11/2013 – 10/2017 (4 Jahre)

ca. 5,02 Mio. EUR

Innerhalb der EU sind Städte zu rund 70 % verantwortlich für den gesamten Primärenergieverbrauch, und dieser Anteil wird sich bis 2030 voraussichtlich auf 75 % erhöhen. Es gibt keinen Zweifel, dass die Städte gleichzeitig eine Herausforderung und eine Chance darstellen für die Klimaschutzpolitik. Die Entwicklung von Niedrigenergielösungen für die thermische Energieversorgung von Städten ist eine der wichtigsten Anforderungen heutzutage.

Eine der Quellen mit dem höchsten Potential ist die Rückgewinnung von Abwärme. Industriebetriebe werfen große Menge an Energie weg. Es ist davon auszugehen, dass im Mittel rund 40 % der verbrauchten Energie in Industriebetrieben Abwärme ist.

Das PITAGORAS-Projekt konzentriert sich auf die effiziente Verknüpfung von Stadtteilen mit Industrieparks durch intelligente Wärmenetze. Technologien und Konzepte für eine Wärmerückgewinnung auf niedriger und mittlerer Temperatur sowie die Integration von erneuerbaren Energien in die Wärme- (und Strom-) Versorgung von Städten werden entwickelt und in einem Demonstrationsvorhaben realisiert.

Da viele der im Vorhaben betrachteten Technologien und Konzepte noch nicht allgemein als zuverlässige Heizenergiequelle gelten (selbst wenn sie bereits bewährte Technologien sind), scheitert die Anwendung dieser Maßnahmen häufig noch vor der Diskussion der Kostenfrage. Um dies zu ändern, sind “Best-Practise-Beispiele” notwendig – wie z. B. die im PITAGORAS-Projekt realisierte Demonstrationsanlage im Stahlwerk Ori Martin in Brescia, Italien. In dieser Anlage wird ein Monitoringprogramm durchgeführt.

EU FP7-ENERGY-Smartcities-2012
ENER/FP7EN/314596 PITAGORAS

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites (DE)
• FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION (ES)
• S.O.L.I.D. Gesellschaft für Solarinstallation und Design mbH (AUT)
• ACCIONA Infraestructuras SA (ES)
• BIOS Bioenergiesysteme GmbH (AUT)
• Aermec SpA (ITA)
• INGETEK SISTEMAS SA (ES)
• CIM-mes Projekt Sp. z o.o. (PL)
• Forsteel S.r.o. (CZE)
• SISTEMES AVANCATS DE ENERGIA SOLAR TERMICA SCCL – AIGUASOL (ES)
• Solar.nahwaerme.at Energiecontracting GmbH (AUT)
• O.R.I. Martin – Acciaieria E Ferriera Brescia S.p.a. (ITA)
• Stadt Graz (AUT)

Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, ein kosten- und energieeffizientes, wärmenetzgekoppeltes Energieerzeugungssystem zu entwickeln, das vielfach umsetzbar ist und eine nachhaltige Entwicklung von Stadtteilen mit sehr niedrigem Energieverbrauch ermöglicht.

Im Rahmen des Projekts werden die folgenden Systeme und Konzepte entwickelt:

• Abwärmerückgewinnungssystem für Elektrolichtbogenöfen
• Organic Rankine Cycle-Anlage für Wärme- und Stromerzeugung
• Saisonale Wärmespeicher
• Großflächige Solarthermieintegration in industrielle Energieerzeugungssysteme
• Innovative Werkzeuge für effizientes Energiemanagement solcher Systeme

Das Konzept des Projekts wird in Brescia (Italien) in einem Stahlwerk unter Beweis gestellt. Mittel- / Hochtemperatur-Abwärme (≈ 600 ºC) aus den Abgasen eines Elektrolichtbogenofen (EAF) wird in der Sommersaison in einer ORC-Einheit (2,1 MWel) für die Stromerzeugung verwendet. In der Wintersaison wird die Abwärme (10 MWth) aus den Abgasen des EAF in das lokale Fernwärmenetz eingespeist.

Im Rahmen einer Fallstudie wurde für eine Rohölgewinnungsanlage in Kremsmünster in Österreich ein Konzept entwickelt, das Solarwärme in die bestehende Energieversorgung des Standortes integriert. Eine große solarthermische Anlage (≈ 10.000 m²) mit saisonaler Wärmespeicherung (≈ 4 x 60.000 m³ Öltanks) kann die Rohölaufbereitung unterstützen und zusätzlich Solarwärme in ein bestehendes Fernwärmenetz der nahe gelegenen Stadt einspeisen.

