Bubble in the lake storage

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/502276

Short description (German)

Die saisonale Speicherung von Wärme mit Hilfe von heissem Wasser ist wahrscheinlich die einfachste Speichertechnologie, die das Stromnetz nicht zusätzlich belastet. Je größer das Speichervolumen, desto geringer sind die thermischen Verluste und desto niedriger sind die Kosten. Grosse Grubenspeicher oder unterirdische thermische Energiespeicher sind in verschiedenen Varianten bekannt. Dabei wird von sehr hohen saisonalen Speicherwirkungsgraden bis über 90% berichtet. Der Platzbedarf ist jedoch beträchtlich, und dieser Platz ist in der Schweiz in der Regel nicht in Stadtnähe verfügbar. Sicherlich eines der Haupthindernisse für sehr grosse Speicher in unseren Regionen.

Ziel dieses Projektes ist es, die Möglichkeit zu untersuchen, grosse Speicher in Seen unterzubringen ("Bubble in the lake storage", BILS).

Die zentralen Ideen dahinter:

- Wasser wird im Wasser gespeichert. Eine Kunststofffolie trennt im Grunde den heißen Bereich (Speicher) von der Umgebung (See) ab.

- Umweltschäden sind praktisch ausgeschlossen, da das Wasser im Wasser gespeichert wird.

- Seen bieten Raum in der Nähe von bewohnten Gebieten, der an Land nicht verfügbar ist.

Das Potenzial von BILS in Fernwärmesystemen wäre beträchtlich: Theoretisch würden nur 2% des Zürichsees ausreichen, um den Wärmebedarf der Stadt Zürich zu decken. Viele kleinere Städte mit einer geschätzten Einwohnerzahl von 1,5 - 2 Mio. liegen an ähnlichen oder viel größeren Schweizer Seen.

Short description (English)

Seasonal heat storage using hot water is probably the easiest storing technology that is not adding load to the electric grid. The larger the storage volume, the less the thermal losses and the lower the costs. Large-scale pit storages or underground thermal energy storages are known in different variants. Very high seasonal storage efficiencies exceeding 90% have been reported. However, the space required is considerable, and this space is usually not available close to urban locations in Switzerland. For sure one of the main obstacles for very large storages in our regions.

The aim of this project is to investigate the possibility of accommodating large sensible storages in lakes ("Bubble in the lake storage", BILS).

The central ideas behind this:

- Water is stored inside water. A plastic foil is basically separating the hot area (storage) from the environment (lake).

- Environmental damage is virtually impossible as water is stored inside the water

- Lakes provide space close to inhabited areas that Is not available on land.

The potential of BILS in district heating systems would be considerable: In theory only 2% of the Lake Zurich would be sufficient to cover the heat demand of the city of Zurich. Many smaller cities with a roughly estimated number of 1.5 - 2 Mio inhabitants are located ashore of similar or much bigger Swiss lakes. 

Short description (French)

Le stockage saisonnier de chaleur utilisant de l'eau chaud est probablement la technologie de stockage la plus simple sans ajoutant de charge supplémentaire au réseau électrique. Plus le volume de stockage est important, moins les pertes thermiques et les coûts sont importantes. Les stockages en fosse et les stockages souterrains d'énergie thermique sont connus en différentes variantes. Des rendements de stockage saisonniers qui peuvent atteindre plus de 90%, ont été rapportés. Cependant, l'espace nécessaire est considérable et n'est pas disponible dans les environs urbains de la Suisse. Sans doute un des obstacles importants aux très grands réservoirs dans nos régions.

L'objectif de ce projet est d'étudier la possibilité de placer des grands réservoirs dans des lacs ("Bubble in the lake storage", BILS).

Les idées centrales sont les suivantes:

- L'eau est stockée dans l'eau. Essentiellement c'est une feuille de plastique qui sépare la zone chaude (stockage) de l'environnement (lac).

- Des dommages environnementaux sont pratiquement exclus, puisque c'est de l'eau qui est stockée dans l'eau.

- Les lacs offrent un espace proche des zones habitées qui n'est pas disponible sur terre.

Le potentiel du BILS dans les systèmes des réseaux de chauffage à distance urbain serait considérable: En théorie, seulement deux pourcent du lac de Zurich suffiraient à couvrir les besoins de chauffage de toute la ville de Zurich. Plusieurs villes plus petites, dont la population totale est estimée à 1,5 ou 2 millions d'habitants, sont situées à proximité des lacs suisses, qui sont similaires ou même beaucoup plus grands.

Short description (Italian)

L'accumulo di calore stagionale con acqua calda è probabilmente la tecnologia di accumulo più semplice che non aggiunge carico alla rete elettrica. Maggiore è il volume di accumulo, minori sono le perdite termiche ed i costi. Gli accumuli a pozzo di grandi dimensioni o accumuli sotterranei di energia termica sono già noti in diverse varianti. Sono state segnalate efficienze di stoccaggio stagionali superiori al 90%. Tuttavia, lo spazio richiesto è considerevole e di solito questo spazio non è disponibile vicino alle località urbane in Svizzera, il che rappresenta uno dei principali ostacoli agli accumulatori stagionali nelle nostre regioni.

Lo scopo di questo progetto è studiare la possibilità di ospitare grandi accumulatori di calore sensibile nei laghi ("Bubble in the lake storage", BILS).

Le idee centrali sono le seguenti:

- L'acqua viene immagazzinata nell'acqua. Sostanzialmente un foglio di plastica separa l'area calda (accumulo) dall'ambiente (lago).

- I danni ambientali sono praticamente impossibili poiché l'acqua viene immagazzinata all'interno dell'acqua

- I laghi forniscono spazio in prossimità delle aree abitate che diversamente non sarebbe disponibile sulla terraferma.

Il potenziale del BILS negli impianti di teleriscaldamento sarebbe notevole: teoricamente solo il 2% del Lago di Zurigo sarebbe sufficiente a coprire il fabbisogno termico della città di Zurigo. Molte città più piccole con una popolazione stimata di circa 1,5 - 2 milioni di abitanti si trovano sulle rive di laghi svizzeri simili o molto più grandi.

URL-addresses (English)

BILS Bubble in the Lake Storage