Szenarienentwicklung für saisonale thermische Speichertechnologien

Abstract

Saisonale thermische Energiespeicher speichern die in den Sommermonaten erzeugte Solarwärme für den Wintereinsatz. Sie ermöglichen eine Abdeckung des saisonalen Wärmebedarfs mit erneuerbaren Energieträgern, ohne auf fossile Reserven zurückzugreifen. Somit können sie eine Schlüsselrolle im Zuge der derzeit erforderlichen Energiewende spielen. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die vier Haupttechnologien zur sensiblen saisonalen thermischen Energiespeicherung: Tankspeicher, Erdbeckenspeicher, Bohrlochwärmespeicher und Aquiferwärmespeicher. Anhand durchgeführter PESTEL- und Stakeholder-Analysen sowie sechs Experteninterviews werden drei Umfeldszenarien mittels der Szenario-Management Methodik erstellt. Die Szenarien dienen zu einer Unterstützung der strategischen Entwicklung und decken Einsatzmöglichkeiten der Speicher auf. Zusätzlich wird eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt, um den Einfluss von speicherbezogenen sowie externen Faktoren auf die Wärmegestehungskosten zu untersuchen. Die Resultate zeigen, dass die Speicher in der Zukunft sowohl Heizen im Winter als auch Kühlen im Sommer angesichts steigender Temperaturen aufgrund des Klimawandels ermöglichen sollen. Oberirdische Speicher sollen mit einer begehbaren Abdeckung ausgestattet werden, sodass einerseits keine Flächenkonkurrenz mit der Landwirtschaft entsteht, andererseits sie in dichtbebauten Regionen konstruiertwerden können. Damit alle Speicher wirtschaftlich wettbewerbsfähiger werden, sollen ihre Lebensdauer gesteigert und ihre thermische Verluste verringert werden.Ein weiterer Beitrag dazu kann durch eine Senkung ihrer Investitionskosten und zusätzlich staatliche Förderungen geleistet werden.

Seasonal thermal energy storage stores the solar heat generated during the summer months for winter use. It allows to meet the winter heat demand in combination with renewable energy resources and thus eliminates the need for fossil fuels. Therefore, this technology can play a key role in the current energy transition. This work gives an overview of the four major different technologies for sensible seasonal thermal energy storage: Tank, Pit, Borehole and Aquifer thermal energy storage. Three different scenarios are created using the Scenario-Management methodology. They are based on a PESTEL and stakeholder analysis as well as on six expert interviews. The scenarios serve to support the strategic development and uncover possible uses of the different storage types. In addition, an economical evaluation is performed to determine the influence of storage-specific and external factors on the levelized cost of heat. The results show that the thermal energy storagetechonology should be able to provide both energy for heating in the winter and cooling in the summer in the future due to rising temperatures. Thermal energy storages above ground level should be equipped with a walk-on cover, in order to be constructed in densely built regions. To make the thermal energy storages more economically competitive, their lifespan should be increased and their thermal losses reduced. Another possibility would be a reduction of their investment costs or the implementation of goverment subsidies.