Solites bearbeitet im PITAGORAS-Projekt vorwiegend wissenschaftliche Fragestellungen mit den Schwerpunkten große Solarthermieanlagen, saisonale Wärmespeicher, Gesamtsystementwicklung und Simulation. Darüber hinaus leitet Solites den wissenschaftlichen Arbeitsblock, berät das Messtechnikkonzept der Demonstrationsanlage in Brescia und unterstützt Aktivitäten zur Ergebnisverbreitung.

05/2015 – 04/2018 (3 Jahre)

312.000 EUR (nur Solites)

Fernwärme, die in hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt wird, stellt eine umweltfreundliche Methode zur Gebäudebeheizung, Warmwasserversorgung und zur Bereitstellung von Prozesswärme dar. In Zeiträumen mit hoher Stromerzeugung durch erneuerbare Energien wird der Betrieb von KWK-Anlagen jedoch zunehmend unwirtschaftlich. Die über bestehende Verträge zugesicherte Fernwärmelieferung müsste dann über Spitzenkessel erzeugt werden. Hier setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an. Die dezentrale Einbindung von Wärmeerzeugern auf der Basis erneuerbarer Energien kann eine klimaschonende Ergänzung zur konventionellen KWK bieten. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll insbesondere die technische Machbarkeit einer solchen Einbindung am Beispiel einer mittelgroßen Solarthermieanlage untersucht werden.

Bisher gibt es in Deutschland noch keine Beispiele für eine Einspeisung dezentral erzeugter Solarwärme in ein großes Fernwärmebestandsnetz. Zum Nachweis der Machbarkeit soll ein Prototyp für die Kombination einer Solaranlage und einer Fernwärmeübergabestation mit Rückspeisemöglichkeit in das Netz entwickelt werden, wobei die besondere Herausforderung besteht, die eingespeiste Wärme bezüglich Druck und Temperatur den wechselnden technischen Bedingungen des Netzes anzupassen.

Sind diese technischen Voraussetzungen erfüllt, sollen die Auswirkungen der dezentralen solaren Erzeugung auf das Gesamtsystem mit zentralen KWK-Anlagen, Spitzenlastkessel, Fernwärmenetz und angeschlossenen Kundenanlagen untersucht werden. Der Fokus liegt dabei auf den folgenden Fragestellungen: Welche Wärmepotentiale wären erschließbar? Wie kann solare Fernwärme die KWK-Erzeugung so ergänzen, dass ein Maximum an Primärenergieeinsparung und Energieeffizienz erreicht wird? Welche Wirtschaftlichkeit ergibt sich für den Fernwärmenetzbetreiber und den Solaranlagenbetreiber aus möglichen Geschäftsmodellen?

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren kann die solar erzeugte Fernwärme einen wichtigen Beitrag zur Primärenergie- und CO2-Einsparung auch in bestehenden Fernwärmenetzen leisten.

BMWi, FKZ 03ET1269C

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• Stadtwerke Düsseldorf AG
• Rheinwohnungsbau GmbH
• AGFW – Projektgesellschaft für Rationalisierung, Information und Standardisierung mbH
• Umweltamt Landeshauptstadt Düsseldorf (begleitend)

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten der Einspeisung von Solarwärme in Fernwärme am Beispiel des Fernwärmesystems der Stadtwerke Düsseldorf AG mit einem hohem Praxisbezug zu demonstrieren und damit die Entwicklungsmöglichkeiten für die deutsche Fernwärmebranche unter den zukünftigen Randbedingungen der Energiewende aufzuzeigen. Das Vorhaben adressiert insbesondere den technischen Aspekt der multiplen Wärmeeinspeisung in Fernwärmenetze. Hierzu werden neuartige Konzepte angewandt, innovative Einzelkomponenten erprobt und ein Messprogramm zur Betriebsoptimierung und Evaluierung durchgeführt.

