«Der Speicherstandort ist die grösste Unsicherheit» 

Malin, im HSLU-Forschungspodcast «Näher dran» hast du vor einiger Zeit in Aussicht gestellt, auf den Deckeln von Grubenspeichern könnten Fussballplätze stehen. Wie nah sind wir dieser Vision? 

Malin Siegwart: Wir sind diesem Ziel einige Schritte nähergekommen. Im Moment analysieren wir die Materialien für einen schwimmenden Deckel mit Grünfläche darauf. Im Rahmen einer Bachelorarbeit entsteht in unserem Labor ein Versuchsaufbau dazu. 

Sebastian Ammann: Wir haben auch die soziale Akzeptanz untersucht. Mit Unterstützung der Universität Bern sind wir der Frage nachgegangen, welche Nutzung oberhalb eines Speichers die Menschen am meisten begeistert? 

Und gewonnen haben Fussballplätze? 

Sebastian Ammann: Die Leute finden es grundsätzlich gut, wenn man Infrastruktur doppelt nutzen kann. Es ist weniger entscheidend, welche konkrete Nutzung auf dem Speicher stattfindet. 

Malin Siegwart: Ein wesentlicher Beitrag zur Akzeptanz ist ausserdem das Verständnis. Unabhängig davon, welche Lösung man umsetzen will, ist es wichtig, die Menschen mitzunehmen, sie zu informieren und ihnen ein Projekt nicht einfach vor die Tür zu setzen. 

Reden wir über das, was unter dem Deckel liegt: welche Arten von saisonalen Wärmespeichern untersucht ihr im Innosuisse Flagship Projekt? 

Sebastian Ammann: Unsere Forschungsgruppe arbeitet vor allem an grossen Wasserspeichern und deren Systemintegration. An der Hochschule Luzern laufen ausserdem Arbeiten zu Sorptionsspeichern. Andere Gruppen untersuchen Phasenwechselmaterialien oder hybride Konzepte mit Wasser und Phasenwechselmaterialien. Letztere sind aber eher für Einfamilienhäuser oder kleinere Mehrfamilienhäuser gedacht, also nicht für die sehr grossen Anwendungen, die wir betrachten. 

Und innerhalb der Wasserspeicher habt ihr unterschiedliche Technologien angeschaut?  

Sebastian Ammann: Wir betrachten bei uns grundsätzlich drei verschiedene Bereiche. Der erste Bereich ist die Wiederverwendung bestehender Hohlräume, also «Reuse of Cavities». Das können Eisenbahntunnel sein oder ehemalige militärische Bunkeranlagen. Der zweite Bereich sind sogenannte Borehole Speicher. Das sind Erdwärmesondenspeicher. Wir betrachten spezifisch horizontal gebohrte Speicher. Der Vorteil ist, dass man damit auch unter bereits genutzten Flächen Speicher erstellen kann. Der dritte Bereich sind die Grubenspeicher, bei denen eben auch die Frage relevant ist, wie man die Oberfläche nutzt. Denn der Platz in der Schweiz ist knapp. 

Und welcher Speicher ist der beste?  

Sebastian Ammann: Welche Lösung wo sinnvoll ist, hängt stark vom Standort und den lokalen Rahmenbedingungen ab: Welche Wärmequellen stehen zur Verfügung? Wie nahe ist ein thermisches Netz? Gibt es verfügbare Fläche, die gross genug sind? Solche Fragen. 

Diese Rahmenbedingungen werden im Gesamtprojekt auch untersucht. Wie kann man saisonale Wärmespeicher wirtschaftlicher machen? 

Sebastian Ammann: Wir berechnen in jedem Projekt die Wirtschaftlichkeit, indem wir die Wärmekosten aus dem Speicher in  Rappen pro Einheit Wärme bestimmen. So können wir vergleichen, was Wärme aus dem Speicher kostet und wie sie im Verhältnis zu bestehenden Optionen wie Erdgas oder Holzverbrennung steht. 

Die Wirtschaftlichkeit hängt also von den zukünftigen Energiepreisen ab? 

Malin Siegwart: Genau. Das Problem bei Vergleichsszenarien ist immer: Welchen Preis nimmt man eigentlich an? Deshalb ist es wichtig, verschiedene Zukunftsszenarien zu betrachten, um zu verstehen, wie sich ein Speicher unter unterschiedlichen Bedingungen verhält. Speicher sind dabei grundsätzlich sehr wertvoll, weil sie Resilienz und Flexibilität ins Energiesystem bringen. Ohne Speicher ist man dem Marktpreis im jeweiligen Moment direkt ausgesetzt. 

