Riesiger Hybridspeicher liefert Fernwärme und beugt Blackout vor

Seit einigen Jahren steht in der Nähe von Krems der größte Fernwärmespeicher Europas. Er gehört zum kalorischen Kraftwerk Theiß, wo lange Zeit nur Gas und manchmal auch Erdöl zur Stromerzeugung verbrannt wurde. 

Betreiber EVN setzt heute auf Dekarbonisierung und hat den Wärmespeicher um eine große Batterie und eine Photovoltaikanlage erweitert. Gemeinsam mit der TU Wien und dem Austrian Institute of Technology (AIT) wird erforscht, wie das hybride Speichersystem dabei helfen kann, das Stromnetz stabil zu halten.

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Ehemaliger Öltank als Kernelement

Weil er sowohl der Wärme-, als auch der Stromversorgung dient, sprechen die Projektpartner von einem "Sektoren koppelnden Hybridspeicher" (SEKOHS). Einer seiner Bestandteile ist ein riesiger, ehemaliger Öltank. Er wurde bereits 2008 umfunktioniert, gut isoliert und mit Wasser gefüllt. 2023 wurde ein nahes Biomassekraftwerk eröffnet, mit dessen Wärme das Wasser seitdem im Regelbetrieb aufgeheizt wird. Bei Bedarf wird die Wärme wieder ins Fernwärmenetz abgegeben.

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Überschüssiger Strom heizt Wasser

Das Kraftwerk Theiß kann durch den Speicher aber auch überschüssige Energie verwerten, die im österreichischen Stromnetz abgeführt werden muss. "Eine Stromversorgung ist nur dann stabil, wenn Erzeugung und Verbrauch zu 100 Prozent ident sind", erklärt Christoph Loschan von der TU Wien, der Projektleiter von SEKOHS Theiß. Wird spontan ein großer Abnehmer für Strom gesucht, kann das Wasser im Tank aufgeheizt werden. Zwischen 60 und 90 Grad liegt der Temperaturspielraum, der hier ausgenutzt werden kann.

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6 Megawattstunden Strom aus 5 Schiffscontainern

Zum Hybridspeicher wird der Wassertank durch eine große chemische Batterie. 5 Schiffscontainer am Kraftwerksgelände voll mit Lithium-Eisenphosphat-Akkus können 6 Megawattstunden Energie speichern. Wird im Stromnetz plötzlich mehr Leistung benötigt, kann die Batterie blitzschnell bis zu 5 Megawatt liefern. Bei einem solch kurzfristigen Eingreifen zum Ausgleichen des Stromnetzes spricht man von Regelenergie.

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Regelenergie mit grünerem Fußabdruck

Dazu in der Lage, Strom schnell zu erzeugen oder zu verwerten, sind in Österreich auch eine Reihe von Pumpspeicherkraftwerken. "In anderen Ländern läuft es aber oft nicht so klimafreundlich ab. Da gibt es etwa Gaskraftwerke, die zur Bereitstellung von Regelenergie ständig auf 50 Prozent ihrer Leistung laufen, um bei Bedarf die Stromproduktion schnell herauf- oder herunterfahren zu können", sagt Loschan. 

Der Hybridspeicher in Theiß zeigt, dass Regelenergie auch anders angeboten werden könnte. Die Gasturbinen im Kraftwerk Theiß, die ebenfalls zur Netzstützung betrieben werden, sollen durch den Speicher weniger zum Einsatz kommen.

Photovoltaikanlage füllt Batterie

Um den Batteriespeicher gut gefüllt zu halten und jederzeit bereit für eine Stromeinspeisung zu sein, wurde auf dem Kraftwerksgelände eine große Photovoltaikanlage mit einer Spitzenleistung von 3,4 Megawatt installiert. Komplett geladen wird der Batteriespeicher nicht. "Man braucht immer Spielraum, um Regelenergie liefern zu können", sagt Loschan. "Es gibt da sehr genaue Vorgaben, wie lange Anlagen Energie aufnehmen oder erzeugen müssen, um sich am Regelenergiemarkt beteiligen zu können." Die Kontrolle darüber, wie viel Energie kurzfristig erzeugt oder verbraucht werden muss, hat der heimische Regelzonenführer Austrian Power Grid.

KI gibt Prognosen für Bedarf und Produktion

Für die Steuerung der Wärme- und Stromflüsse im Kraftwerk Theiß wird im Zuge des Forschungsprojekts auch Künstliche Intelligenz eingesetzt. Mittels maschinellem Lernen werden etwa Prognosen zu Wärmebedarf und der Erzeugung von Solarstrom erstellt. "Umso genauer ich darüber Bescheid weiß, was ich zu erwarten habe, desto mehr Freiheitsgrade habe ich beim Betrieb des Speichers", sagt Loschan.

Für Solarstromprognosen werden etwa Wetterdaten herangezogen, aber auch Erzeugungsdaten anderer Photovoltaikanlagen der EVN. "Wenn die Leistung von Anlagen in der Nähe fällt, ist das ein Hinweis auf Wolkenfronten, die je nach Wind auch Theiß erreichen könnten. Daraus lässt sich berechnen, wann es am Standort zu Leistungseinbußen kommen wird."

Messungen über das Projektende hinaus

Das von FFG und dem Green Energy Lab unterstützte Projekt SEKOHS Theiß hat im Frühling 2021 begonnen und wird im September zu Ende gehen. Derzeit laufen die letzten Tests vor der vollständigen Inbetriebnahme des Hybridspeichers, wie Loschan erklärt. Die Installation des Batteriespeichers hat wegen Lieferverzögerungen im Zuge der Corona-Pandemie etwas länger gedauert, als geplant. "Den Regelbetrieb des Speichers können wir im Projekt nicht mehr evaluieren. Die Messeinrichtungen werden aber installiert bleiben. Auch nach dem Projektende werden Daten geliefert, die wir weiterführend verwenden werden."