Der Arbeitsplan umfasst folgende Phasen und Arbeiten:

• Auf der Basis einer eingehenden Grundlagenermittlung und Analyse bisheriger Praxiserfahrungen werden die im Vorhaben zu untersuchenden Konzepte zur Einspeisung von Solarwärme in große Fernwärmenetze festgelegt.
• In einem geeigneten Gebäude der RWB wird ein In-Situ-Messstand für die Erprobung unterschiedlicher Übergabestationen für die solare Einspeisung errichtet. Unterschiedliche Pilot-Übergabestationen werden unter Praxisbedingungen erprobt und gemessen.
• Basierend auf Simulationsrechnungen werden die Einspeisekonzepte und Betriebsweisen optimiert.
• Konzepte zur optimalen Nutzung von Solarwärme im Gesamtfernwärmesystem der Stadtwerke Düsseldorf AG und Aktivitäten zur internationalen Zusammenarbeit werden entwickelt.

Ergebnis des Vorhabens SWD.SOL ist, die technische und organisatorische Machbarkeit des Konzepts der dezentralen Einbindung von thermischen Solaranlagen in bestehende Fernwärmenetze in einer realen Pilotumsetzung im Fernwärmenetz der SWD zu erproben und zu demonstrieren. Insbesondere wird hier die Umsetzbarkeit bei hohen Netztemperaturen und Drücken adressiert. Im Einzelnen sollen folgende Fragestellungen erschlossen werden:

• Entwicklung und Erprobung von unterschiedlichen Einspeisekonzepten; z. B. reine Einspeisung von Solarwärme
• In-Situ-Erprobung und Vermessung solarer Einspeisung in das Fernwärmenetz der SWD mit unterschiedlichen Pilot-Übergabestationen
• Simulationsunterstützte Optimierung und Bewertung der Bau- und Betriebsweisen der Übergabestationen und Einspeisekonzepte für spezifische und verallgemeinerte Betriebsbedingungen
• Entwicklung eines Konzepts zur optimalen Nutzung von Solarwärme im Fernwärmesystem der SWD unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und organisatorischer Aspekte; insbesondere Klärung der Frage, ob eine solare Fernwärmeerzeugung die bestehende hocheffiziente KWK-Wärmeerzeugung sinnvoll (effizient, resourcenschonend und mit einer besseren CO2-Bilanz des Gesamtsystems) ergänzen kann.

04/2017 – 03/2019 (2 Jahre)

ca. 700.000 EUR

Vor dem Hintergrund der ehrgeizigen Ziele des Landes Baden-Württemberg bei der Energiewende, d. h. der Transformation des Energiesystems, hat das geplante Vorhaben SolnetBW II eine vermehrte Nutzung solarer Wärmenetze in Baden-Württemberg zum Ziel. Denn insbesondere Wärmenetze bieten eine Versorgungsstruktur, die flexibel an zukünftige Erzeugungstechnologien anpassbar ist und auch erneuerbare Wärme – wie Solarthermie – in Quartiere, Gemeinden und urbane Zentren bringen kann.

Förderprogramm Trafo BW des Landes Baden-Württemberg

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• AGFW – Projektgesellschaft für Rationalisierung, Information und Standardisierung mbH
• Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart (IER)
• HIR Hamburg Institut Research gGmbH
• KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH

Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die vermehrte Umsetzung solarer Wärmenetze in Baden-Württemberg. Hierzu werden verschiedene Hemmnisse aufgegriffen, die insbesondere während des Vorhabens SolnetBW identifiziert werden konnten. Für diese Hemmnisse sollen nun gemeinsam entsprechende Lösungsansätze entwickelt werden, auf deren Basis dann verschiedene Instrumente erstellt werden, die den Marktakteuren anschließend zur Verfügung stehen.

Die Projektpartner werden in drei bis fünf Reallaboren in Baden-Württemberg gemeinsam mit den Akteuren vor Ort folgende Hemmnisse bzw. Themenschwerpunkte bearbeiten:

• Abbau von Hemmnissen zur Flächenverfügbarkeit für solarthermische Großanlagen
• Praktische Lösungsansätze für Umsetzungsprobleme von solaren Wärmenetzsystemen mit Wärmespeichern als Voraussetzung für die Sektorkopplung
• Solare Wärmenetze in der energiewirtschaftlichen Systembetrachtung
• Anbahnung und Ausbau von Wärmenetzen als Voraussetzung für die Einbindung großer solarthermischer Anlagen

Parallel dazu findet ein Transfer der erarbeiteten Lösungsansätze und Instrumente durch direkte Marktbereitung und Kommunikationsmaßnahmen statt.

