Überwindung dieser Hemmnisse entwickelt.
Das Forschungsvorhaben „Optimierte Integration Thermischer Aquiferspeicher in Fernwärmesysteme“(OptInAquiFer) konzentriert sich auf die Erforschung des Beitrags von Aquiferspeichern für große Fernwärmenetze im Zuge der bevorstehenden Dekarbonisierung und Transformation. Durch die integrale Betrachtung von geologischen, technischen, energiewirtschaftlichen und genehmigungsrechtlichen Aspekten werden Möglichkeiten und Grenzen von Aquiferspeichern für die Fernwärme aufgezeigt.
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Im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung für die Stadt Neubrandenburg erstellte das Hamburg Institut unter anderem das „Fachgutachten Großwärme- und Saisonalspeicher“. Ziel war die Durchführung einer Potenzialanalyse zu Speichermöglichkeiten von Überschusswärme für die leitungsgebundene Wärmeversorgung in Neubrandenburg. Nach Auswertung der bestehenden Datenbasis erfolgte für die Speichertechnologien Erdbecken- und Behälterspeicher eine Untersuchung, inwiefern die saisonale bzw. großtechnische Speicherung von Wärme technisch, wirtschaftlich und genehmigungsrechtlich umgesetzt werden könnte.
Im Forschungsprojekt „SysGF: Systemische Analyse von Großwärmespeichern in der Fernwärme“ analysiert das Hamburg Institut im Konsortium das technische und wirtschaftliche Potenzial von Großwärmespeichern in Kombination mit erneuerbarer Wärmeerzeugung in deutschen Fernwärmesystemen sowie dem übergeordneten Energiesystem. Dazu werden die Fernwärmesysteme in ein detailliertes Modell des deutschen Energiesystems integriert und unter Berücksichtigung der Sektorenkopplung optimiert.
Für die Studie „Wärmeplan Rostock 2035“ untersuchte das Team vom Hamburg Institut in einem Fachgutachten Einsatzmöglichkeiten von saisonalen Großwärmespeichern im künftigen Wärmeversorgungskonzept. Dies beinhaltete die Bestandsaufnahme des Fernwärmenetzes inkl. Standortgegebenheiten und genehmigungsrechtlicher Vorprüfung, die Berechnung der spezifischen Speicherkosten sowie Modelleingangsgrößen für nachgelagerte Systemsimulation.
Im Auftrag der Stadtwerke Oranienburg erstellte das Hamburg Institut im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung das „Fachgutachten Saisonalspeicher“. Darin wurden die lokalen Potenziale zur Speicherung von Wärme bewertet. Das Gutachten umfasste folgende Leistungen: Bestandsaufnahme, Flächenscreening, technische Spezifikation, Simulation sowie die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
Im Rahmen des Transformationsplans nach Vorgabe der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (Modul 1) erstellte das Hamburg Institut im Auftrag der Stadtwerke Neustrelitz das „Fachgutachten saisonale Großwärmespeicher“. Mit dem Ziel, die lokalen Potenziale zur Speicherung von Wärme zu bewerten, wurden folgende Arbeitsschritte durchgeführt: Bestandsaufnahme, Untersuchung von verfügbaren Eignungsräumen , technische Spezifikation, Simulation und Langzeitverhalten sowie die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
Austausch auf Augenhöhe: Netzwerk innovative und grüne Fernwärme Norddeutschland (IGFN)
2022 initiierte das Hamburg Institut das „Netzwerk innovative und grüne Fernwärme Norddeutschland“. Es verbindet Versorgungsunternehmen mit dem Ziel, Ideen und Erfahrungen zur klimaneutralen Gestaltung von Fernwärmenetzen auszutauschen und Lösungsansätze voranzutreiben. Bei regelmäßigen Netzwerktreffen wird zu Schwerpunktthemen wie Großwärmespeicher informiert und diskutiert.
