Wärmespeicher ­Duisburg

Bei den Stadtwerken Duisburg sorgt ein Fernwärmespeicher mit einem Fassungsvermögen von 43.000 m³ Wasser seit 2018 für Flexibilität, Effizienz und Versorgungssicherheit. 

Wärmespeicher für das Energiesystem der Zukunft 

Wärmespeicher spielen eine entscheidende Rolle für die Wärmewende und das Energiesystem der Zukunft. Sie ermöglichen es, überschüssige Wärme effizient zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt gezielt abzurufen und bieten daher Lösungen für zahlreiche Herausforderungen bei der Dekarbonisierung des Wärmesektors. 

Wärmespeicher als KWK-Pufferspeicher 

Im Gas- und Dampfturbinen-Heizkraftwerk in Duisburg-Wanheim dient der Wärmespeicher als Pufferspeicher für die erdgasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK). KWK können flexibel auf Preis- bzw. Nachfragesignale reagieren, um Strom zu erzeugen. Die dabei entstehende Wärme bedarfsgerecht über Fernwärmenetze zu den Nutzern zu bringen, bleibt jedoch eine wachsende Herausforderung. Hier setzt das Projekt der Stadtwerke Duisburg an: Durch den Einsatz des Wärmespeichers konnte die Strom- und Wärmeversorgung entkoppelt und eine Wärmeversorgung auch in Zeiten ermöglicht werden, in denen das Kraftwerk ausgeschaltet bleibt.  

Im Vergleich zu anderen Energiespeichern hat der Wärmespeicher in Duisburg mit einem Fassungsvermögen von 43.000 m³ Heißwasser ein sehr großes Speichervolumen. Auf diese Weise kann er bis zu 1.450 Megawattstunden thermische Energie speichern. Im Sommer ist er so in der Lage, die Fernwärmeversorgung der Stadt Duisburg bis zu 70 Stunden aufrechtzuerhalten.  

Zwei-Zonen-Bauweise 

Der Wärmespeicher gehört zu den ersten Wärmespeichern in Deutschland, bei denen die moderne Zwei-Zonen-Speichertechnologie zum Einsatz kommt. Beim Zwei-Zonen-Speicher wird das Speichervolumen durch ein Zwischendach in eine obere und eine untere Zone geteilt. In der oberen Zone befindet sich 60 bis 90 Grad warmes Wasser, das durch sein Eigengewicht einen Druck erzeugt. Dieser Druck sorgt dafür, dass das über 100 Grad heiße Wasser in der unteren Zone nicht zu kochen beginnt. Die Zwei-Zonen-Bauweise ermöglicht somit die Speicherung von Wasser mit Temperaturen über 100°C in einem drucklosen Behälter.  

Die Höhe des Duisburger Wärmespeichers ist auf den Mitteldruck des Fernwärmenetzes abgestimmt. Gleichzeitig dient er als hydraulische Weiche zwischen der Fernwärmeerzeugung und der Fernwärmeverteilung. Eine externe Beladung des Fernwärmespeichers ist möglich, aber nur bei hohen Fernwärmenetztemperaturen sinnvoll. Außerdem ist im Fernwärmespeicher ein Wasservorrat von bis zu 800 m³ zum Ausgleich von Wasserverlusten im Fernwärmenetz vorgesehen. 

Effiziente und sichere Wärmeversorgung  

Der Fernwärmespeicher in Duisburg-Wanheim und seine intelligente strompreisabhängige Betriebsführung ermöglichen eine erhebliche Flexibilisierung der Wärmeerzeugungsanlagen zur sicheren und effizienten Fernwärmeversorgung der Stadt Duisburg. Durch den Bau des im Jahr 2018 in Betrieb genommenen Wärmespeichers konnten die Fernwärmeerzeugungsanlagen vom Fernwärmenetz getrennt werden. Der Fernwärmespeicher dient dabei als hydraulische Weiche. Die konzipierte hydraulische Schaltung ermöglicht es, die Erzeugungsanlagen und die Versorgung des Fernwärmenetzes je nach Speicherfüllstand unabhängig voneinander zu betreiben. Sie vereinfachte den Betrieb der Anlagen und des Netzes erheblich. Voraussetzung für das System war, dass der Fernwärmespeicher mit einer Höhe von ca. 43 m auf den Mitteldruck des Fernwärmenetzes abgestimmt wurde.  

Die Investition wurde im Rahmen des KWK-Gesetzes gefördert.