Für die benannten Hemmnisse sollen entsprechende Lösungsansätze entwickelt werden, auf deren Basis dann verschiedene Instrumente erstellt werden, die den Marktakteuren anschließend zur Verfügung stehen. Dies sind z. B. ein Kriterienkatalog für ökologische Flächenkonzepte, Musterverträge für Geschäftsmodelle, ein Online-Expertensystem für Anlagenumsetzer bzw. Planer nach dem Prinzip eines Entscheidungsbaums zur Fragestellung: Wie können weiterführende solare Wärmenetzsysteme auch in Baden-Württemberg umgesetzt werden? Des Weiteren sollen zielgruppenspezifische Veranstaltungen durchgeführt werden, teilweise in Kooperation mit lokalen Partnern vor Ort. Unter anderem ist eine Neuauflage des ‘Forum Solare Wärmenetze‘ geplant.

03/2014 – 02/2017 (3 Jahre)

1,4 Mio. EUR

Das Vorhaben SmartReFlex hat das Gesamtziel, europäische Städte und Stadtwerke bei der Umsetzung von innovativen Wärmenetzkonzepten mit Zielwert 100 % erneuerbare Energien zu unterstützen. Im Vorhaben sollen insbesondere mittelgroße Vorreiterstädte (10.000 bis 100.000 Einwohner) Schritt für Schritt bei der Planung und Implementierung erneuerbarer Wärmenetze begleitet werden. Hierzu sollen Erfahrungen aus Dänemark und anderen erfolgreichen Modellregionen genutzt und verbreitet werden.

EC-Programme IEE Intelligent Energy Europe

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• AGFW – Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e.V.
• Umweltministerien der Länder Schleswig-Holstein und Baden-Württemberg (letzteres durch eine Teilnahmeerklärung)
• HIC Hamburg Institut Consulting GmbH
• Ambiente Italia (Koordinator, IT)
• ANCI Emilia-Romagna (IT)
• Fernwärmeverband AIRU (IT)
• Kerry County Council (IE)
• Tipperary Energy Agency (IE)
• XD Sustainable Energy Consulting (IE)
• INCASÒL (ES)
• IREC (ES)
• Fernwärmeverband DFJ (DK)
• PlanEnergi (DK)

Zu den Kernelementen des Projekts gehören die Identifizierung der jeweils passenden technischen und organisatorischen Strategien sowie die optimale Ausnutzung und Verbesserung des rechtlichen, planerischen, sozialen und wirtschaftlichen Rahmens auf lokaler und übergeordneter regionaler Ebene. Eine verbesserte Integration von erneuerbaren Wärmenetzkonzepten in die regionale und kommunale Energie- und Wärmeplanung soll eine klimafreundliche Wärmeversorgung von Quartieren und Stadtgebieten erleichtern und sowohl die lokale Bevölkerung als auch Unternehmen in diesen Prozess eng einbinden.

Auf der Basis eingehender Analysen und Abstimmungen, werden auf regionaler Ebene Maßnahmen zur Verbesserung des rechtlichen, planerischen, sozialen und wirtschaftlichen Rahmens eingeleitet und Förderinstrumente eingeführt. Die regionalen Behörden werden hierbei von einem transnationalen Entwicklungsteam aus Instituten und Verbänden fachlich unterstützt und begleitet.

Das Arbeitsprogramm umfasst:

• Analyse der Rahmenbedingungen auf regionaler Ebene und Erstellung eines Aktionsplans; Einleitung von Maßnahmen und Einführung von Förderinstrumenten
• Kompetenzaufbau bei Kommunen, Stadtwerken und Wärmeversorgern, Wohnungswirtschaft, Unternehmen und Finanzinstitutionen durch Veranstaltungen und Materialien
• Anregung der Umsetzung auf lokaler Ebene; aktive Unterstützung und Begleitung der Marktakteure
• Ergebnismonitoring
• Ergebnisverbreitung auf nationaler und internationaler Ebene; Erstellung von Handlungsleitfäden

Technologischer Fokus der Wärmenetzkonzepte (z. B.):

