Geschichte des Windwärmespeichers

Am 16. Februar 2020 ist wieder mal Energiewetter: Mit Windgeschwindigkeiten über 8 Meter pro Sekunde bläst der Wind über die Äcker, hunderte Windräder speisen immer mehr Strom ins Übertragungsnetz von 50Hertz. Doch im 150 Kilometer entfernten Berlin ist wie überall im Land Wochenende. Um 6:35 Uhr sendete der Betreiber der Stromnetze dann das Signal: Abregelnzunächst bis auf Null, ab 7:05 Uhr dann auf 9.000 Kilowatt. Die Leistungsregelung auf der Warte in Dauerthal steuert entsprechend auch einige Anlagen, die sich nördlich des Dorfes Nechlin drehen. Doch heute ist etwas ganz anders als sonst: die Anlagen bleiben endlich nicht mehr stehen, sie laufen weiter, aber im Netz kommt der Strom nicht an.

Abregeln – das geht jedem Stromerzeuger gegen die Ehre. Die Energie wird schließlich gebraucht – nur fehlt es überall an den dafür nötigen Speicher. Aber an diesem Sonntag konnten sich erstmals trotz der großräumigen Abregelungen einige Anlagen im Windfeld Nechlin weiterdrehen.

Vom Windfeld aus wurde ein 800 Meter langes Stromkabel durch den Acker bis ins Dorf verlegt. Es endet an einem hausgroßen grünen Zylinder. Das ist der Wärmespeicher. Eine Millionen Liter heißes Wasser sind in diesem dick isolierten Stahlbehälter gespeichert. Genug, um den ganzen Ort für ein bis zwei Wochen mit Wärme zu versorgen. Der Wärmespeicher ist die neue Energiequelle des Nahwärmenetzes von Nechlin.

Das Projekt hat eine lange Geschichte. Schon vor 20 Jahren war klar, dass mit dem Ausbau erneuerbarer Energiequellen viele Speicher erforderlich sind. Insbesondere die für die etwa wöchentlich auftretenden Windspitzen braucht es grosse, schnell befüllbareSpeicher und geeignete Abnehmer. Warmwasserheizungen sind hier ideal.

Und so bereiteten wir schon vor über 10 Jahren den Ausbau von Wärmenetzen in der Gemeinde Uckerland vor. Ursprünglich sollte der erste Windspeicher in Milow entstehen, doch statt das Projekt mit den dazu geplanten Windkraftanlagen zu unterstützen, liess die damalige Bürgermeisterin erst einmal jahrelang ein teueres Energiekonzept erstellen, von dessen akademischen Maßnahmen bis heute nichts umgesetzt wurde. In Nechlin aber fand die Idee schnell Unterstützer – Ortsvorsteher Hartmut Trester überzeugte alle Einwohner, sich an das geplante Wärmenetz anzuschliessen.

Aber es aber 2014 endlich losgehen sollte, kam es in Berlin zum größten politisch anzunehmendem Unfall für die Energiewende – der Eigenverbrauch von selbst erzeugten erneuerbarem Strom wurde gesetzlich unmöglich gemacht. Was war geschehen? Immer mehr Bürger hatten begonnen, sich mit den billig gewordenen Photovoltaikanlagen selbst zu versorgen. Die Energieversorger bekamen es mit der Angst zu tun. Sie warten vor einer befürchteten Entsolidarisierung, wenn die Menschen ihren Strom selbst erzeugten und nicht mehr von der großen Energieanbietern bezögen. Und das Geschäft mit der Angst trug Früchte: der Bundestag beschloß Änderungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG): der Eigenverbrauch von erneuerbarem Strom wurde auf 10 Kilowatt begrenzt und es wurde vorgeschrieben, dass jeder Stromerzeuger in jeder Viertelstunde immer nur den gleichen prozentuale Anteil seiner Energie selbst verbrauchen darf und den Rest in die öffentlichen Netze einspeisen muss. Damit wurde die Nutzung von Windspitzen für die Heizung unmöglich, denn hier geht es immer um tausende Kilowatt und selbstverständlich soll die Heizung nur dann laufen, wenn nicht eingespeist werden kann und nicht immer konstant mit 5% der erzeugten Leistung. Dazu kam, dass seit 2014 auf selbst verbrauchtem Strom EEG-Umlage zu zahlen ist – diese Umlage aber höher ist, als der Wert der Heizenergie. Ein Unding – aber so kam es in das Gesetz.

Die Folgen waren katastrophal. Anstatt die wertvolle Energie nutzen zu können, wurde ab 2015 in Deutschland immer mehr Windstrom abgeregelt. Inzwischen sind es fast 6 Milliarden Kilowattstunden Strom, die infolge der Bundestagsbeschlüsse von 2014 verloren gehen, eine Energiemenge mit der bis zu einer Million Menschen mit Wärme versorgt werden könnten.

Und so konnte die Energie für die Nechliner Wärmeversorgung nicht wie geplant aus Windstrom erfolgen, sondern es musste eine Holzfeuerung mit Hackschnitzel aus der Forstwirtschaft installiert werden. Holz aber ist ein wertvoller und sehr knapper Rohstoff, er sollte nur im Notfall verheizt werden. Windstrom dagegen ist mehr als reichlich vorhanden – er muss einfach genutzt werden. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung hat hierzulande längst über 40% erreicht. Solange dieser Anteil niedrig war, sind die Wind- und Solarenergie im großen Stromnetz natürlich kaum aufgefallen. Aber es war doch klar, dass es mit dem notwendigen Zubau immer mehr Stunden im Jahr geben wird, wo die Energie eingespeichert werden muss.Was früher Kohlehalden waren, müssen jetzt Wärme- und Gasspeicher sein. Darum das Stromkabel vom Windfeld zum Heißwasserspeicher.

