Wärmespeicher
Wärmespeicher, auch thermische Speicher genannt, dienen der Speicherung überschüssiger Wärmeenergie. Durch die Steigerung der Effizienz und Stabilität der Wärmeversorgung leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der Wärmewende. Dieser Steckbrief gibt einen Überblick und verweist auf weiterführende Informationen rund um die Technologie.
Definition
Wärmespeicher, auch thermische Speicher genannt, bewahren mit unterschiedlichen Speichermedien thermische Energie, die zum gegebenen Zeitpunkt nicht benötigt wird. Die Wärme lässt sich somit zu einem späteren Zeitpunkt gezielt für den Gebrauch abrufen.
Die verschiedenen Arten von Speichern sichern Wärmeenergie unterschiedlich lange und unterschiedlich effizient.
Thermische Speicher können helfen, unerwünschte Spitzenbelastungen des Energiebedarfs auszugleichen oder zu reduzieren, indem sie die Erzeugung und Nutzung von Wärme zeitlich voneinander entkoppeln. Dadurch können erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie in Kombination mit Wärmepumpen, Solarthermie, Abwärme und anderen Umweltwärmequellen effizienter genutzt werden, um den Wärmebedarf zu decken. Im Zuge der Energiewende gewinnen Wärmespeicher zunehmend an Bedeutung als Verbindungselement für den Ausbau der Sektorkopplung. (Vgl. MULE 2019)
Um Wärmeenergie effizient zu nutzen, muss diese transportiert und gespeichert werden. Zur Bereitstellung dieser Infrastruktur braucht es physische Systeme. Eine gut ausgebaute und effiziente Infrastruktur ist für eine klimafreundliche und verlässliche Wärmeversorgung entscheidend.
Aufgrund von tageszeitlichen und saisonalen Schwankungen steht erneuerbar erzeugte Wärme nicht immer dann zur Verfügung, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist. Durch Wärmespeicher, auch thermische Speicher genannt, kann beispielsweise die Wärme eines Sommertages oder die Abwärme eines Unternehmens gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden. Dadurch können thermische Speicher Flexibilität und Planungssicherheit schaffen.
Arten von Wärmespeichern
Einen wichtigen Faktor zur Unterscheidung thermischer Speicher stellt die Speicherdauer der Wärmeenergie dar. Es gibt Lang- und Kurzzeitspeicher.
Langzeitspeicher beziehungsweise saisonale Speicher dienen der Überbrückung von saisonalen Schwankungen, wenn beispielsweise der Wärmebedarf im Sommer gering ist, der Wärmeertrag jedoch sehr hoch und somit Wärme eingespeichert werden kann, die in den Wintermonaten benötigt wird. Saisonale Speicher haben bis zu zwei Ladezyklen pro Jahr. Beispiele für saisonale Wärmespeicher sind Erdbecken-Wärmespeicher, Erdsonden-Wärmespeicher, Aquifer-Wärmespeicher und Eisspeicher.
Kurzzeitspeicher speichern die Wärme als Stunden-, Tages- oder Wochenspeicher. Sie besitzen im direkten Vergleich mit Langzeitspeichern eine große Anzahl von Ladezyklen pro Jahr. Dazu gehören Pufferspeicher und Heißwasser-Wärmespeicher. (Vgl. Goeke 2021)
Fast alle aktuell verbauten Wärmespeicher sind sensible Wärmespeicher. Dabei erfolgt die Wärmespeicherung durch eine Temperaturveränderung des Speichermediums, zum Beispiel Wasser oder Beton.
Zentrale oder dezentrale Versorgung
Große Wärmespeicher sind für Kommunen zur Unterstützung von zentralen Versorgungslösungen besonders interessant. Der Transport der Wärme wird durch den Anschluss von Wärmeerzeugern, -speichern und -verbrauchern an ein Wärmenetz umgesetzt. Dabei ist es räumlich am sinnvollsten, wenn sich die Speicher in der Nähe von großen Wärmeerzeugern oder -abnehmern befinden. (Vgl. BürgerBegehren Klimaschutz 2023)
Auf Gebäudeebene können kleiner dimensionierte Speicher auch für die dezentrale Wärmeversorgung eine wichtige Rolle spielen. Durch die Kombination einer dezentralen Wärmeerzeugungsanlage, wie einer Wärmepumpe oder einer Solarthermieanlage, mit einem Wärmespeicher, kann die Effizienz und einhergehend die Wirtschaftlichkeit des Systems erhöht werden. Im Gebäudebereich finden vorwiegend Heißwasser- und Pufferspeicher Anwendung. (Vgl. Goeke 2021)
KWW-Spezial: Thermische Speicher
Aufgrund von tageszeitlichen und saisonalen Schwankungen steht erneuerbar erzeugte Wärme nicht immer dann zur Verfügung, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist. Durch thermische Speicher, auch Wärmespeicher genannt, kann die Wärme eines Sommertages oder die Abwärme eines Unternehmens gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden. Dadurch können thermische Speicher Flexibilität und Planungssicherheit für das Wärmenetz schaffen.
Unser KWW-Spezial zum Thema gibt einen Einblick in die Vielzahl der Anwendungsfälle von Wärmespeichern und führt Sie theoretisch an die Technologie heran.
Weiterführende Informationen
Quellen
BürgerBegehren Klimaschutz e. V.: WÄRME. WISSEN. KOMPAKT. Wärmespeicher. 19. September 2023. buerger-begehren-klimaschutz.de, Zugriff am: 3. April 2024.
Goeke, Johannes (2021): Thermische Energiespeicher in der Gebäudetechnik. Sensible Speicher, Latente Speicher, Systemintegration. Wiesbaden.
Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Energie Sachsen-Anhalt (MULE) (2019): Klima- und Energiekonzept Sachsen-Anhalt (KEK). Online verfügbar unter: mwu.sachsen-anhalt.de, Zugriff am: 3. April 2024.
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