• Low-ex-Fernwärmesysteme mit niedrigen Betriebstemperaturen und hohen Anteilen an erneuerbaren Energien
• Aufnahme von Abwärme (z. B. Industrieabwärme) und dezentral erzeugter Wärme aus erneuerbaren Energien nach dem ‚Prosumer‘-Ansatz
• Lokales Strom- und Wärme-Lastmanagement durch die Einbindung großer Wärmespeicher, ‚Power-to-heat‘-Technologien und KWK-Optimierung
• Anwendung auf neue und bestehende Wärmenetze bzw. Fernwärmesysteme

Verbesserung des rechtlichen, planerischen, sozialen und wirtschaftlichen Rahmens auf lokaler und übergeordneter regionaler Ebene:

• Schaffung wirtschaftlicher Anreize und Beseitigung rechtlicher Hemmnisse
• Verbesserte Integration von erneuerbaren Wärmenetzkonzepten in die regionale und kommunale Energie- und Wärmeplanung
• Strategien zur Nutzung erneuerbarer Wärmenetze bei Gebäudesanierungsprojekten
• Bürgerbeteiligung (Genossenschafts- und Fondsmodelle, Kombination mit Maßnahmen in fernwärmeversorgten Haushalten) und Beteiligung von Unternehmen

01/2016 – 12/2018 (3 Jahre)

2,09 Mio. EUR

SDHp2m steht für Solar District Heating (SDH) und Aktivitäten from Policy to Market. In dem Projekt werden die Marktbereitung und die umfängliche Nutzung von Fernwärme- und Fernkältesystemen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien angeregt. Das Vorhaben fokussiert sich besonders auf die Nutzung von solarthermischen Großanlagen kombiniert mit anderen erneuerbaren Energiequellen in Wärmenetzen.

Inhalte des Projekts sind die Entwicklung, Verbesserung und Umsetzung von fortschrittlichen politischen und unterstützenden Maßnahmen für erneuerbare Wärmenetze in neun teilnehmenden europäischen Regionen. In den drei Fokus-Regionen Thüringen (DE), Steiermark (AT) und Rhône-Alpes (FR) nehmen die Landesbehörden als Projektpartner teil und ermöglichen dadurch die direkte Umsetzung von Maßnahmen. In den sechs Nachfolger-Regionen aus Bulgarien, Deutschland, Italien, Polen und Schweden sind die Landesbehörden durch Absichtserklärungen eingebunden. Die Aktivitäten in dem Vorhaben zielen auf eine direkte Mobilisierung von Investitionen in erneuerbare Wärmenetze und eine spürbare Marktentwicklung ab.

EC-Programme Horizon 2020

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz TMUEN (DE)
• AGFW (DE)
• HIR (DE)
• Land Steiermark – Energie, Wohnbau, Technik (AT)
• AEE INTEC (AT)
• S.O.L.I.D. (AT)
• Association Rhonalpenergie-Environment (FR)
• Regional Council of Rhône-Alpes (FR)
• CEA-INES (FR)
• Ambiente Italia (IT)
• IZEB (BG)
• EC BREC (PL)
• PlanEnergi (DK)
• CIT Energy Management (SE)
• Euroheat & Power (BE)

Die erwartete Auswirkung von SDHp2m wird auf eine neu installierte oder geplante erneuerbare und solare Leistung von insgesamt 500 MWth abgeschätzt, die direkt durch das Projekt angeregt werden und einer Investition von 350 Mio. EUR entsprechen. Diese neuen Anlagen erzeugen 1 420 GWh erneuerbare Wärme und Kälte pro Jahr. Zusätzlich wird ein Multiplikatoreffekt nach Ende des Projekts und in weiteren europäischen Regionen erwartet.

Das Arbeitsprogramm in den teilnehmenden Regionen umfasst die folgenden Inhalte:

• Strategie- und Aktionsplanung auf Grundlage einer Studie, Vorbildprojekten und die Beratung durch Marktakteure
• Umsetzungsphase, die schon in einer frühen Projektphase beginnt
• Effiziente Verbreitung der Projektergebnisse auf nationaler und internationaler Ebene

Das Projekt richtet den Fokus auf die folgenden Aufgaben der Marktbereitung:

• Verbesserte politische Rahmenbedingungen für erneuerbare Wärmenetze
• Besserer Zugang zu Anlagenfinanzierung und Geschäftsmodelle
• Nachhaltige öffentliche Akzeptanz und die Verbindung von Politik und Markt durch Marktunterstützung und Wissensvermittlung

Dänemark und Schweden haben bereits heute einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien in Wärmenetzen erreicht und nehmen eine Vorbildfunktion innerhalb des Projekts ein.

