Neben der Erzeugung von Energie spielt gerade bei regenerativen Technologien die Speicherung von Strom und Wärme eine wichtige Rolle. So lassen sich energetische Potentiale für Zeiten eines hohen Energiebedarfs (Lastspitzen) verwahren und bei Bedarf abrufen. Für die Speicherung von Wärmeenergie bestehen verschiedene Konzepte für Untergrund-Wärmespeicher – engl. „Underground Thermal Energy Storage“ oder kurz UTES. UHRIG stellt Ihnen die Speichermöglichkeiten vor.

Was genau ist ein Underground Thermal Energy Storage (UTES)?

Underground Thermal Energy Storage (kurz UTES, zu dt. „Untergrund-Wärmespeicher bzw. -Wärmespeicherung) bedeutet, thermische Energie in unterirdischen Speichersystemen aufzubewahren und bei Bedarf abzurufen, um so etwa Gebäude oder Betriebe mit Heizwärme zu versorgen. Hierdurch kann Energie, die gerade nicht benötigt wird – etwa die Abwärme diverser technischer Prozesse – „zwischengelagert“ werden, anstatt verloren zu gehen, wodurch sich energetische Ressourcen weitaus besser verwerten lassen. Zur Realisierung eines UTES bestehen verschiedene technische Konzepte:

  • Aquifer Thermal Energy Storage (ATES): Thermische Energie kann in einem so genannten Aquifer gespeichert werden, also einer wasserführenden Schicht im Untergrund. Zur Speicherung wird warmes Wasser über ein Bohrloch in die Bodenschicht gepumpt, gleichzeitig erfolgt ein Auspumpen von kaltem Wasser über eine zweite Bohrung. Bei der Nutzung der Wärmeenergie wird dieser Prozess umgekehrt – kaltes Wasser kommt hinein, warmes hinaus. Die Fließgeschwindigkeit des Aquifers spielt dabei eine entscheidende Rolle, da bei einer zu hohen Strömung viel der eingespeicherten Energie verloren gehen kann.
  • Borehole Thermal Energy Storage (BTES): Bei dieser Speichermethode wird keine wasserführende Bodenschicht, sondern direkt das Gestein des Untergrunds genutzt. Die über Bohrungen in den Boden eingebrachten Rohrsysteme sind hierbei geschlossen, der Wärmeaustausch erfolgt per Konvektion. Für den effizienten Betrieb sind nicht nur zwei, sondern für gewöhnlich weitaus mehr Bohrlöcher vonnöten.
  • Pit Thermal Energy Storage (PTES): Diese Methode der Wärmespeicherung bedient sich vorhandenen Bergbaustrukturen, um Wärmeenergie zu speichern. Wärmeleitmedien oder Rohrsysteme werden dabei in Minen oder Schächte geleitet bzw. in diesen errichtet. Ähnlich funktioniert die Speicherung beim Cavern Thermal Energy Storage (CTES), der sich natürlicher oder künstlicher unterirdischer Kavernen bedient. Meist werden Gaskavernen nachgenutzt.
  • Tank Thermal Energy Storage (TTES): Diese Speichermethode nutzt zur Wärmespeicherung technische Anlagen, beispielsweise Becken, in denen Flüssigkeiten oder Gase zur Aufnahme thermischer Energie gelagert werden. Streng genommen handelt es sich bei dieser Art der Speicherung nicht um einen Underground Thermal Energy Storage, die Systeme lassen sich jedoch vergleichbar nutzen.

 

Die Kanalisation als Underground Thermal Energy Storage

Damit sich Wärmespeicher effektiv nutzen lassen, müssen eine geeignete Größe gegeben sein und noch viele weitere Faktoren stimmen, etwa die Fließgeschwindigkeit von Aquifern oder die Dichtigkeit von Kavernen. (Geo-)thermale Speicher künstlich zu konstruieren ist daher entsprechend aufwendig und kostspielig, weswegen gerade technische Speicherbecken nur selten Verwendung für diese Zwecke finden. Es gibt jedoch eine einfache und wirtschaftliche Möglichkeit, eine wichtige, grundsätzlich vorhandene und zudem leicht erschließ- und umrüstbare Infrastruktur als eine Art Underground Thermal Energy Storage zu nutzen: die Kanalisation.