Welchen Einfluss hat die Betriebsstrategie? 

Malin Siegwart: Da der Speicher eine passive Komponente ist, ist es sehr entscheidend wie er im System integriert und betreiben wird. In vielen Systemen gibt es Anlagen, die Strom und Wärme gekoppelt erzeugen. Der Wärmespeicher würde es ermöglichen, die gesamte Anlage eher strompreisoptimiert zu betreiben. Dann könnte man bei hohen Strompreisen stärker auf Stromproduktion setzen und bei tiefen Preisen stärker auf Wärmeproduktion. Wenn die Strompreise in Zukunft stärker schwanken – was mit einem höheren Anteil erneuerbarer Energien zu erwarten ist – kann daraus ein zusätzlicher Business Case entstehen. Wir haben das bereits untersucht und sehen darin Potenzial, abhängig von den jeweiligen Preisszenarien. 

Ihr arbeitet gerade ganz konkret an Materialfragen wie der Dämmung von Gruben- oder Kavernenspeichern. Hat diese Forschung ebenfalls eine wirtschaftliche Komponente? Oder ist das vor allem eine technische Frage: welche Isolation funktioniert am besten? 

Malin Siegwart: Alle technischen Optimierungen müssen am Schluss auch wirtschaftlich tragfähig sein. Dass Materialien günstig sind, hat daher eine hohe Priorität – selbst wenn man dafür etwas höhere Verluste in Kauf nehmen muss. 

Wie kommen wir zu mehr grossen Langzeit-Wärmespeichern in der Schweiz? 

Malin Siegwart: Man muss mit dem Wärmebedarf beginnen, denn Wärmespeicherung ergibt nur Sinn, wenn ein entsprechender Bedarf vorhanden ist. Dafür gibt es öffentliche Daten, mit denen man auf einer Karte systematisch analysieren kann, wo Fernwärmenetze verlaufen, wo der Wärmebedarf hoch ist und wo Flächen für einen Speicher verfügbar wären. Danach kann man in der Nähe nach Energiequellen suchen. 

Sebastian Ammann: Die grösste Unsicherheit betrifft oft den Speicherstandort selbst, vor allem bei Grubenspeichern. In der Schweiz es ist noch gar nicht abschliessend geklärt, auf welchen Flächen man sie überhaupt bauen dürfte. Deshalb untersuchen wir auch, wo allenfalls Anpassungen in Gesetzgebung und Planung nötig wären. 

Welche Entwicklungen haben sich aus eurer Forschung in den letzten Jahren sonst noch ergeben? 

Malin Siegwart: Spannend ist, dass ein saisonaler Speicher nicht nur den Nutzen hat, Sommer- und Winterlücken auszugleichen. Er kann auch Engpässe in thermischen Netzen abfedern. Wenn zum Beispiel an einer Leitung ein Engpass besteht und nicht genug Wärme transportiert werden kann, könnte man dort einen Speicher einsetzen. Dieser würde kontinuierlich geladen werden und könnte lokal zusätzliche Wärme bereitstellen in Zeiten von hohem Bedarf.  

Sebastian Ammann: Ein weiterer spannender Bereich sind Anwendungsfälle, in denen auch Kühlung wichtig ist. Dieser Bedarf nimmt zu. 

Kannst du dein Beispiel machen? 

Sebastian Ammann: Nehmen wir ein Einkaufszentrum. Im Sommer fällt viel Wärme aus den Kühlprozessen an. Diese Wärme kann man dem Gebäude entziehen und saisonal im Untergrund speichern – etwa in horizontal gebohrten Erdsonden unter dem Gebäude oder unter dem Parkplatz. Im Winter kann man diese gespeicherte Wärme dann wieder nutzen. Solche Kombinationen von Kühlen und Heizen sind sehr spannende Cases.  

Ihr integriert in eure Forschung auch Studierende, etwa über Bachelorarbeiten. Warum? 

Malin Siegwart: Für uns ist die Zusammenarbeit mit Studierenden immer sehr spannend. Sie bringen neue Perspektiven ein. Gerade in Vertiefungsarbeiten ist es sehr wertvoll, wenn theoretisches Wissen mit einem konkreten Praxisbezug verbunden wird. Daraus entstehen Erkenntnisse, von denen auch wir stark profitieren.