Eine Kurzfassung des Schlussberichts steht hier zur Verfügung und präsentiert die erzielten Ergebnisse sowie die Aktivitäten in den teilnehmenden Regionen.

04/2016 – 12/2019 (3,75 Jahre)

ca. 2,1 Mio. EUR

Im Rahmen des integrierten Klimaschutzziels Baden-Württembergs ist die Geothermie ein zentraler Baustein. Bereits seit einigen Jahrzehnten trägt die oberflächennahe Geothermie signifikant zur Wärmebereitstellung und damit zur Reduktion der CO2-Emissionen bei.

In Regionen in Baden-Württemberg mit schwierigen geologischen Randbedingungen sind allerdings in der Vergangenheit Schadensfälle, insbesondere im Zusammenhang mit quellenden Anhydrithorizonten, aufgetreten. Die Analyse dieser aufgetretenen Schadensfälle zeigt, dass stockwerksübergreifende Bohrungen als besonders kritisch einzustufen sind, welche Grundwasserleiter unterschiedlicher Druckpotentiale verbinden und nicht durch eine adäquate Verfüllung abgedichtet werden.

Daher bilden Untersuchungen zum Einfluss von Grundwasserflüssen auf die Verfüllqualität von Erdwärmesonden einen der Schwerpunkte des Forschungsvorhabens EWS-tech II. Für diese und weitere realitätsnahe Randbedingungen werden in dem Forschungsprojekt EWS-tech II überprüfbare Qualitätskriterien für Erdwärmesondenverfüllungen entwickelt.

Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (MPA Karlsruhe)
• EIFER (European Institute for Energy Research)

Das Verbund-Forschungsvorhaben zielt auf Qualitätsverbesserungen bei der Erstellung von Erdwärmesonden ab, indem überprüfbare Qualitätskriterien für Erdwärmesondenverfüllungen unter realitätsnahen Randbedingungen erarbeitet und in einem Empfehlungskatalog zusammengefasst werden, der die folgenden Untersuchungsaspekte berücksichtigt:

• Bewertung des Verhaltens von EWS-Verfüllbaustoffen bei verschieden ausgeprägten Grundwasserströmungen, wobei der Schwerpunkt auf Bohrungen liegt, die mehrere Grundwasserstockwerke unterschiedlicher Druckpotentiale verbinden
• Bewertung des Einflusses der Rauigkeit der Bohrlochwandung auf die Systemdurchlässigkeit unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen Verfüllbaustoffen, Wand-Topographien und Grundwasserströmungen
• Vor- und Nachteile sowie Eignungsgrenzen dotierter Verfüllbaustoffe und Bewertung der zugehörigen geophysikalischen Messverfahren
• Langzeitintegrität verfüllter EWS-Bohrungen

Zur Erreichung der Ziele werden in dem Verbundforschungsvorhaben durch die Projektpartner verschiedene, sich ergänzende Versuchsaufbauten eingesetzt. Bei den geplanten Versuchen werden vier im Rahmen des Forschungsvorhabens durch den Projektpartner MPA Karlsruhe (KIT) neu entwickelte, magnetisch dotierte Referenz-Verfüllbaustoffe mit unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen den rheologischen Eigenschaften und der Verfüllqualität untersuchen zu können.

Zu den wesentlichen Arbeitspunkten von Solites gehört die Visualisierung des Verfüll- und Aushärtevorgangs von 6 m hohen Erdwärmesonden bei Vorliegen verschieden ausgeprägter Grundwasserströmungen mit Hilfe von Technikumsversuchen. In Realmaßstabsversuchen werden darüber hinaus von Solites größenmaßstäblich realistische Grundwasserstockwerksverbindungen untersucht.

Die Versuchsdurchführungen umfassen auch den Einsatz einer automatischen Abdichtungsüberwachung auf Basis magnetischer Suszeptibiltiätsmessungen.

