Sommerhitze in Winterwärme umwandeln
Auf Heizung und Kühlung entfallen rund 40 % des gesamten Energieverbrauchs in Europa, was sie zu einer der größten Herausforderungen beim Übergang zur Klimaneutralität macht. Während die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen rasch ausgebaut wurde, hat sich der Ersatz fossiler Brennstoffe in Heiz- und Kühlnetzen als weitaus schwieriger erwiesen. Das EU/finanzierte Projekt RESTORE(öffnet in neuem Fenster) stellt sich dieser Herausforderung, indem es eine Möglichkeit entwickelt, erneuerbare Energie saisonal zu speichern, d. h. überschüssige Energie aufzufangen, wenn sie im Überfluss vorhanden ist, und sie Monate später freizugeben, wenn die Nachfrage Spitzenwerte erreicht. Ziel ist es, saubere Wärme auch im Winter zur Verfügung zu stellen, wenn die Erzeugung erneuerbarer Energien geringer, der Bedarf jedoch am höchsten ist. „Die Energie, die für die Beheizung und Kühlung von Innenräumen verwendet wird, macht einen erheblichen Teil des gesamten Energiebedarfs der Menschheit aus“, erklärte Dr. Fritz Zaversky vom spanischen Nationalen Zentrum für erneuerbare Energien, CENER(öffnet in neuem Fenster), das die Forschung koordiniert. „Um ein nachhaltiges Energiesystem zu erreichen, müssen erneuerbare Energien auch für Heizung und Kühlung genutzt werden.“
Warum die Heizung hinter der Elektrizität zurückbleibt
Die Fortschritte im Bereich der erneuerbaren Energien wurden durch Kosten und Komplexität behindert. Gaskessel sind nach wie vor billig, vertraut und einfach zu installieren, was es alternativen Lösungen erschwert, zu konkurrieren. Elektrifizierung und Wärmepumpen werden zwar immer häufiger eingesetzt, sind jedoch auf eine saubere Stromversorgung und eine leistungsfähige Netzinfrastruktur angewiesen, die nicht immer und überall verfügbar ist. RESTORE schließt diese Lücke, indem es sich auf Fernwärme- und Fernkältesysteme(öffnet in neuem Fenster) konzentriert, die ganze Stadtteile oder Städte versorgen. Die Kernidee ist überraschend einfach: erneuerbare Energie im Sommer speichern und im Winter nutzen. „Wenn wir die überschüssige Sonnenenergie während der Sommermonate auf effiziente und kostengünstige Weise speichern könnten, müssten wir im Winter kein Erdgas verbrennen“, erklärte Zaversky.
Zwei Technologien, ein integriertes System
Um eine saisonale Speicherung zu ermöglichen, verbindet RESTORE zwei fortgeschrittene Technologien. Die erste ist thermochemische Energiespeicherung(öffnet in neuem Fenster), bei der Wärme durch reversible chemische Reaktionen gespeichert wird. Dadurch kann Energie über lange Zeiträume mit minimalen Verlusten gespeichert werden. „Eine reversible endotherme Reaktion speichert thermische Energie über einen langen Zeitraum ohne Verluste“, erklärte Zaversky. Wenn Wärme benötigt wird, kehrt sich die Reaktion um und gibt Energie an das Fernwärmenetz ab. Die zweite Technologie verbindet Wärmespeicherung mit dem Stromnetz. Eine reversible Wärmepumpe kann überschüssigen erneuerbaren Strom nutzen, um Abwärme mit niedriger Temperatur, z. B. aus der Industrie, auf eine höhere, speicherfähige Temperatur zu bringen. Wenn Strom benötigt wird, kann das System mit Hilfe eines Organic Rankine Cycle, ORC(öffnet in neuem Fenster) rückwärts laufen und die gespeicherte Wärme wieder in Strom umwandeln und ins Netz einspeisen.
Vorteile für Städte und die Energiewirtschaft
Diese Flexibilität könnte für eine zukünftige, von erneuerbaren Energien dominierte Energiewirtschaft, in der sowohl Wärme als auch Strom sorgfältig ausbalanciert werden müssen, entscheidend sein. „Eine effiziente Speicherung von Strom ist entscheidend, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten“, erklärte Zaversky. In der Praxis könnte ein ausgereiftes System vom Typ RESTORE den Städten niedrigere Heizkosten, nahezu Null-Emissionen und eine größere Energieunabhängigkeit bieten. „Ein korrekt konzipiertes und kosteneffizientes saisonales Energiespeichersystem könnte Heizkosten senken, Emissionen vermeiden und Unabhängigkeit von konventionellen Energiequellen bieten“, erklärte er. Obwohl sich die Technologie noch in einem frühen Stadium befindet, ist ihr Potenzial langfristig beträchtlich. „Wir könnten ganze Stadtteile mit sauberer, CO2-neutraler Heizung versorgen, mit Lösungen, die in ganz Europa und darüber hinaus übernommen werden könnten“, meinte Zaversky. Bei weiterer Hochskalierung und Demonstration in der Praxis könnte RESTORE zu einer tragenden Technologie werden, die Europa dabei hilft, die erneuerbare Energie von heute für den Wärmebedarf von morgen zu speichern.
