für unseren heatbeat Research Newsletter suchen wir immer nach aktuellen Forschungsergebnissen aus dem Bereich der Fernwärme und -kälte, aus denen wir Erkenntnisse und Inspiration für die praktischen Herausforderungen der Wärmewende ableiten können. In dieser 40. Ausgabe unseres Newsletters haben wir zwei Veröffentlichungen ausgewählt, eine über große Erdbeckenspeicher und eine über Fernwärmepreise in Finnland.
Große Wärmespeicher können eine wichtige Lösung sein, um die Nutzung erneuerbarer Wärmequellen mit saisonal schwankender Verfügbarkeit wie z.B. Solarthermie zu ermöglichen. Und obwohl Erdbeckenspeicher ab einer bestimmten Größe das Potenzial haben, die kostengünstigste Option für die Speicherung großer Wärmemengen zu sein, gibt es bisher nur eine kleine Zahl an umgesetzten Projekten. Daher können gesicherte Betriebserfahrungen dazu beitragen, Unsicherheiten zu reduzieren und diese Technologie für Projekte zu bewerten, in denen ein großer Wärmespeicher in Betracht gezogen werden kann. Bei Interesse an solchen Speichersystemen empfehlen wir daher die kürzlich erschienene Doktorarbeit “Large pit thermal energy storage for solar district heating plant” von Yutong Xiang. Wir denken, dass diese Arbeit einen guten Überblick über verschiedene Aspekte des Betriebs eines Erdbeckenspeichers bietet.
Der im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Speicher befindet sich in Dronninglund, den wir bereits in Ausgabe 32 unseres Newsletters erwähnt haben. Der Speicher hat ein Volumen von 60.000 m³ und stellt einen öffentlichen Datensatz für das Jahr 2014 zur Verfügung. In der Arbeit von Xiang finden wir einen guten Überblick über andere umgesetzte Erdbeckenspeicher, die technische Umsetzung und verwendbare Materialien, sowie eine detaillierte Untersuchung des Betriebs des Speichers über mehrere Jahre (2014 - 2017). Darüber hinaus enthält die Arbeit mehrere im Rahmen dieser Promotion veröffentlichte Artikel mit weiteren Erkenntnissen. Für uns war interessant zu sehen, wie sich die Speichertemperaturen saisonal von einem Maximum von 84 °C bis zu einem Minimum von 9 °C ändern und wie über den Verlauf eines Jahres rund 11 GWh bei einer Speichereffizienz von etwa 90 % gespeichert werden können. Wenn dies auch an anderen Standorten wirtschaftlich realisiert werden kann, haben Erdbeckenspeicher ein enormes Potenzial für die Wärmewende.
Natürlich kann Fernwärme nur mit anderen Heizungsarten konkurrieren, wenn sie wirtschaftlich ist. Und da dies eine zentrale Herausforderung bei der Transformation der Fernwärme weg von fossilen Brennstoffen ist, interessieren wir uns immer dafür zu verstehen, wie die Wahl der Wärmequellen und andere Faktoren den Wärmepreis für Fernwärme und deren Wirtschaftlichkeit insgesamt beeinflussen. In diesem Zusammenhang können wir einen kürzlich erschienenen Preprint von Ranta et al. mit dem Titel “The effect of fuels and other variables on the price of district heating in Finland” empfehlen.
Diese Studie verwendet einen Datensatz zu Wärmepreisen von rund 100 finnischen Fernwärmeunternehmen, die Wärme an rund 170 Gemeinden liefern und etwa 97 % des Fernwärmeverkaufs in Finnland abdecken. In diesen Daten liegt der Nettopreis für Fernwärme für einen repräsentativen Wohnhauskunden zwischen 53 EUR/MWh und 138 EUR/MWh, wobei der Durchschnittswert bei 91 EUR/MWh liegt. Für uns war es interessant zu sehen, dass die Studie keinen direkten Einfluss des Brennstoffs gefunden hat, um die Unterschiede in den Wärmepreisen vollständig zu erklären. Andere Effekte wie Anlagengröße, regionale Unterschiede, Unterschiede zwischen kommunalen und privaten Unternehmen und natürlich die Bedarfsstruktur haben ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf die Wärmepreise. Dies bestätigt unsere Erfahrung, dass die wirtschaftliche Tragfähigkeit der Fernwärme für jeden Anwendungsfall sorgfältig untersucht werden muss.
Neben den beiden oben genannten Arbeiten können wir das Papier “Fifth generation district heating and cooling: A comprehensive survey” von Minh Dang et al. empfehlen, das eine aktualisierte Übersicht über aktuelle Fernwärmeumfragen und die laufenden Diskussionen zu 4GDH und 5GDH gibt.
Die nächste Ausgabe unseres Newsletters wird am 6. März 2024 veröffentlicht.
