Sommerwärme für Wintermonate – Saisonale Speicher

Erdbeckenwärmespeicher können Wärme über viele Monate speichern. Marten Käding von den Stadtwerken Rostock macht klar, dass die Idee nicht nur gut klingt, sondern auch wirtschaftlich funktionieren kann.

Noch sind sie selten. Doch laut Marten Käding von den Stadtwerken Rostock haben Erdbeckenwärmespeicher viel Potenzial als Strukturbaustein einer sicheren und klimaneutralen Fernwärme. Denn sie können Wärme aus vielen unterschiedlichen Quellen aufnehmen, über einen langen Zeitraum speichern und in den Wintermonaten zur Verfügung stellen.

Wärme für wenige Tage zu puffern, ist in Deutschland inzwischen anerkannte Praxis. Dagegen ist die Speicherung von Wärme über mehrere Monate bei uns eher noch Neuland. Laut Arbeitskreis Saisonalspeicher wurden in den letzten 30 Jahren nur eine gute Handvoll Erdbeckenwärmespeicher in Betrieb genommen. „Das wird ihrer möglichen Rolle für eine klimaneutrale Fernwärmeversorgung nicht gerecht“, ordnet Marten Käding, Kompetenzfeldleiter für dezentrale Erzeugung bei den Stadtwerken Rostock, ein. „Sie bieten sehr ähnliche Vorteile wie Großbehälterspeicher oder Power-to-Heat-Anlagen. Nur eben in einer ganz anderen Größenordnung.“

Wärme in anderer Dimension

Während zum Beispiel der bereits vorhandene Großwärmespeicher in Rostock wirtschaftlich erzeugte Wärmemengen für einen Zeitraum von zwei Tagen abspeichert und dabei mit einem Wasservolumen von rund 45.000 m³ auskommt, würde ein möglicher Erdbeckenwärmespeicher mit 500.000 m³ arbeiten – genug für 24,5 Gigawattstunden saisonale Speicherkapazität. „Ein solcher Speicher hätte die Kapazität, von vielen unterschiedlichen Quellen Wärme aufzunehmen und in den Wintermonaten zur Verfügung zu stellen“, fasst Marten Käding zusammen.

Speichervarianten im Vergleich

In seiner Masterarbeit für den Fachbereich Maschinenbau an der Wilhelm Büchner Hochschule hat sich Käding 2025 mehrere Varianten eines potenziellen Saisonalspeichers genauer angesehen: Erdbeckenwärmespeicher mit elektrischem Nachheizer oder Wärmepumpe, jeweils mit und ohne Nachladen während der Heizperiode. Die ermittelten Werte hat er mit den Kosten eines alternativen Spitzenlasterzeugers verglichen. Sein Fazit: „Mit dem Erdbeckenwärmespeicher lässt sich ein sonst notwendiger zusätzlicher Spitzenlasterzeuger dauerhaft ersetzen. Der CO2-Ausstoß der Erzeugungsanlagen verringert sich nachhaltig.“ Einsparungen von rund 30 Millionen Euro beim Einsatz günstiger Energiequellen in 15 Betriebsjahren hält er für realistisch.

Wärme sammeln, halten, nutzen

Um diese Einspareffekte zu ermöglichen, würde der Erdbeckenwärmespeicher über die Sommermonate hinweg aus unterschiedlichen günstigen Quellen gespeist: Industrieabwärme, Müllverbrennung, Biomasse-Kraftwerke, Tiefengeothermie, Solarthermie, Abwasserwärmepumpen und perspektivisch auch die Abwärme aus einer Wasserstoff-Elektrolyse könnten als kostengünstige Wärmequellen dienen. Käding: „Von diesen Ressourcen hängt die Rentabilität des Speichers im Wesentlichen ab.“

Elektrisch nachheizen bei Entnahme

Gespeichert wird bei einer Temperatur von rund 95 °C. In den ersten Jahren nach der Erstbefüllung verliert der Speicher im Schnitt fünf bis sechs Gigawattstunden Energie pro Jahr. Ist das umgebende Erdreich nach der Einschwingzeit von rund fünf Jahren vollständig durchwärmt, reduziert sich der Verlust auf etwa drei Gigawattstunden. Dieser Verlust kann durch das Nachladen des Speichers durch günstige Abwärme ausgeglichen werden.

Um in der Entnahme die fürs Fernwärmenetz nötigen Temperaturen von 110 bis 130 °C zu erreichen, muss nachgeheizt werden. „Die Kombination aus Erdbeckenwärmespeicher und elektrischem Heizkessel liefert eindeutig das beste Verhältnis aus Kosten, Effizienz und Systemintegrationsfähigkeit“, erklärt Käding. „Die Wärmepumpe ist zwar das energetisch effizientere Konzept. Aufgrund der hohen Investitionskosten ist es derzeit aber nicht zu empfehlen.“

Standort als weiterer, entscheidender Faktor

Neben den kostengünstigen Wärmequellen ist der Standort ein kritischer Faktor für einen Erdbeckenwärmespeicher. Käding: „Zwar geht der größte Teil der Energie über den Deckel verloren. Nach unten hin dient das Erdreich als Dämmung, hochdichtes Polypropylen sorgt als Abdichtungsmaterial dafür, dass kein Wasser verloren geht. Sollte jedoch Grundwasser das Becken von unten umspülen, würden die Wärmeverluste massiv ansteigen.“ Außerdem muss das Becken in der Nähe einer größeren Fernwärmetrasse liegen, um so auch hier die Verluste zu minimieren.

Mit hoher Wahrscheinlichkeit

Auch wenn noch nicht alle Details geklärt sind: Im Zusammenspiel mit allen anderen Aktivitäten, die die Stadtwerke Rostock im Zuge der Wärmewende voranbringen, hält Käding es für sehr wahrscheinlich, dass der Erdbeckenwärmespeicher kommt. „Auch im Zusammenspiel mit unserer Power-to-Heat-Anlage kann er sämtliche Vorteile ausspielen“, sagt er und ist zuversichtlich, die gar nicht so neue Technik in den Griff zu bekommen. „Ein solcher Speicher ist ein weiterer Strukturbaustein einer bezahlbaren, sicheren und klimaneutralen Fernwärme.“