Damit umfangreiche Speicherlösungen dabei helfen, die Wärmewende sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich voranzutreiben, benötigt es passende Rahmenbedingungen. Das war der Tenor der Statuskonferenz „Thermische Speicher für die Wärmewende“, die vom Bundesverband Energiespeicher Systeme (BVES) am 27. Juni in Berlin organisiert wurde. Über 300 Teilnehmer schlossen sich der Konferenz vor Ort oder im Livestream an. Das Ziel ist dabei klar: So, wie immer mehr dezentrale Speichersysteme von privaten Investoren in Deutschland für Strom gebaut werden, soll es sie künftig auch für Wärme geben. Das Einsparpotenzial wäre riesig, fallen doch allein 67 Prozent des industriellen Endenergieverbrauchs auf Wärme an.
Umdenken weg von fossil bereitgestellter Prozesswärme nötig
Für die Nutzung fossiler Brennstoffe war das Prinzip einfach umzusetzen – zumindest in der Vergangenheit. Die Preise für die Brennmedien waren günstig, es war kein Nachteil, wenn ein Prozess einmal zu viel Wärme erzeugte. Ein etwaiger Überschuss wurde schlicht an die Luft abgegeben. Tendenziell liefen Kraftwerke immer auf einer höheren Wärmebereitstellung, da es lukrativer war, eine Überversorgung statt einer Unterversorgung zu riskieren. Mittlerweile hat sich jedoch viel in der Herangehensweise geändert. Nicht benötigte Wärme sollte daher gespeichert werden, bis man sie braucht. Der Wärmesektor muss optimiert werden, wenn nicht nur die Belastung für die Umwelt, sondern auch die Kosten für Verbraucher sinken sollen. Allein der Wärmesektor verursacht zwei Drittel aller Emissionen. Wie effektiv mit Wärmespeichern gearbeitet werden kann, demonstriert ein Unternehmen mit einer Produktionsstätte in den Niederlanden.
Strom aus Erneuerbaren zur Wärmeerzeugung und Wärmespeicherung
PepsiCo ist in Deutschland hauptsächlich für seine süßen Softdrinks bekannt. Der Hersteller zählt jedoch zugleich zu einem der führenden Snackproduzenten. Dabei muss PepsiCo wie viele Unternehmen die Produktionsprozesse anpassen, damit eigene Dekarbonisierungsziele auch erreicht werden können. Für die Fertigung der Kartoffelchips in einem Werk unweit von Amsterdam benötigt das Unternehmen große Mengen an Wärme, um das Frittierfett zu erhitzen. In Deutschland übernehmen solche Aufgaben häufig Gaskraftwerke. Sie ermöglichen zwar, kurzfristig die gewünschte Energie auf Abruf bereitzustellen, sind jedoch teuer im Betrieb. In Zukunft werden die Preise für das Gas nur noch weiter ansteigen, weshalb Gaskraftwerke in großer Zahl nicht die Lösung für das Wärmedilemma sein können. Anstatt auf fossile Brennstoffe zu setzen, nutzt PepsiCo den Strom aus Erneuerbaren zur Erzeugung von Wärme. Diese speichert das Unternehmen in einem Wärmespeicher zwischen, der sie bei Bedarf in der Herstellung abgibt.
Durch den Zwischenspeicher ist die Produktion unabhängiger von Dunkelflauten in den erneuerbaren Energien. Selbst wenn es Tage gibt, an denen weniger zur Verfügung steht, konnte zuvor ausreichend Wärme zwischengespeichert werden. Trotz Schwankungen in der Verfügbarkeit von grünem Strom ist eine Produktion rund um die Uhr dennoch möglich. Dazu bietet das Vorgehen einen weiteren, klaren Vorteil. Der Wirkungsgradverlust ist über die komplette Prozesskette wesentlich geringer als bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff und dessen nachfolgende Verbrennung. Ein synthetisches Gas wie grüner Wasserstoff benötigt im Schnitt 1,8 kWh Strom, damit man ausreichend Wasserstoff für eine Wärmeeinheit bereitstellen kann. Eben jener hohe Energiebedarf in der Herstellung und der vergleichsweise geringe Wirkungsgrad bei der Verbrennung selbst, sorgen dafür, dass er als Heizmedium keine präferierte Wahl darstellen sollte. PepsiCos Werk ist auch ohne Verwendung des synthetischen Gases unabhängig von den schwankenden Gaspreisen.
Mehr als die Hälfte der Emissionen vermieden
Laut Angaben des Herstellers reduziert die Verwendung des Net-Zero-Heat genannten Systems die Emissionen in der Produktion um 51 Prozent. Weitere Module sollen folgen, damit die Fabrik fast komplett CO₂-neutral arbeiten kann. Dass solche Wärmespeicher bisher nicht in Deutschland entstehen, liegt vor allem an den bisher fehlenden Regularien. Dabei könnten sie insbesondere für Fernwärmekunden ein großer Zugewinn sein. Könnte man alle bereitgestellte Wärme effektiv nutzen, senken die Produktionskosten pro bereitgestellter Wärmeeinheit. Besonders groß wäre der Wirkungsgrad in Kombination mit Großwärmepumpen. Auch eine Zwischenspeicherung von Abwärme aus Rechenzentren wäre denkbar, um alle abfallende Abwärme einem weiteren Verwendungszweck zuzuführen. Man darf somit darauf hoffen, dass die Statuskonferenz ein erster Schritt für den Zubau von Wärmespeichern in Deutschland darstellt.
