Speichertechnologien, die sowohl Strom als auch Wärme ein- und ausspeichern können, haben großes Potenzial für das zukünftige erneuerbare Energiesystem. Im Projekt TESSERACT 1 werden unterirdische Hochtemperaturspeicherbauweisen (UHTS) auf Basis der Carnot-Batterie entwickelt.
Eine Carnot-Batterie ist ein Energiespeicher, der Strom in Form von thermischer Energie speichert. Während des Ladevorgangs werden Überschüsse aus der Stromerzeugung in Wärme umgewandelt und in einem Wärmespeicher zwischengespeichert. Bei der Entladung wird die Wärme dann wieder verstromt und/oder die Abwärme genutzt. Das zentrale Element der Carnot-Batterien ist der Speicher. Unterschiedliche Technologien, wie z. B. Stahlbehältnisse mit Kies-Festbett, Wirbelschicht oder PCM-Hochtemperaturspeicher, wurden in den letzten Jahren bereits demonstriert. Diese oberirdischen Bauweisen sind allerdings aufwändig in der Herstellung, nur bedingt skalierbar und lassen sich nicht gut in Landschafts- und Städtebilder integrieren.
Unterirdische Hochtemperaturspeicher
Im Rahmen des Projekts TESSERACT entwickelt ein interdisziplinäres Team unter der Leitung von AEE INTEC 2 skalierbare unterirdische Hochtemperaturspeicherbauweisen (UHTS) für unterschiedliche geohydrologische Rahmenbedingungen und Systemintegrationen. Als Speichermedium wird dabei erstmals der natürlich gewachsene Boden verwendet. Das soll den Bau des Speichers wesentlich beschleunigen, die Kosten reduzieren und die Skalierbarkeit ermöglichen. Die unterirdischen Bauweisen werden für Temperaturniveaus bis zu 500 °C konzipiert und getestet. Das erlaubt die breite Anwendung in bestehenden Energieversorgungssystemen, z. B. in der Industrie oder dem Gebäudesektor. Ein weiterer Vorteil des geplanten UHTS: Die Speicheroberfläche kann multifunktional (z. B. für eine Bebauung) genutzt werden.
Forschung und Demonstration
Mit den Forschungsarbeiten und der Demonstration (Projektstart für den Speicher ist ab 2027/28 geplant) wird das innovative Konzept erstmals technisch, wirtschaftlich und rechtlich abgesichert. Im Projekt werden u. a. innovative Wärmedämmmaßnahmen und -verfahren für unterschiedliche Bauteile, spezielle tiefbautechnische Bauverfahren sowie neuartige Erdreichwärmetauscherlösungen entwickelt. Neben den vielfältigen technisch-physikalischen Kriterien werden auch wirtschaftliche und betriebsrelevante Fragen sowie rechtliche und ökologische Aspekte bearbeitet.
Konzept mit hohem Potenzial
Überall, wo volatile erneuerbare Quellen für die Stromversorgung genutzt werden, könnte die neue Speichertechnologie zukünftig eingesetzt werden und ein flexibles, intelligentes Energiesystem schaffen. In Hinblick auf das Speichervolumen und die Integration in bestehende Netzinfrastrukturen ist das System skalierbar. Es eignet sich besonders für die Anbindung an Nahwärmenetze für urbane Gebiete bzw. Industrie- und Großgewerbe oder auch für Energiegemeinschaften. Das Konzept leistet somit einen wichtigen Beitrag zum Umstieg auf 100 Prozent erneuerbare Energie.
1 Thermal Energy Storage as Sensible Energy Reservoir in ACtivated Terrain
2 Projektpartner:innen: AEE INTEC (Projektleitung), Ste.p, PORR, Glapor, Windkraft Wolkersdorf (WW) und Biomasse Wolkersdorf (BMW), GeoSphere Austria