Künstlicher See als SpeicherWie Sommerhitze im Winter zum Heizen genutzt werden kann
von Ralph Diermann
Warum nicht Wärme im Sommer speichern und dann im Winter zum Heizen nutzen? Seespeicher sollen genau das machen, die ersten entstehen bereits in Deutschland. Die Abhängigkeit von fossilen Energien wird verringert. Doch das hat seinen Preis.
So viel Wasser wie elf olympische Schwimmbecken fasst der künstliche See, den Bauarbeiter nahe dem mittelhessischen Dorf Bracht angelegt haben. Das Bassin dient aber nicht der Abkühlung im Sommer, sondern der Wärmeversorgung im Winter: Der See speichert Sonnenwärme, die eine große Solarthermieanlage auf einer benachbarten Freifläche erzeugt. Ein schwimmender Dämmdeckel verhindert, dass das Wasser vorzeitig abkühlt.
Auf 88 Grad heizen die Kollektoren das Becken im Sommer auf. Der See gibt die Wärme dann nach und nach in ein Fernwärmenetz ab, das einen Großteil des Dorfes versorgt. Derzeit werden die letzten Leitungen gelegt. "Wir werden voraussichtlich rund 70 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs unserer Abnehmer mit Solarwärme decken können", sagt Helgo Schütze. Er ist Vorstandsvorsitzender der Genossenschaft "Solarwärme Bracht", die die Anlage gebaut hat und nun betreibt.
Im Sommer gibt es Wärme im Überfluss
Mit diesem sogenannten Erdbeckenspeicher löst die Genossenschaft ein naturgegebenes Problem bei der Energieversorgung: Im Sommer gibt es Wärme im Überfluss, im Winter muss sie aufwendig erzeugt werden. Das geschieht noch immer überwiegend mit fossilen Brennstoffen - nicht nur in den Heizungskellern, sondern auch in den Wärmenetzen. Laut dem Energiewirtschaftsverband BDEW haben die Versorger im vergangenen Jahr 49 Prozent der Fernwärme mit Erdgas produziert und 12 Prozent mit Kohle.
Sie sind gesetzlich verpflichtet, den Anteil fossiler Energien mittelfristig stark zu reduzieren. Bis 2040 müssen 80 Prozent der Fernwärme aus erneuerbaren Quellen oder aus Abwärme etwa von Industriebetrieben, Müllverbrennungsanlagen oder Rechenzentren stammen. Für neue Wärmenetze gilt bereits heute die Vorgabe, 65 Prozent der Wärme klimaschonend zu erzeugen.
Bassins wie das in Bracht sind nicht die einzige Möglichkeit, Wärme über Monate hinweg zu speichern - auch das Erdreich oder das Grundwasser kommen hierfür infrage. Solche saisonalen Wärmespeicher haben große Bedeutung für die Dekarbonisierung der Fernwärme, sagt Kristina Schumacher vom auf Wärmekonzepte spezialisierten Beratungsunternehmen HIC Consulting. "Schließlich sind sie die einzige Möglichkeit, sommerliche Wärmeüberschüsse etwa aus Solarthermie oder aus industrieller Abwärme im Winterhalbjahr zu nutzen", erklärt die Expertin.
Erster Speicher in Deutschland entstand 2023
Bereits in den 1990er Jahren haben einige Versorger in Deutschland mit kleinen saisonalen Speichern experimentiert, das Konzept jedoch aus unterschiedlichen Gründen nicht weitergeführt. In Dänemark hingegen sind in den letzten Jahren ein halbes Dutzend Erdbeckenspeicher gebaut worden, allesamt weit größer als der in Hessen.
In Deutschland ging der erste Speicher dieser Art Ende 2023 im schleswig-holsteinischen Meldorf in Betrieb. Er wird nicht mit Solarthermie, sondern in erster Linie durch die Abwärme einer benachbarten Druckerei und einer Biogasanlage aufgeheizt. Ein dritter Erdbeckenspeicher entsteht derzeit in Hechingen bei Tübingen.
Dem werden in den nächsten Jahren eine ganze Reihe weiterer Anlagen folgen, erwartet Schumacher. "Wir sehen in unseren Beratungen, dass das Interesse der Stadtwerke an dem Konzept zuletzt deutlich gestiegen ist", sagt die Expertin.
Kosten deutlich über Erdgas-Preis
Wer das Verfahren nutzen will, braucht aber große Flächen. So misst das Becken in Bracht 90 mal 90 Meter, und auch die 855 Solarthermie-Kollektoren beanspruchen viel Raum. Über welchen Zeitraum der Wärmespeicher die Versorgung vollständig übernehmen kann, wird sich in der kommenden Heizperiode zeigen, wenn alle Abnehmer angeschlossen sind, erklärt Schütze. "Wir gehen aber davon aus, dass dies bis weit in den Winter hinein möglich ist."
Kühlt das Seewasser zu stark ab, unterstützen zwei große Wärmepumpen, die mit Grünstrom aus dem Netz betrieben werden. An besonders frostigen Tagen springt zudem ein Biomasse-Kessel bei, der mit Resten aus der Grünpflege der Kommune befeuert wird.
Die Wärmekunden, knapp 200 Haushalte vor allem in Ein- und Zweifamilienhäusern, zahlen für die Fernwärme 16,5 Cent pro Kilowattstunde. Das liegt deutlich über dem aktuellen Erdgas-Preis. Ohne Investitionszuschüsse von EU und Bund wäre es gar noch teuer geworden. Schütze hält dagegen: "Unser Wärmepreis bleibt auch auf längere Sicht stabil, sofern keine unerwarteten Kosten entstehen."
Überschüssigen Solarstrom nutzen
Bei Erdgas und Heizöl müssten Haushalte dagegen jederzeit mit Preissprüngen rechnen, wie der Ukraine - und der Iran-Krieg gezeigt hätten. Hinzukommt, dass das Wärmekonzept eine hohe regionale Wertschöpfung schaffe. "Das sichert lokale Arbeitsplätze und sorgt für kommunale Steuereinnahmen", sagt Schütze.
Schumacher sieht noch einen weiteren volkswirtschaftlichen Vorteil: "An Sommertagen haben wir oft zu viel Solarstrom im Netz. Dieser Überschuss lässt sich nutzen, indem man den Speicher mit Großwärmepumpen oder Elektrodenheizkesseln aufheizt", erklärt die Expertin.
So müssten weniger Fotovoltaik-Anlagen abgeregelt werden, und der Bedarf an Netzausbau sinke. "Abregelung und Netzausbau zahlen die Verbraucher über ihre Stromrechnungen. Das Konzept wirkt also preisdämpfend", sagt Schumacher. Und auch die Fernwärme-Versorger profitieren, weil die Preise an der Strombörse in diesen Zeiten sehr niedrig oder gar negativ sind. Sie können dann sehr günstig Heizenergie erzeugen.