WÄRME. WISSEN. KOMPAKT.: Wärmespeicher

Wer sich schon etwas mit nachhaltiger Wärmeversorgung auseinandergesetzt hat, wird es bemerkt haben:  Erneuerbare Wärme ist nicht ganz unabhängig von saisonalen und klimatischen Bedingungen und ist im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nicht ohne Weiteres auf Abruf verfügbar. Deswegen braucht es Wärmespeicher. Wie Wärmespeicher in Zukunft eine sichere, konstante Wärmeversorgung gewährleisten könnten und wo sie das in Deutschland heute schon tun, erfahrt ihr hier. 

Erneuerbare Wärme nach Bedarf 

Die Verfügbarkeit von erneuerbarer Wärme schwankt mit Saison und Tagesverlauf. Im Winter können Flusswärmepumpen beispielsweise weniger Wärme aus Flüssen ziehen als im Sommer. Und auch die Wärmeerzeugung durch Solaranlagen schwankt nicht nur mit auf- und untergehender Sonne, sondern auch mit der sich saisonal ändernden Anzahl an Sonnenstunden. Der Bedarf an Energie ist allerdings auch nie konstant. Tagsüber wird mehr Wärme benötigt als nachts, im Winter mehr als im Sommer. Während klimaschädliche fossile Energien sich an unseren Bedarf anpassen können, benötigen wir für erneuerbare Wärme Speicher, die Wärme immer dann zur Verfügung stellen, wenn sie gerade gebraucht wird. Das können einerseits kleinere Tagesspeicher sein, aber auch größere, saisonale Speicher, die Wärme über mehrere Wochen und sogar Monate speichern und beispielsweise im Sommer erzeugte Wärme im Winter zur Verfügung stellen können. 

Wie funktionieren Wärmespeicher?

Es gibt insgesamt unterschiedliche Speichertechnologien, die auf unterschiedliche Wärmeanforderungen reagieren. Grundsätzlich wird als Wärmespeicher ein Medium mit einer hohen Speicherkapazität erwärmt und von der Umwelt isoliert. Limitierende Faktoren sind hierbei thermische Verluste und der Platzbedarf der Speicher. Die Speicher können oberirdisch oder in einem sogenannten Erdbecken angelegt sein. Als Speichermedium wird bevorzugt Wasser verwendet. Aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität von Wasser wird hier eine hohe Effizienz der Speicherung erreicht. Gleichzeitig ist Wasser vergleichsweise günstig und risikoarm. 

Die Dimensionierung und der Standort eines Speichers sind abhängig vom lokalen Wärmekonzept und den eingebundenen Wärmequellen. Große Speicher sind aufgrund geringerer spezifischer Wärmeverluste effizienter. Neben der Größe ist vor allem das Seitenverhältnis des Speichers entscheidend. Gerade bei Erdbeckenspeichern muss es sich jedoch häufig den geologischen Gegebenheiten anpassen. Gelagert werden Wärmespeicher am sinnvollsten in räumlicher Nähe von großen Wärmeerzeugern oder von großen Wärmeabnehmern. Synergieeffekte lassen sich erzielen, wenn verschiedene (Ab-)Wärmequellen und Speicher zu einem Energiepark zusammengefasst werden, da dann die Kosten für etwaige Anschlussleitungen gesenkt werden können

Berlin und Nechlin - großes und kleines Beispiel

Deutschlands größter Wärmespeicher steht in Berlin. Um die 56.000 m³ Wasser aufzunehmen, wurde ein Turm von 45 Meter Höhe und 43 Meter Durchmesser errichtet. Ein erster wichtiger Schritt, doch der Bedarf ist in Berlin noch sehr viel größer. Mit einer Leistung von 200 Megawatt kann der Speicher 13 Stunden lang Wärme abgeben. 

Einen innovativen Ansatz in deutlich kleinerer Dimension verfolgt der Windwärmespeicher in Nechlin. Der 1000 m³ fassende Wasserspeicher nutzt überschüssigen Strom von 17 Windkraftanlagen. Wenn das Netz die Strommenge nicht vollständig aufnehmen kann, wird mit dem Überschuss das Wasser im Speicher auf knapp 100°C erwärmt. Mit einer Speicherkapazität von 38.000 kWh können die angeschlossenen 35 Haushalte bis zu zwei Wochen lang mit Wärme versorgt werden. Da alle ein bis zwei Wochen mehr Strom erzeugt wird, als ins Netz eingespeist werden kann, kann sich Nechlin vollständig mit Wärme aus überschüssigem Windstrom versorgen.

Über weitere Projekte und mehr zum Bau von Wärmespeichern erfahrt ihr hier.

Beitragsbild: Deutschlands größter Wärmespeicher in Berlin (Foto: Vattenfall).