Wärmespeicher

Energiespeicher als eine relevante Flexibilisierungsoption sind auf verschiedenen Strom- und Gasnetzebenen in verschiedenen Leistungsklassen sinnvoll einsetzbar. Im Wärmesektor ist die Energiewende jedoch wesentlich schwieriger umsetzbar als im Stromsektor, denn dieser weist in Bezug auf Technologien, Marktstrukturen, Akteursvielfalt und Kostenstrukturen eine deutlich größere Heterogenität als der Stromsektor auf, was die Umsetzung einer effizienten Politik wesentlich erschwert.

Eine zentrale Herausforderung stellt die Infrastrukturfrage dar. Denn im Gegensatz zum Stromsektor sind verschiedene Infrastrukturlösungen möglich. Ein nachhaltiges Energiesystem ist sowohl mit einer dezentralen Beheizung von Gebäuden mit Biogas oder Synthesegasen aus erneuerbarem Strom (Gasnetz), Wärmepumpen (Stromnetz) oder Holz kombiniert mit Solarwärme, als auch mit einer zentralen Wärmeversorgung mit Kraft-Wärme-Kopplung (Nahwärmenetze) möglich.

Dabei sollte besonders der Strom-Wärme-Kopplung mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Durch eine intelligente Steuerung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen oder strombetriebenen Wärmeerzeugern, insbesondere Wärmepumpen, ist es möglich, mittelfristig größere Anteile von erneuerbaren Energien in eine zukünftige Wärmeversorgung für Gebäude effizient einzubinden.

Die Technologien der Wärmespeicherung variieren beträchtlich. Wärme kann für einen gewissen Zeitraum in einem Medium gespeichert werden. Der Zeitraum unterscheidet sich hinsichtlich Speichertemperatur, der Art des Speichermediums, der Wärmeverluste und kann sich über wenige Stunden oder Tage (Kurzzeitspeicher) oder aber auch über Wochen oder Jahreszeiten (Langzeitspeicher) erstrecken. Als Speichermedium kommen in der Regel Flüssigkeiten oder Feststoffe zur Anwendung.

Sensible Wärmespeicher verändern beim Lade- oder Entladevorgang ihre fühlbare Temperatur. Latentwärmespeicher dahingegen verändern ihren Aggregatszustand, d.h. sie arbeiten mit dem Phasenübergang des Speichermediums, wie zum Beispiel von fest nach flüssig. Thermochemische Wärmespeicher erhalten die Wärme mit Hilfe von endo- und exothermen Reaktionen.

Der Einsatz von Langzeitwärmespeichern wird derzeit erforscht und getestet. Beispielsweise können mittels einer Speicherung der Abwärme von Kraftwerken und Industrieprozessen Nahwärmenetze für komplette Siedlungen bedient werden. Des Weiteren kann mittels Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) der Effekt „gleichzeitiger Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und Nutzwärme in einer ortsfesten technischen Anlage" genutzt werden.