Vorprojekt flexibles thermisches Netz für Herisau

Ganzheitliche Analyse verschiedener Versorgungskonzepte

Die Ausgangslage ist anspruchsvoll: Ein dicht bebautes Zentrum mit hohem Wärmebedarf trifft auf ein Industriegebiet mit zusätzlichem Kältebedarf. Die bestehenden fossilen Heizsysteme sollen im Einklang mit den energie- und klimapolitischen Zielen der Gemeinde abgelöst werden. Dazu wurden verschiedene Netz-, Energie- und Standortvarianten hinsichtlich technischer Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit, Bewilligungsfähigkeit und Zukunftsfähigkeit untersucht. Das Ziel war ein fossilfreies Versorgungskonzept, welches langfristig erweiterbar ist und flexibel auf zukünftige Anforderungen reagieren kann.

Eine komplette fossilfreie Versorgung

Die entwickelte Lösung basiert auf einer Zweinetzstruktur: Ein Anergienetz mit Wärme und Kälte für die Industrie und ein Hochtemperaturnetz für das Zentrum und Bahnhofsareal von Herisau. Das Anergienetz erschliesst das Gebiet der Abwasserreinigungsanlage (ARA) und deren Abwärmepotenzial mit dem Industriegebiet Bachwis. Dezentrale Wärmepumpen heben das Temperaturniveau bei den dort angeschlossenen Verbrauchern an, im Sommer kann zudem Kälte bereitgestellt werden. Das Hochtemperaturnetz versorgt das Zentrum und Bahnhofsareal von Herisau mit Wärme. Verbunden werden beide Netze über eine Wärmepumpenzentrale im Gebiet Ebnet, die das Temperaturniveau vom Nieder- auf das benötigte Hochtemperaturniveau anhebt. Eine Holzheizzentrale deckt die Lastspitzen im Winter ab. Dadurch entsteht ein integriertes System, das Wärme und Kälte effizient sowie weitgehend CO₂-frei bereitstellt.

Speicher als Schlüssel

Ergänzt wird das Energiesystem durch ein Erdsondenfeld, welches als saisonaler Energiespeicher dient. Dies ermöglicht, im Sommer überschüssige ARA-Abwärme zur Regeneration des Erdsondenfelds zu nutzen und die Wärme somit bedarfsgerecht in die Heizperiode zu transferieren. Technische Pufferspeicher bei der Wärmepumpenzentrale und der Holzheizzentrale machen das Energiesystem noch flexibler. 

Zukunftsweisende Sektorkopplung

Thermische Netze werden wärmegeführt betrieben. Im Konzept für Herisau eröffnet die thermische Trägheit von Pufferspeichern, saisonalem Speicher und der Wärmeverteilung zusätzlich erhebliche Flexibilitätsspielräume, wobei die Wärmepumpen als Brücke zwischen Strom- und Wärmesektor fungieren. Die Wärmepumpen können gezielt dann laufen, wenn Strom günstig ist oder PV-Überschüsse anfallen, und in Lastspitzenzeiten zurückgeregelt werden. Und im Winter gestaltet sich der Wärmepumpenbetrieb effizienter aufgrund der höheren Speichertemperatur im Erdsondenfeld, für dessen Regeneration überschüssige ARA-Abwärme aus dem Sommer genutzt wird.

Aussichtsreiche Zusammenarbeit: Vom Auftrag zum Vorprojekt

Hintergrund dieser Machbarkeits- und Variantenstudie war die Ausschreibung "Entwicklung und Contracting thermische Netze" der Gemeinde Herisau. Bei dessen Auftragsanalyse, Erarbeitung der Grundlagen und Aufbereitung der Ergebnisse haben wir die St. Gallisch-Appenzellischer Kraftwerke (SAK) konzeptionell unterstützt. Und das gleich mit doppeltem Erfolg: die SAK hat den Zuschlag für die Realisierung des thermischen Netzes erhalten, und wir wurden in der anschliessenden Vorprojektphase mit der fachübergreifenden Gesamtprojektleitung sowie der Planung des Anergienetzes, der Wärmepumpenzentrale, des Erdsondenspeichers und der Wärmeauskopplungen aus ARA und Industrie beauftragt.