Wärmespeicher
Speicherung von Energie als Wärme oder Kälte in sensibler, latenter (Phasenwechsel) oder thermochemischer Form, zur späteren Nutzung als Wärme oder zur Stromerzeugung.
Thermische Energiespeicher (TES) sind oft die günstigste Speicherlösung, wenn am Ende Wärme gebraucht wird. Es gibt drei Prinzipien:
- Sensible Wärme: Wasser, Gestein, Sand, Beton oder Salzschmelze werden erhitzt
- Latente Wärme: ein Phasenwechselmaterial wie Paraffin, Salzhydrat oder Eis schmilzt
- Thermochemisch: reversible Reaktionen oder Sorption, mit hoher Dichte und geringen Verlusten, aber noch wenig ausgereift
Wasser: c_p = 4.186 kJ/(kg·K); 1 m³ um 50 K erwärmt speichert 209 MJ ≈ 58 kWh
Solarsalz (60% NaNO3 / 40% KNO3): c_p ≈ 1.5 kJ/(kg·K), genutzt bei 290–565 °C
Eis: Schmelzwärme 334 kJ/kg ≈ 93 Wh/kg
Die Anwendungen reichen vom Warmwasserspeicher im Keller und der Nachtspeicherheizung über große Erdbeckenspeicher in dänischen Fernwärmenetzen (Vojens: rund 200.000 m³) und Salzschmelzetanks, die CSP-Kraftwerken 6–15 Stunden Speicher geben, bis zu elektrisch geladenen „Wärmebatterien“ aus Sand oder Ziegeln für industrielle Prozesswärme.
Saisonale Wasserspeicher verlieren über die Monate etwas Wärme; gut gedämmte Großspeicher erreichen 60–90 % Jahresnutzungsgrad. Zusammen mit Wärmepumpen verschieben Wärmespeicher den Strombedarf in günstige Stunden mit viel erneuerbarer Erzeugung.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Fernwärme
Netz aus gedämmten Rohren, das heißes Wasser oder Dampf von zentralen Wärmequellen an viele Gebäude für Raumheizung und Warmwasser verteilt.
- Solarthermische Kraftwerke (CSP)
Kraftwerke, die direktes Sonnenlicht mit Spiegeln auf einen Receiver bündeln und damit ein Medium erhitzen, das eine Dampfturbine antreibt; meist mit integriertem Wärmespeicher.
- Wärmepumpe
Gerät, das mit einem Kältekreislauf Wärme von einer kühleren Quelle (Luft, Erdreich, Wasser) auf ein höheres Temperaturniveau hebt und pro Einheit Strom 2–5 Einheiten Wärme liefert.
- Langzeitspeicher (LDES)
Speicher, die ihre Nennleistung etwa 8 Stunden oder länger abgeben können und so mehrtägige Flauten und saisonale Ungleichgewichte überbrücken, die 2–4-Stunden-Batterien nicht abdecken.
- Solarthermie-Kollektor
Gerät, das Sonnenlicht absorbiert und die Wärme an ein Fluid abgibt, vor allem für Warmwasser, Raumheizung, Fernwärme und industrielle Prozesswärme.