Wärmespeicher

Lago Natron, Valle de Rift, Tansania

Innovation

Wärmespeicher

Manche Dinge waren gefühlt schon immer da. Innovationen sind nicht immer ganz neue Dinge. Das Prinzip kann alt sein. Neu kann nur die Form sein. Und mit einer neuen Form geht eine neue Funktion einher.

Neue, große Wärmespeicher werden in Zukunft ein zentraler Baustein einer flexiblen Wärme- und Stromversorgung sein. Sie sorgen für eine zeitliche Koordinierung des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung. Und das ist nicht alles.

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Manche Dinge waren gefühlt schon immer da. Innovationen sind nicht immer ganz neue Dinge. Das Prinzip kann alt sein. Neu kann nur die Form sein. Und mit einer neuen Form geht eine neue Funktion einher.

Neue, große Wärmespeicher werden in Zukunft ein zentraler Baustein einer flexiblen Wärme- und Stromversorgung sein. Sie sorgen für eine zeitliche Koordinierung des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung. Und das ist nicht alles.

weiter Dimensionen

Wärmespeicher kennen Sie von Ihrer Heizung. Meist gibt es da einen kleinen Wärmespeicher, der Ihr Warmwasser bereithält. Richtig? Denken Sie sich mal diesen Wärmespeicher so groß, dass er das Warmwasser für Ihren ganzen Ort bereithält.

Also das Warmwasser nicht nur für Sie allein, sondern für alle. Wie groß wäre dieser Wärmespeicher? Zusätzlich soll dieser Wärmespeicher auch Ihre Heizenergie – also das heiße Wasser – zum Beheizen aller Räume in Ihrem Ort bereithalten. Wie groß wäre dieser Wärmespeicher dann?

Klar, das hängt von der Größe Ihres Ortes ab, in dem Sie leben. Aber falls Sie nicht ganz einsam ohne Nachbarn wohnen, es ist in jedem Fall eine Menge. Für kleinere Orte mag ein großer, stehender Tank – mit 1000-5000 m³ – genügen. Wenn es größer wird, geht es in die Tiefe. In die Unterwelt.

Eine Möglichkeit sind Erdsondenspeicher, die das Gestein im Untergrund bis 100 m Tiefe als Speichermedium ausnutzen. Aquifer-Wärmespeicher sind Brunnen, die unterirdische Grundwasserreservoirs als Wärmespeicher nutzen. Oder man baut ein großes, gut isoliertes, tiefes Erdbecken, das oben mit einem schwimmenden Deckel abgeschlossen ist. Das Erdbecken kommt der Idee der Thermoskanne am nächsten.

Egal, wie man es macht. Es ändert alles.

weiter Funktion

Was ein Wärmespeicher mit dem Teehandel zu tun hat? Erstmal gar nichts. Auf den zweiten Blick sieht man aber, dass das Prinzip des Teehandels das gleiche wie bei einem Wärmespeicher. Erstaunlich nicht?

Die Speicherstadt in Hamburg war lange Zeit das Zentrum des internationalen Teehandels. Tee aus aller Welt wurde hier angeliefert und eingelagert. Die Händler mischten die Teesorten unterschiedlicher Herkunft zu wohlschmeckenden Mischungen und lieferten sie dann nach und nach in kleinen Packungen über ihr Vertriebsnetz an die Märkte und Verbraucher im ganzen Land.

Genau so funktionieren große, zentrale Wärmespeicher. Wärme aus verschiedenen Quellen und in unterschiedlichen Temperaturen und Mengen werden erst in den Wärmespeicher eingelagert und vermischt. Über ein Wärmenetz wird die Wärme später an die Verbraucher geliefert und zwar so, wie die Verbraucher sie benötigen. Erzeugung und Verbrauch der Wärme werden so zeitlich entkoppelt.

Die Wärmelieferung speist sich aus verschiedenen Wärmequellen. Diese sind über den Wärmespeicher miteinander verbunden. So ist die Versorgungssicherheit für die Wärmeverbraucher deutlich höher als bei einer eigenen Heizung. Wenn die eigene Ölheizung ausfällt, ist es nämlich schnell kalt. Dann bleibt einem nur ein heißer Tee.

weiter Multitalent

Ein zentraler Großwärmespeicher kann die Wärme auch aus einem Elektrodenkessel (power-to-heat-Anlage) aufnehmen. Der Wärmespeicher ist so mit der Stromversorgung verbunden. Das hört sich trivial an, ist es aber nicht.

3 Fälle lassen sich unterscheiden:

Fall A: der Strombedarf ist hoch / der Wärmebedarf ist niedrig

Dann ist der Strompreis ist hoch, die Strom- und Wärmeproduktion wird hochgefahren. Die Wärme wird im Wärmespeicher zwischengelagert.

Fall B: der Strombedarf ist niedrig / der Wärmebedarf ist hoch

Der Strompreis ist niedrig, die Strom- und Wärmeproduktion wird runtergefahren. Der Wärmebedarf wird aus dem Wärmespeicher gedeckt.

Fall C: der Strombedarf ist sehr niedrig / der Wärmebedarf ist niedrig

Der Strompreis ist niedrig, die Strom- und Wärmeproduktion wird abgeschaltet. Ein Elektrodenkessel verbraucht billigen Strom und produziert Wärme für den Speicher.

So wird ein Wärmespeicher zur zentralen Drehscheibe der Energieversorgung und zwar sowohl für Strom als auch für Wärme.

weiter Aufgabe

Mit dem weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien wird es in Zukunft immer öfter vorkommen, dass die Stromerzeugung den aktuellen Strombedarf übersteigt. Dann stellt sich die Frage, was man mit diesem Überschuss macht.

Bisher werden Windenergieanlagen gerade dann abgeschaltet. Das wird meist als „Wegwerf-Strom“ bezeichnet, da dieser nicht produzierte Strom vergütet werden muss. Je mehr „Wegwerf-Strom“ auftritt, desto unhaltbarer ist dieser Zustand.

Sinnvoller ist es, den überschüssigen Strom in Wärme zu wandeln. Der Wärmebedarf der Menschen und Betriebe ist ein Vielfaches höher als deren Strombedarf. Auch der Wärmesektor muss auf erneuerbare Energien umsteigen. Diese Wärmewende kann nur mit Hilfe des Stromsektors gelingen.

Wärmespeicher sind das zentrale Bindeglied zwischen Strom und Wärme. Es ist nicht entscheidend, ob Großwärmespeicher als Hochspeicher oder Erdbecken oder Erdsondenspeicher gebaut werden. Hauptsache, sie erfüllen ihre Funktion.

Sie sind auch das Bindeglied in die Zukunft einer regenerativen Energieversorgung. In Skandinavien hat diese Zukunft längst begonnen. In Deutschland fangen wir erst an.