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Thermische Energiespeicher

Stand: Juni 2024
Foto, ein riesiger Großpufferspeicher in einem Betonbau.

Die thermische Energiespeicherung ist ein Prozess, bei dem Wärmeenergie in einem Medium gespeichert wird, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen und zu nutzen.

Thermische Energiespeicher können verwendet werden, um überschüssige Wärmeenergie aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarthermie oder Biomasse zu speichern und bei Bedarf abzurufen.

Arten thermischer Speicher

Es gibt verschiedene Arten von thermischen Energiespeichern, darunter sensible Wärmespeicher, Latentwärmespeicher und thermochemische Speicher:

  • Sensible Wärmespeicher speichern Wärmeenergie durch Erhöhung der Temperatur eines Mediums wie Wasser oder Luft.
  • Latentwärmespeicher speichern Wärmeenergie durch Änderung des Aggregatzustands eines Materials, zum Beispiel von fest zu flüssig.
  • Thermochemische Speicher nutzen chemische Reaktionen, um Wärmeenergie zu speichern und freizusetzen.

Thermische Energiespeicher und erneuerbare Energien

Die thermische Energiespeicherung spielt eine wichtige Rolle bei der Wärmewende, da sie es ermöglicht, überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Dies ist besonders wichtig, da erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind nicht kontinuierlich verfügbar sind und die Nachfrage nach Wärme oft nicht zeitlich mit dem Angebot übereinstimmt.

Thermische Energiespeicher können in Kombination mit Solarthermieanlagen oder Wärmepumpen eingesetzt werden, um die Effizienz und Flexibilität des Wärmesystems zu verbessern.

Insgesamt tragen thermische Energiespeicher also dazu bei, die Integration erneuerbarer Energien in das Wärmesystem zu erleichtern und die Nachhaltigkeit der Energieversorgung zu fördern.

Flexibles Energiesystem und Lastverschiebung

Lastverschiebung über thermische Speicher

Die Lastverschiebung über thermische Speicher funktioniert, indem überschüssige Energie in Form von Wärme gespeichert wird, um sie zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen, wenn die Nachfrage nach Wärme höher ist.

Ein Beispiel für die Lastverschiebung über thermische Speicher ist die Nutzung von Wärmespeichern in Verbindung mit Solarthermieanlagen. Tagsüber, wenn die Sonne scheint und die Solarthermieanlage viel Wärme produziert, kann ein Teil dieser Wärme in einem Wärmespeicher gespeichert werden. Diese gespeicherte Wärme kann dann abgerufen werden, wenn die Sonne nicht scheint oder die Nachfrage nach Wärme höher ist. Somit wird die Energie aus erneuerbaren Quellen effizienter genutzt und das Energiesystem kann flexibler gestaltet werden.

Beispiele aus der Praxis

Energiebunker Hamburg-Wilhelmsburg

Im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA), die von 2006 bis 2013 in Hamburg stattfand, wurde ein baufälliger Hochbunker aus den 1940er-Jahren zum sogenannten Energiebunker umgebaut.

Heute liefert der Energiebunker Ökostrom für rund 1.500 Haushalte und vor allem Wärme aus erneuerbaren Energien für rund 1.700 Wohnungen. Auch Schulen, Kitas und weitere Einrichtungen im Hamburger Reiherstiegviertel werden mitversorgt.

Möglich macht dies ein innovatives Netz aus verschiedenen Anlagen zur Erzeugung, Speicherung und Steuerung im Innern des Bunkers. Der Kern des Energiebunkers ist ein Großpufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 2 Millionen Liter Wasser, der von einem biomethanbefeuerten Blockheizkraftwerk, der Abwärme eines Industriebetriebes sowie einer solarthermischen Anlage gespeist wird. Zusätzlich ist auf dem Dach und an der Außenseite des Gebäudes auf einer Fläche von rund 2.000 Quadratmetern eine Solarhülle angebracht worden.

Weitere Informationen zum Hamburger Energiebunker bietet die Website der Hamburger Energiewerke.

Energiebunker Hamburg-Wilhelmsburg mit deutlich erkennbarer Solarhülle.
Großpufferspeicher im Energiebunker Hamburg-Wilhelmsburg

Lagarde-Gelände Bamberg

Auf einem ehemaligen Kasernengelände setzen die Stadtwerke Bamberg ein zukunftsweisendes Energiekonzept um. Für das innerstädtische Quartier mit Alt- und Neubauten, Wohnhäusern, Bürokomplexen und Gewerbeflächen werden 80 Prozent der benötigten Wärme mit Hilfe von Ressourcen erzeugt, die sich direkt vor Ort auf dem Gelände befinden.

Herzstücke der Wärmeversorgung sind Blockheizkraftwerk, Energiespeicher, Wärmepumpen sowie Fernwärmetechnik. Als Wärmequelle dienen Erdwärmekollektoren sowie ein Abwasserkanal. Eine intelligente Steuerung sorgt zu jedem Zeitpunkt für eine effiziente Wärmeerzeugung mittels erneuerbarer Energie, die direkt vor Ort zur Verfügung steht. Überschüssige Energie wird gespeichert oder für die Regeneration der Bodentemperatur genutzt.

Konkret wird über die Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) auf den Dächern Strom zum Betrieb der Wärmepumpen erzeugt. Wird an sonnenreichen Tagen zu viel Strom produziert, wandeln ihn die Wärmepumpen in heißes Wasser um, welches im Pufferspeicher gespeichert und bei Bedarf als Trinkwarmwasser wieder abgegeben wird. Bei zu geringer Stromerzeugung durch die PV-Anlagen springt das BHKW zur Versorgung der Wärmepumpen ein, die dabei erzeugte Prozesswärme wird ebenfalls genutzt.

Weitere Informationen zum Energiekonzept des Lagarde-Geländes bietet die Website der Stadtwerke Bamberg.

Verlegung von Erdwärmekollektoren bzw. des Erdwärmespeichers.
Mit seinen enormen Speicherkapazitäten von 153.000 Litern ist der Pufferspeicher ein wichtiger Bestandteil des Wärmekonzepts.

Weitere Beispiele aus dem Best-Practice-Portal

Downloads

Studien & Berichte

Thermische Energiespeicher für Quartiere - Aktualisierung

Die aktualisierte Studie bietet einen Überblick zu Rahmenbedingungen, Marktsituation und Technologieoptionen für Planung, Beratung und politische Entscheidungen im Gebäudesektor.

Stand: Februar 2023

PDF 5 MB

Vortragsfolien

Thermische Energiespeicher für Quartiere

Die Vortragfolien gehen auf die Rolle thermischer Energiespeicher bei der Wärmewende ein, beschreiben die verschiedenen Arten thermischer Speicher und zeigen Best-Practice-Beispiele in Deutschland.

zu den Vortragsfolien
Fachartikel

Thermische Energiespeicher im Quartier: Ausgleich von Saison und Tagesspitzen

Thermische Energiespeicher können durch die zeitliche Trennung von Erzeugung und Nutzung der Wärme einen effektiven Beitrag dazu leisten, die Wärmeversorgung im Quartier zu dekarbonisieren.

zum Artikel

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