In der dänischen Stadt Toftlund wurde zwischen Mai 2016 und Juli 2017 ein saisonaler Erdbecken-Wärmespeicher (PTES) errichtet, um Effizienz und Nachhaltigkeit der Fernwärmeversorgung zu steigern. Die Anlage, gebaut für Toftlund Fjernvarme a.m.b.a., verfügt über ein Speichervolumen von 85.000 Kubikmetern. Sie speichert im Sommer überschüssige Solarwärme und stellt diese im Winter bereit, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht. Dadurch kann die Gemeinde erneuerbare Energie optimal nutzen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduzieren und langfristig stabile Wärmekosten sichern.
Der Wärmespeicher in Toftlund wurde gezielt entwickelt, um die saisonale Diskrepanz zwischen erneuerbarer Energieverfügbarkeit und Wärmebedarf zu überbrücken. Während der Sommermonate erzeugen große Solarkollektorfelder mehr Wärme, als direkt benötigt wird. Ohne Speicher würde diese Energie verloren gehen. Durch die Speicherung in einem großen Erdbecken kann die Wärme über Monate gehalten und später über das Fernwärmenetz wieder abgegeben werden. Mit einem Fassungsvermögen von 85.000 m³ bietet der Speicher ausreichend Volumen, um diesen saisonalen Energietransfer effizient zu gestalten.
Dazu gehörten die Vorfertigung, Materiallieferung, Installation und Qualitätssicherung. Die verwendeten Geokunststoffe wurden speziell für Hochtemperatur- und Langzeitanwendungen entwickelt. Eingesetzt wurden unter anderem GSE® HDH, FABRINET® Base Protect und GSE HD Color Dichtungsbahnen. Jedes Produkt erfüllte eine spezifische Funktion, um die strukturelle Integrität, Dichtigkeit und Langlebigkeit des Speichers zu gewährleisten.
Das Projekt in Toftlund zeigt, wie maßgeschneiderte Geokunststoffe den Ausbau erneuerbarer Wärmenetze unterstützen können. Es verdeutlicht, wie Abdichtungsbahnen, Schutzlagen und vorgefertigte Komponenten in großtechnische Speichersysteme integriert werden, um einen sicheren und effizienten Betrieb unter anspruchsvollen Bedingungen zu gewährleisten.
Der Bau eines großvolumigen Erdbecken-Wärmespeichers bringt verschiedene technische Herausforderungen mit sich, die gelöst werden müssen, um eine langfristig sichere Funktion zu gewährleisten. Besonders wichtig ist die zuverlässige Abdichtung der großen Wassermengen, die Temperaturen von bis zu 90°C erreichen können. In dieser Größenordnung wirkt ein erheblicher hydrostatischer Druck auf das Abdichtungssystem, während die hohen Temperaturen den Alterungsprozess polymerer Materialien beschleunigen. Herkömmliche Dichtungsbahnen verlieren unter solchen Bedingungen oft ihre Dichtigkeit oder Festigkeit, was zu Leckagen, Wasserverlust und Wärmeverluste.
Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der saisonalen Nutzung. Der Wärmespeicher muss dauerhaft wasserdicht bleiben, auch bei hohen Temperaturen und wechselnden Belastungszyklen. Das erfordert Materialien, die Kriecherscheinungen widerstehen, flexibel bleiben und Spannungsrisse vermeiden. Hinzu kommen Umweltfaktoren wie UV-Strahlung, Frost-Tau-Wechsel und mechanische Einwirkungen, die das Material zusätzlich beanspruchen.
Das Projekt in Toftlund erforderte außerdem eine präzise Koordination zwischen den Gewerken, um sicherzustellen, dass das Geokunststoffsystem optimal mit Erdarbeiten, Dämmung und Abdeckung harmoniert. Die Geokunststoffe wurden exakt vorgefertigt, auf Maß geliefert und unter strengen Qualitätsrichtlinien installiert. Jede Schweißnaht musste geprüft werden, da Undichtigkeiten den gesamten Speicher gefährden könnten.
Da Erdbecken-Wärmespeicher zum Zeitpunkt der Planung noch eine relativ neue Technologie war, war spezielles Fachwissen gefragt, um die richtigen Materialien und Systeme auszuwählen – nicht nur hinsichtlich Temperaturbeständigkeit, sondern auch bezüglich Kompatibilität mit Schutzlagen, Dämmung und Abdeckung.
Die Lösung in Toftlund basierte auf einer Kombination aus ingenieurtechnischem Design, fortschrittlichen Geokunststoffen und präziser Installation. Der 85.000 m³ große Speicher wurde als Erdbecken gebaut, das Sonnenwärme aus den Sommermonaten aufnimmt und im Winter über das Fernwärmenetz wieder abgibt. So kann Toftlund Fjernvarme seine Kunden zuverlässig mit erneuerbarer Wärme versorgen und gleichzeitig fossile Energieträger ersetzen.
Solmax lieferte ein umfassendes Paket an Materialien und Dienstleistungen. Durch Vorfertigung wurden die Bahnen auf die exakten Maße zugeschnitten, was Installationszeit und Materialabfall reduzierte. Die Materiallieferungen erfolgten abgestimmt auf den Baufortschritt. Installation und Qualitätssicherung wurden von erfahrenen Technikern durchgeführt, um höchste Ausführungsqualität zu gewährleisten.
Im Toftlund-Speicher kamen vier zentrale Solmax-Produkte zum Einsatz:
• 13.000 m² FABRINET Base Protect als Unterlage zum Schutz des Untergrunds und zur Vermeidung mechanischer Beschädigungen der Dichtungsbahn.
• 27.000 m² GSE HDH 2.5 mm Dichtungsbahn als Primärabdichtung, entwickelt für Heißwasserspeicher mit hoher thermischer Beständigkeit und Langzeitstabilität.
• 10.000 m² FABRINET Base Protect Geoverbundstoff zur Drainage, Filtration und Durchstoßsicherung, um die Langlebigkeit der Abdichtung zu gewährleisten.
• 13.000 m² GSE HD Color 1,5 mm (hellgrau) für das Abdeckungssystem – UV-beständig, wasserdicht und wärmereflektierend zur Minimierung von Wärmeabsorption und thermischer Längenausdehnung
Diese Materialien bildeten ein mehrlagiges Abdichtungssystem, das den hydrostatischen Drücken, thermischen Spannungen und Umweltbedingungen des Speichers standhält. Die Hochtemperatur-Dichtungsbahn gewährleistete Dichtigkeit, während die Schutz- und Drainageschichten zusätzliche Stabilität und Dauerhaftigkeit boten.
Die Installation wurde planmäßig zwischen Mai 2016 und Juli 2017 abgeschlossen. Alle Schweißnähte wurden geprüft, und sämtliche Systemkomponenten sorgfältig aufeinander abgestimmt. Durch präzise Materialauswahl, Vorfertigung und konsequente Qualitätskontrolle konnte Solmax sicherstellen, dass der Speicher langfristig sicher und effizient betrieben werden kann.
Das Projekt Toftlund unterstreicht die Bedeutung von Geokunststoffen für nachhaltige Infrastruktur. Dank hitzebeständiger Dichtungsbahnen, multifunktionaler Schutzlagen und langlebiger Abdeckungssysteme konnte ein saisonaler Großwärmespeicher realisiert werden, der höchste technische und ökologische Anforderungen erfüllt.
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