In den letzten Jahren haben Technologien zur Abwasserwärmerückgewinnung immer größere Beachtung im Hinblick auf nachhaltiges Energierecycling sowie umweltfreundliche Wärmebereitstellung erhalten. Das Konzept funktioniert über Wärmetauscher und Wärmepumpen, die dem Abwasser einen Teil seiner thermischen Energie entziehen, durch Verdichtung aufbereiten und die Wärme schließlich auf diese Weise für Heizzwecke, Warmwasserbereitung und andere Prozesse nutzbar machen. Damit wird die Energie, die einmal zum vorherigen Erhitzen des Trink- bzw. Brauchwassers eingesetzt wurde, viel besser verwertet und es lassen sich erhebliche Mengen an (fossilen) Ressourcen und damit auch Emissionen einsparen, wenn weniger Wärme nachproduziert werden muss. Kommt der Strom für den Betrieb der Wärmepumpen dann noch aus erneuerbaren Energiequellen – etwa Photovoltaik, Windenergie oder Wasserkraft – arbeiten die Systeme sogar gänzlich klimaneutral.

Umgekehrt wäre es jedoch mit derselben Technik ebenfalls möglich, zusätzliche Wärme in die Kanalisation zu leiten, die ansonsten als Abwärme in Kraftwerken und anderen industriellen oder gewerblichen Betrieben einfach verloren geht. Diese Wärmezufuhr würde die Effizienz der anschließenden Abwasserwärmerückgewinnung an Standorten, die Heizenergie benötigen, deutlich erhöhen. Hierfür ist es lediglich notwendig, auch Wärmetauscher in Kraftwerken, Metall- und Glasschmelzen, Baustoffwerken, Druckereien, Wäschereien und anderen Abwärme „produzierenden“ Betrieben zu installieren und sie an das Kanalnetz anzuschließen. Auf diese Weise ließe sich die Kanalisation in einen temporären Wärmespeicher sowie ein Wärmenetz umfunktionieren bzw. als solches mitnutzen – schließlich behält sie ihre eigentliche Funktion als Leitungssystem zur Ausleitung von Abwasser.

Die Nutzung von Kanalsystemen als Wärmespeicher nach dem UTES-Prinzip hätte zweierlei Vorteile. Zum einen geht für diverse Prozesse aufgewendete Energie nicht gänzlich verloren, indem sie einfach ausgeleitet wird, sondern kann zwischengelagert und bei Bedarf abgerufen werden. Zum anderen würde dies auch die Energiebilanz der Abwasserwärmerückgewinnung verbessern. Ist das Abwasser von vornherein auf einem höherem Temperaturniveau, wenn das Energierecycling erfolgt, benötigen die Wärmepumpen weniger Strom, um die Wärme durch Kompression für Heizungen oder andere Anlagen aufzubereiten.

 

Die Kanalisation als UTES: UHRIG macht‘s möglich

Underground Thermal Energy Storage ist ein recht junges Konzept. Es bietet jedoch viele Vorteile, die für eine erfolgreiche Energiewende und Wärmewende unverzichtbar sind. Die Kanalisation als UTES-Speicher zu nutzen, ist dabei eine sehr effiziente und pragmatische Lösung. Möchten auch Sie die energetischen Potentiale des Abwassers optimal ausnutzen und so auf umweltfreundlichem Weg Heizwärme für Quartiere und Betriebe bereitstellen, dann vertrauen Sie auf UHRIG. Als international anerkannter Experte im Kanalbau sowie der Abwasserwärmerückgewinnung unterstützen wir Sie gern bei der Planung und Umsetzung all Ihrer Projekte, die den Aus- und Umbau, die Sanierung sowie die Modernisierung der Kanalisation betreffen, denn wir sind Kanalbauer mit Leib und Seele. Für die energetische Nutzung des Abwassers setzen wir eigens von uns entwickelte und hocheffiziente Therm-Liner-Module ein, die die zuverlässige und wirtschaftliche Ein- und Ausspeicherung von Wärmeenergie in die bzw. aus der Kanalisation ermöglichen. Die Systeme lassen sich dabei extrem einfach installieren – besondere Voraussetzungen in den Abwasserkanälen und -leitungen sind nicht vonnöten – und sind zudem nahezu wartungsfrei. Nehmen Sie einfach telefonisch oder per Mail Kontakt zu uns auf.

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