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Windstrom: Die smarte Energie auch für Nahwärmenetze

Getreu dem Motto „Nutzen statt Abschalten“ werden Produktionsspitzen, die temporär nicht ins Stromnetz eingespeist werden können, zur Wärmeversorgung genutzt.

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© ENERTRAG

Der Windwärmespeicher nutzt Strom aus nahegelegenen Windfeldern und sorgt für eine CO2-freie Wärmeversorgung vor Ort. Synergiereich werden hierbei die energiewirtschaftlichen Segmente Strom und Wärme vernetzt. Dieses innovative Beispiel für Sektorkopplung ist wegweisend für zahlreiche Kommunen und Städte, die über Windenergie in der Nachbarschaft verfügen.

Das Besondere an ENERTRAGs Windwärmespeicher ist die Verbindung eines Nahwärmenetzes und Windenergieanlagen vor Ort mit einem elektrisch betriebenen Wärmespeicher. Darin dient der unregelmäßig anfallende Strom aus Produktionsspitzen dazu, das Wasser im Speicher zu erhitzen. Das Motto „Nutzen statt Abschalten“ wird angewandt, um Produktionsspitzen, die temporär nicht ins Stromnetz eingespeist warden können, zur Wärmeversorgung zu nutzen.

Statt Windenergieanlagen abzuregeln, das heißt im Extremfall ganz abzuschalten, wird mit dem Strom im Wärmespeicher Wasser erhitzt und so Windstrom als Wärmeenergie speicherbar. Im Nahwärmenetz steht diese Energie dann zum Beheizen der angeschlossenen Häuser zur Verfügung und kann alte fossile Heizungsanlagen ersetzen.

Frontansicht des Windwärmespeichers Nechlin © ENERTRAG

Die kosteneffiziente Nahwärme mit hohem Wirkungsgrad lässt sich dadurch mit CO2-neutralem Windstrom kombinieren. Und mit dem Windwärmespeicher entsteht ein hocheffizientes System auf Basis von vollständig erneuerbarer Energie. Im praktischen Beispiel für die Sektorkopplung wird CO2-frei lokal erzeugter Strom direkt zum Heizen einer ganzen Ortschaft genutzt. Die Brandenburger Ortschaft Nechlin arbeitet bereits seit einigen Jahren an einer intelligenten und nachhaltigen Energieversorgung. Bürger beteiligten sich am Bau eines Netzes mit mehreren regenerativen Energiequellen einschließlich Photovoltaikanlagen. Zusätzlich entstand in den letzten Jahren ein Nahwärmenetz.

Die nahegelegenen Windenergieanlagen des Windfeldes Nechlin erzeugen jährlich etwa 70 Millionen Kilowattstunden Strom. Ein kleiner Teil davon (ca. 5 Prozent) wird an besonders windigen Tagen erzeugt. Diese Energiemengen können nicht komplett eingespeist werden, aber es lohnt sich sehr, sie vor Ort zu nutzen. Seit Anfang 2020 nutzt Nechlin Windstrom aus einem benachbarten Windfeld zur Wärmeversorgung und beheizt mit Hilfe eines Windwärmespeichers das ganze Dorf. Der Windwärmespeicher wird nur mit dem Strom aufgeheizt, für den es sonst keine Abnehmer bzw. keine Netzkapazität gibt.

Die Zuschaltung der Heizelemente im Windwärmespeicher erfolgt automatisch über das ENERTRAG Steuersystem PowerSystem. Sobald der Übertragungsnetzbetreiber ein Abschaltsignal gibt, wird die Heizung im Windwärmespeicher automatisch
eingeschaltet. Der Windstrom erhitzt das Wasser im neuen Speicher also in genau den windreichen Zeiträumen, wenn die Windenergieanlagen zuvor abgeregelt wurden.

Windwärmespeicher Nechlin © ENERTRAG

Der Windwärmespeicher fasst rund eine Million Liter Wasser und hat einen Durchmesser von 18 m. Die Wärmeenergie wird in diesem Wassertank als heißes Wasser gespeichert und versorgt im angeschlossenen Nahwärmenetz die umliegenden Gebäude mit Wärme. Der Speicher kann Nechlin je nach Wetterlage bis zu drei Wochen lang mit Wärme versorgen ohne dass eine erneute Abregelung und damit Aufladung nötig ist. Effizient und ökonomisch sinnvoll bildet dieser windstrombetriebene Wärmespeicher die sichere Energiequelle für das Nahwärmenetz in Nechlin.

Die Windenergieanlagen sind direkt durch ein 20.000-Volt-Mittelspannungskabel mit einem 2-Megawatt-Durchlauferhitzer verbunden. Dort wird Wasser auf 93 Grad Celsius erwärmt und in den Windwärmespeicher geleitet. Von dort aus wird das warme Wasser je nach Bedarf an das örtliche Nahwärmenetz abgegeben.

Das Aufheizen des Speichers erfolgt an windreichen Tagen in wenigen Stunden. Der Speicher gibt dann seine Energie je nach Bedarf an das örtliche Wärmenetz ab, das 35 Häuser mit einem jährlichen Wärmeenergiebedarf von 720.000 kWh versorgt. Der Windwärmespeicher besitzt eine Gesamtkapazität von 38.000 Kilowattstunden. Einmal aufgeheizt und aufgeladen, kann er Nechlin für bis zu drei Wochen versorgen. Aufgrund regelmäßiger Produktionsspitzen kann der Windwärmespeicher das Dorf vollständig erneuerbar beheizen.

Die Vorteile im Überblick:

  • Günstiger als fossil-betriebene Heizungen
  • 100 Prozent klimaneutrale erneuerbare Wärme
  • Zuverlässige und unkomplizierte Technik
  • Online-Daten der Wärmeversorgung für jeden Haushalt

Projektdaten „Auf einen Blick“:

  • Standort: Nechlin, Gemeinde Uckerland

  • Versorgungsgebiet: Versorgung des Ortes Nechlin

  • Jährlicher Wärmebedarf: Heizbedarf für 35 Häuser: 0,7 Mio. Kilowattstunden jährlich

  • Leistung: Heizleistung: 2 MW

  • Technologie(n): Nahwärmenetz, Windenergieanlagen, Wärmespeicher

  • Speichergröße(n): Der Speicher fasst rund eine Million Liter Wasser

  • Besonderheiten: 100 % klimaneutrale erneuerbare Wärme (Energiequelle: Windfeld Nechlin)

  • Bau- oder Projektzeit: Speicher: 6 Monate, Bauzeit Nahwärmenetz: 3 Monate

  • Konsortialprojektpartner: Teil des Projekts WindNODE und des Förderprogramms SINTEG


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