nt 04 | 2024 Infrastrukturen der Zukunft: Wärmespeicher XXL
Meldorf: Deutschlands erster Erdbeckenwärmespeicher legt los
Stefan Maretzki, Thomas Labda
Pioniergeist in Meldorf
Überschusswärme nutzbar machen – mit diesem Credo packte Meldorf bereits um die Jahrtausendwende die Dinge pragmatisch an. Seit mehr als 20 Jahren wird das örtliche Schwimmbad bereits mit Abwärme aus der örtlichen Druckerei beheizt. Doch warum die Wärme nicht nur bei Überschuss sinnvoll nutzen, sondern auch für die kalte Jahreszeit speichern?
Ein Blick zu unseren dänischen Nachbarn – Vorreiter in der Nahwärmeversorgung – lieferte den entscheidenden Impuls: Ein Erdbeckenwärmespeicher versprach die Umsetzung der Idee in einem vertretbaren wirtschaftlichen Rahmen und – anders als bei klassischen Tankspeichern – einer akzeptablen Einbindung in das Landschaftsbild. Die Randbedingungen vor Ort standen auf Grün: Ausreichend verfügbare Flächen, kombiniert mit kurzen Wegen zwischen Erzeugung, Einspeicherung und Abnehmern sowie die Umwidmung eines bislang landwirtschaftlich genutzten Gebäudes zur zukünftigen Technikzentrale.
Erdbeckenspeicher Meldorf während der Bauphase im Oktober 2022. Foto: Solmax
Einfach kann jede(r)
Als deutlich herausfordernder erwiesen sich die auf den ersten Blick verborgenen Randbedingungen: Durch den hohen Grundwasserspiegel und die oberflächennah anstehenden Weichböden des Baugrunds mussten Konzepte entwickelt werden, die eine bauliche Umsetzung ermöglichten.
Mit der nötigen Entschlossenheit und einem starken Projektteam ließen sich diese Herausforderungen jedoch stemmen. Anfang 2021 wurde eine Innovationspartnerschaft aus der Taufe gehoben. Neben bereits im Vorfeld gewonnenen örtlichen Unternehmen bereicherten Ramboll und Solmax mit ihrer Expertise aus mehreren primär in Dänemark erfolgreich umgesetzten Projekten das Vorhaben.
Von der Idee zum Projekt
Die Innovationspartner trugen mit ihrem technischen Input zur Schaffung der raumordnerischen Voraussetzungen bei und nach den konkreten Planungen für die Umsetzung erfolgte bereits im Herbst 2021 der Spatenstich für das Projekt.
Geplant wurde ein Erdbeckenwärmespeicher mit einem Wasservolumen von 43 000 m³ für die saisonale Speicherung von mehr als 1,5 GWh Wärme unter den geplanten operativen Randbedingungen von max. 90 °C Speichertemperatur und einem Niedertemperatur-Netz bei 85/70-50 °C. Für die Herstellung der Baugrube mit einem Durchmesser von über 90 Metern und einer Tiefe von circa 11 Metern mussten insgesamt 60 000 m³ Boden bewegt werden. Außerdem wurden während der temporären Absenkung des Grundwassers 1,6 Mio. m³ Wasser aus dem Boden gefördert. Für die Abdichtung des Speicherbeckens wurden jeweils etwa 10 000 m² an Schutzlage sowie einer temperaturbeständigen Kunststoffdichtungsbahn von Solmax verbaut, welche bereits bis zu einer Dekade in dänischen Wärmespeichern im Einsatz ist.
In der Entwicklung und der Herstellung einer wirksamen Abdeckung des Speichers lag die größte Herausforderung. Die Abdeckung sollte mehrere Funktionen erfüllen: Zum einen muss durch eine gute Dämmwirkung ein effizienter Betrieb des Speichers unterstützt werden. Hier galt es, einen geeigneten Aufbau zu entwickeln und eine sinnvolle Materialauswahl zu treffen. Zum anderen muss das auf die Speicheroberfläche von 8 000 m² treffende Niederschlagswasser wirksam abgeführt werden.
Letztlich konnte hier, nicht zuletzt basierend auf den bereits in Dänemark gesammelten Erfahrungen mit unterschiedlichen Bauweisen, eine passende Lösung entwickelt werden.
Startschuss für die Einspeisung
Im Juni 2024 war es dann so weit: Wärme gelangt seither aus einer benachbarten Biogasanlage in den Speicher. Weitere Wärmequellen, wie Wärme aus einer Druckerei, werden in Kürze hinzukommen. Daten aus den vom Innovationspartner siz energieplus eingebauten Sensoren werden dann erste Erkenntnisse über den Speicher liefern.
Damit ist der Innovationsdrang der beteiligten Partner jedoch noch nicht am Ziel: Weitere Entwicklungen sind bereits in Planung. So werden in Kürze Rotationswärmepumpen in das Betriebskonzept integriert, um die Kapazitäten des Speichers noch weiter zu erhöhen.
Blick in die Zukunft
Darüber hinaus engagieren sich Ramboll und Solmax auf vielfältige Art und Weise für einen größeren Bekanntheitsgrad dieser Technologie. So konnten im Rahmen mehrerer Veranstaltungen des AGFW unterschiedlichste Vorhabenträger und Versorger von diesem Konzept überzeugt werden. Parallel entsteht im hessischen Rauschenberg-Bracht bereits der nächste Speicher – unterstützt durch Ramboll und Solmax.
Stets die Weiterentwicklung durch die Optimierung von Betriebskonzepten, der Untersuchung neuartiger Bauweisen oder der geonumerischen Modellierung im Blick, werden kontinuierlich Verbesserungen angestrebt, um die Wärmewende zu beschleunigen und neue Anwendungsfelder zu erschließen.
Der fertige Speicher – Wärmewende umgesetzt. Foto: Solmax
Forschung praxisnah - Efficient Pit
Neben der erfolgreichen Realisierung von Erdbeckenwärmespeichern mit einem Gesamtvolumen von inzwischen über 600 000 m³ weltweit, trägt Solmax in einem vierjährigen Forschungsprojekt „Efficient Pit“ seit September 2021 zur Weiterentwicklung der Komponenten und Bauart von Erdbeckenwärmespeichern bei. Am eigenen Produktionsstandort in Rechlin entstehen derzeit zwei innovative Laborspeicher unter anderem mit steilen und gedämmten Böschungen bis 70°, glasfaseroptischer Messtechnik sowie polymeren Bauteilen im Speicher. Das Forschungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages, gefördert (FKZ 03EN6007A).
Projektkonsortium Meldorf WIMeG Wärme Infrastruktur Meldorf GmbH & Co. KG, Ramboll, siz energieplus – steinbeis innovationszentrum, EMN EnergieManufaktur Nord Dipl.-Ing. Peter Bielenberg, Solmax, Hansen Transport und Handels GmbH, Koll Sanitär Heizung Klima Elektro
Weiterführende Informationen
Autoren
Dipl.-Ing. (TU) Stefan Maretzki, M. Sc., Principal Engineer bei Ramboll Deutschland GmbH. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Dipl.-Ing. Thomas Labda, Key Account Manager – Renewable Energy & Project leader Efficient Pit bei Solmax Geosynthetics GmbH. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!