Als zentrales Ergebnis des Forschungsvorhabens wird ein Empfehlungskatalog für EWS-Verfüllbaustoffe erarbeitet. Dieser Empfehlungskatalog enthält unter anderem:

• Anforderungskriterien an EWS-Verfüllbaustoffe (auch hinsichtlich der magnetischen Dotierung)
• Hinweise zur Verfülltechnik bei Vorliegen von Grundwasserströmungen im Bohrloch
• Bewertung der Nachweisgrenzen und der Aussagekraft von Methoden der automatischen Abdichtungsüberwachung

06/2014 – 12/2018 (4,5 Jahre)

Gesamtbudget: 4,4 Mio. EUR
Förderung: 2,9 Mio. EUR

Langzeit-Wärmespeicher spielen eine wichtige Rolle in der zukünftigen Energieversorgung Dänemarks. Zwischen 2011 und 2015 wurden drei Langzeit-Wärmespeicher in Braedstrup (Erdwärmesonden), Marstal (Erdbecken) und Dronninglund (Erdbecken) in Verbindung mit großen Solaranlagen und Wärmepumpen in Fernwärmeversorgungen errichtet. Die Messperioden dieser Speicher endeten zusammen mit den Realisierungsprojekten. Da sich die Leistungsfähigkeit von Langzeit-Wärmespeicher in den ersten Betriebsjahren wegen der Erwärmung des umgebenden Erdreichs ändern sind langfristige Messperioden erforderlich. Das Projekt hat daher den Zweck, die Messprogramme der Projekte fortsetzen zu können und die Ergebnisse und Betriebserfahrungen zu veröffentlichen.

Daneben beinhaltet das Projekt Labortests und Untersuchungen zur Unterstützung zukünfitger Speicherprojekte. Dabei werden insbesondere folgende Themen behandelt:

• Korrosion von Be- und Entladeeinrichtungen
• Die Lebensdauer von Auskleidungsmaterialien
• Die Alterungsbeständigkeit von Wärmedämmmaterialien

Dänische Energieagentur – Energy Technology Development and Demonstration Programme (EUDP)

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites (DE)
• PlanEnergi (DK)
• Brædstrup Fjernvarme (DK)
• Marstal Fjernvarme (DK)
• Dronninglund Fjernvarme (DK)
• VIA University College (DK)
• DTU (DK)

Ziel des Projektes ist, die Leistungsfähigkeit von drei Erdbecken- und einem Erdsonden-Wärmespeicher, die in den Jahren 2011 bis 2015 in Dänemark errichtet wurden, zu ermitteln. Im Projekt werden Messdaten und Betriebserfahrungen der Wärmespeicher bis zum Jahr 2018 ausgewertet und veröffentlicht.

Solites führt die Evaluierung von Messdaten aus den vier oben genannten Projekten durch. Dazu werden die über die Regelungen der Anlagen aufgezeichneten Messdaten jährlich zur Auswertung an Solites übermittelt. Die Ergebnisse der Auswertungen werden dem Projektkonsortium regelmäßig präsentiert, in Berichten dokumentiert und veröffentlicht.

Die Ergebnisse der Auswertungen der Messdaten von drei großen Erdbecken-Wärmespeichern in Marstal, Dronninglund und Gram sowie eines Erdsonden-Wärmespeichers in Brædstrup belegen die Effizienz und Zuverlässigkeit der vorliegenden Speichertechnologien. Die Ergebnisse zeigen meist gute Übereinstimmungen mit den Auslegungsdaten hinsichtlich Speichereffizienz, nutzbaren Temperaturbereichen und Beiträgen zur Wärmeversorgung der angeschlossenen Fernwärmenetze. Abweichungen sind durch unterschiedliche Betriebsbedingungen oder andere standortspezifische Effekte zu erklären.

Insbesondere das Beispiel des PTES in Dronninglund zeigt eine hohe Speichereffizienz, die zum einen auf die gute technische Qualität der Speicherkonstruktion zurückzuführen ist, zum anderen hat der Speicher einen hohen Energieumsatz, da er gleichzeitig sowohl für die saisonale als auch für die Kurzzeit-Wärmespeicherung verwendet wird. Darüber hinaus führen die in der Winterperiode niedrigen Temperaturen in den unteren Bereichen des Speichers zu negativen Wärmeverlusten bzw. Wärme-Rückgewinnen.

Alle betrachteten Versorgungssysteme verfügen über Wärmepumpen, die eine Entladung der Speicher unterhalb der Temperaturniveaus der Fernwärmerücklaufleitungen ermöglichen. Dadurch lassen sich die nutzbaren Temperaturdifferenzen der Wärmespeicher nennenswert erhöhen. Dadurch sind bei gleichen nutzbaren Wärmekapazitäten geringere Speichervolumina als ohne Wärmepumpen ausreichend.