Wärmespeicher

Der geplante Fernwärmespeicher am Standort Haltikon ist ein druckloser, mit Wasser gefüllter Behälter. Der zylindrische Speicher weist eine Höhe von 45 m sowie ein Durchmesser von 25 m auf. Insgesamt beträgt das Speichernutzvolumen des Stahltanks rund 18 000 m3. Der Speicher selbst wird mit einer rund 0.5 m dicken Isolation sowie mit einer Blechabdeckung eingekleidet.

Die Vorteile

  • Entkopplung
    Durch einen grossen Wärmespeicher, kann die Wärmeproduktion vom Wärmeverbrauch entkoppelt werden, weil die Wärmeenergie gespeichert werden kann. Dies ist wichtig, weil die Stromverbrauchsspitzen nicht zeitgleich mit den Wärmeverbrauchsspitzen auftreten.
  • Abdeckung der Spitzenbezugswerte im Fernwärmenetz
    In einem grossen Fernwärmenetz ist der Leistungsabgleich anspruchsvoll. Die Tagesganglinie im Fernwärmenetz ist stark schwankend. Morgens um 06:00 Uhr schalten fast überall die privaten Wärmeversorgungen (Heizungen) von Nacht auf Tagbetrieb um, wodurch frühmorgens ein absoluter Spitzenwert entsteht. Diese Leistungsveränderungen im Netz müssen ausgeglichen werden.Es ist schwierig, mit dem verhältnismässig trägen Holzverbrennungsofen die Tagesganglinie der Fernwärmebezieher zu übernehmen, ohne bezüglich Emissionen und Nutzung des Energiepotentials Einbussen in Kauf nehmen zu müssen. Das An- und Abfahren einer grossen Holzfeuerungsanlage dauert mehrere Stunden.Durch den Wärmespeicher muss die Spitzenstrom- und Wärmeproduktion nicht mit dem Wärmeverbrauch übereinstimmen, da die Wärmeenergie gespeichert werden kann. Somit muss auch an kalten Tagen keine Spitzenenergie aus fossilen Energieträgern erzeugt werden.Durch einen Grossspeicher kann die Leistungskapazität der Wärmeerzeugung vergrössert werden, ohne dass innerhalb einer bestimmten Netzleistung weitere Verbrennungsöfen eingebaut werden müssen. Die bestehenden Wärmeerzeuger (Holzfeuerungsanlagen) können dabei in einem optimalen Leistungsfeld mit tiefen Abgaswerten betrieben werden
  • Druckhaltung
    Die Speicherhöhe entspricht dem Anlagendruck (4.5 bar) und übernimmt die Druckhaltung des Fernwärmenetzes und der gesamten Anlage. Durch die Überlagerung des Wasserinhaltes mit Wasserdampf kann der Flüssigkeitsspiegel in der Höhe wandern und so thermische Dichteänderungen im Fernwärmenetz ausgleichen. Die Volumenänderung des Wassers von Speicher, Heizkessel und Fernleitung wird durch Veränderung des Wasserspiegels im Speicher aufgenommen.
  • Versorgungssicherheit
    Mittels des Wärmespeichers ist es möglich, die Fernwärmeenergie optimal aus der Verwertung von Rest- und Altholz zu gewinnen und gleichzeitig den Abnehmern eine maximale Versorgungssicherheit garantieren zu können.Der Speicher ist in der Lage ca. 48 h die Wärmeversorgung bei den Kunden vollständig zu garantieren. Diese Zeit reicht aus, um bei Bedarf Notanlagen einzurichten und anzuschliessen.Revisions-, Betriebs- und Störungsunterbrüche können in einem Netz mit einem Grossspeicher mit der gespeicherten Energie aufgefangen werden. Auf die Rückfallebene Ölbrenner muss somit bei Unterbrüchen nicht zurückgegriffen werden.
  • Laminare Schichtung
    Im Wärmespeicher bilden sich Schichten entsprechend der Wassertemperaturen. Kaltes Wasser hat eine höhere Dichte als heisses Wasser. Somit befinden sich das kalte Wasser im unteren Bereich des Speichers und das heisse Wasser im oberen Bereich. Raffinierte Schichtelemente sichern eine laminare, strömungsfreie Ein- und Ausspeisung der Wärmeenergie. Der Wärmespeicher braucht eine gewisse Höhe, damit sich diese Wasserschichten entsprechend ihrer Temperatur einstellen können und keine Durchmischung stattfindet.
  • Wärmeverluste
    Je grösser das Verhältnis von Speichervolumen zu Speicheroberfläche, desto vernachlässigbarer sind die Wärmeverluste. Die Verluste durch die Wand sind dank der Isolationsschicht und dem sehr guten Verhältnis von Volumen zu Oberfläche sehr gering. Die Abkühlung beträgt pro Tag zirka 0.025 Grad oder zirka 0.2 Grad pro Woche.
  • Masse für die Wärmespeicherung
    Ein grosser Wärmespeicher wird immer viel Masse brauchen, um Wärme zu speichern. Anders als bei elektrochemischen Stromspeichern (Batterien) ist nicht davon auszugehen, dass sich die Technik in Richtung relevanter Volumenreduktion bewegen wird.
  • Einfachheit und Effizienz
    Das Wärmespeichersystem mit einem drucklosen und wasserbetriebenen Zylinder besticht durch seine Einfachheit und Effizienz. Energiespeicherung und Druckhaltung basieren auf einfachsten physikalischen Gesetzmässigkeiten, brauchen minimalsten technischen Aufwand und sind deshalb nicht nur effizient sondern erhöhen die Betriebssicherheit der ganzen Anlage und des Fernwärmenetzes.
  • Kompatibler Energiespeicher
    Der Wärmespeicher ist indifferent gegenüber der Wärmequelle. Somit bleibt die Anlage flexibel und offen für weitere Entwicklungen und Innovationen. Immer wenn Biomasse in Strom umgewandelt wird, fällt Wärme als Nebenprodukt an. Die Verstromung von Biomasse ist ökonomisch und ökologisch nur vertretbar, wenn die anfallende Wärme auch sinnvoll gespeichert und verbraucht werden kann.
  • Erneuerbare Energien
    Energiespeicher werden in Zukunft immer wichtiger, um das heutige Energiesystem mit erneuerbaren Energien zu erweitern. Erneuerbare Energiequellen wie Sonnenenergie und Biomasse können eingesetzt werden. Es könnten aber auch Überkapazitäten aus der Solar- und Windstromproduktion als Wärmeenergie gespeichert werden. Auch für eine Geothermieanlage wäre ein grosser Wärmespeicher unabdingbar.