In Nechlin kommt es inzwischen mehrfach monatlich vor, dass der Stromnetzbetreiber Abregelbefehle erteilt – bis hin zum Stillstand der Produktion. Und das passiert natürlich ausgerechnet im Winter, wenn Wärme benötigt wird.

Technisch ist die Umwandlung von Windstrom in Heizungswärme kein Hexenwerk. In einem etwa drei Meter langen Zylinde sind sind rund 100 Metallstäbe verbaut. Sobald Strom durchfließt, werden sie heiß und heizen das Wasser auf. Das funktioniert genauso wie bei einem Durchlauferhitzer, der das Badewasser erwärmt. Nur ist hier alles um einiges größer.

Denn statt für 10 Kilowatt ist der elektrische Kessel für die Heizung von Nechlin auf 2000 Kilowatt ausgelegt. Und der Wasserbehälter hat nicht ein paar, sondern eben eine Million Liter Wasser.

Eine technische Herausforderung lag in Nechlin darin, dass wir hier am Ortsrand aus optischen Gründen einen besonders niedrigen Wärmespeicher bauen wollten. Mit einer Höhe von nur fünf Metern ist der Speicher nur ein Viertel so hoch wie die Bäume am Ortsrand. Dafür hat er mit achtzehn Metern einen ungewöhnlich großen Durchmesser. Übliche Wärmekessel haben eine Geometrie, bei der die Höhe um ein Mehrfaches größer ist als der Radius. Der Grund: Wärmespeicher arbeiten am effizientesten, wenn sich in einen eine deutliche Wärmeschichtung bilden kann. Denn dann lässt sich am oberen Rand des Speichers das heiße Wasser für die Heizungen entnehmen, während man am Boden des Speichers das abgekühlte Wasser zurückströmt. Damit das ein- und ausströmende Wasser den Speicher nicht durchmischt wie in einem Whirlpool, muss es gleichmäßig verteilt und langsam einströmen. Aber dies gelang auch in Nechlin: fast 20 Grad Temperaturunterschied werden auf den 4 Metern Wasserhöhe erreicht. Und die grosse Wassermenge sorgt dafür, dass die mittlere Heizleistung von 200 kW eine Woche lang zur Verfügung steht bis der Speicher sich 60 Grad abgekühlt hat. Und normalerweise kommt bis dahin der nächste Abregelbefehl. So versorgt das Windfeld den Ort vollständig Wärme.

Diese Idee kann vielfach kopiert werden. Die meisten mittelgroßen Städte in Brandenburg haben – wie in Prenzlau oder Pasewalk –große Wärmenetze, aber auch in den Dörfer sind solche Netze leicht und kostengünstig zu verlegen. Etwa 5% des Windstromes, die sonst ungenutzt blieben, stehen für die preiswerte Heizung hundertausender Häuser bereit.

Gerade in den östlichen Bundesländern tut sich dabei auch ein besonderes Zeitfenster auf: Nicht nur, dass bundesweit ab 2026 der Einbau neuer Ölheizungen verboten worden ist – die meisten Ölheizungen wurden in den 1990er Jahren eingebaut und seien jetzt 20 bis 30 Jahre alt. Hier stehen jetzt Neuinvestitionen an. Wir müssen die Gelegenheit nutzen, um mehr Kommunen für die billige Windwärme zu gewinnen, bevor mit Gasheizungen neue CO2-Schleudern installiert werden. Man kann fast den gesamten Nordosten Deutschlands mit Windenergie beheizen. Dafür brauchen wir nur die Strommengen, die sonst ungenutzt blieben.

Und was ist mit den rechtlichen Hürden? Für den Windwärmespeicher gibt es eine Ausnahmegenehmigung des bundesdeutschen Wirtschaftsministeriums, welche oben beschriebene Hindernisse bis Ende 2020 aufhebt – eine sogenannte Experimentierklausel. Dadurch wird der Vor-Ort-Verbrauch des Stromes abweichend vom EEG erlaubt, es wird keine Stromsteuer erhoben und die EEG-Umlage entfällt fast vollständig.

Allein diese Abgaben auf erneuerbaren Strom sind weit höher als das was Erdgas kostet, obgleich die Gestehungskosten von Windenergie niedriger sind. Es ist absolut unsinnig, dass auf CO2-freiem Strom immense staatliche Lasten liegen aber CO2-Quellen wie Erdgas fast lastenfrei sind. Umgekehrt muss es sein! Die grosse Frage ist, wie es 2021 weitergeht – hier ist die Politik aufgerufen, entsprechende Rechtsänderungen auf den Weg zu bringen, um oben beschriebene Hürden aus dem Weg zu räumen und Millionen von Menschen den Weg zu billiger CO2-freier Wärme zu ebnen.

Der Windwärmespeicher liefert den Beweis, dass Windenergiespitzen, für die ein Netzausbau ohnehin nicht effizient wäre, für eine erneuerbare Wärmeversorgung der Standortgemeinden und -städte nutzbar ist. Das ist gelebte Akzeptanz: preiswert mit der Windkraft vom Ortsrand heizen.

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