Forschungsprojekt: Wärmespeicher für ein klimaneutrales Berlin

Berlin strebt Klimaneutralität an. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Transformation ist die Wärmeversorgung der Stadt. Um die Stadt bei der Erreichung dieses Ziels zu unterstützen, haben das Reiner Lemoine Institut (RLI), das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) und das Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) eine gemeinsame Studie durchgeführt. Ihre Ergebnisse zeigten einen Bedarf an großen, saisonalen Wärmespeichern in Berlin.

Warum sind diese Wärmespeicher so wichtig? Sie können im Sommer überschüssige Wärme speichern und im Winter bei höherem Bedarf nutzen. Mit der richtigen Speicherart, insbesondere einem Aquifer-Wärmespeicher, kann Berlin unabhängiger von fossilen Brennstoffen werden und das Stromnetz entlasten. Aquifer-Wärmespeicher speichern und gewinnen Wärme in isolierten Grundwasserschichten zurück.

„Wärmespeicher ermöglichen eine effizientere Nutzung erneuerbarer Energien“, erklärt Marie-Claire Gering vom RLI. „Sie reduzieren die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und entlasten das Energiesystem. Damit sind sie essenziell für eine CO₂-neutrale Wärmeversorgung in Berlin.“ Handlungsbedarf sehen die Forscherinnen jedoch hinsichtlich der Flächenverfügbarkeit, Unsicherheiten im Genehmigungsverfahren und Informationen zu den geologischen Gegebenheiten.

Wärmespeichersysteme können lokale Abwärme und erneuerbare Wärmequellen wie Rechenzentren, Abwasserwärme oder Solarthermie effektiv nutzen. Mit steigenden Preisen für fossile Brennstoffe (durch Emissionshandel und zunehmende Elektrifizierung der Wärmeversorgung) wird die Wärmespeicherung wirtschaftlich immer attraktiver.

Durch großflächige und kurzfristige Wärmespeicherung könnte Berlin den Anteil erneuerbarer Wärme an der gesamten Wärmeversorgung deutlich erhöhen. Langzeitspeicher könnten den Anteil erneuerbarer Wärme und Abwärme bei einer Speicherkapazität von bis zu 440 Gigawattstunden um etwa fünf Prozentpunkte steigern. Kurzzeitspeicher, wie Warmwasserspeicher, könnten das Stromnetz stabilisieren und Lastspitzen abpuffern, weshalb eine Verzwei- bis Verdreifachung der bestehenden Kurzzeitspeicherkapazitäten sinnvoll wäre.

In dezentralen Fernwärmenetzen könnten Grundwasserspeicher bis zu 33 % der jährlichen Wärme speichern. Besonders vorteilhaft für städtische Abwärmequellen wie Rechenzentren oder Abwassersysteme ist diese Art der Speicherung, da sie deren Energie optimal nutzt.

Eine große Herausforderung ist der begrenzte Platz für oberirdische Wärmespeicher, der zudem mit planungs- und rechtlich-rechtlichen Hürden konfrontiert ist. Unterirdische Lösungen wie die Speicherung von Wärme in Grundwasserleitern sind eine vielversprechende Alternative, die geologische Eignung des Berliner Untergrunds für diese Speicherart muss jedoch noch untersucht werden. Eine vom Senat verabschiedete Geothermie-Roadmap soll diese Wissenslücke schließen.

Neben diesen technischen Herausforderungen können Unsicherheiten bei Genehmigungsverfahren und mangelnde Transparenz in der Verwaltungspraxis den Einsatz von Wärmespeichern behindern. Der Ausbau der Wärmespeicherung könnte durch eine politische Initiative beschleunigt werden, die sie als Gemeinwohl versteht. Weitere Herausforderungen sind hohe Investitionskosten und technisch-ökonomische Hürden bei der Energiewende.

Die Ergebnisse des Projekts liefern wertvolle Erkenntnisse für die Berliner Wärmeplanung im Streben nach Klimaneutralität.