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Warum sollte Wärme gespeichert werden?
In jeder Stunde spendet die Sonne genug Energie, um damit den Energiebedarf der Welt für ein Jahr zu decken. Während diese Energie im Strombereich immer stärker genutzt wird, werden nach Angaben des BDEW immer noch knapp 70% aller Heizungsanlagen mit Öl- oder Gas betrieben.
Ein Grund dafür könnte zum Beispiel die jahreszeitliche Verschiebung sein. Denn während uns die Sonne im Sommer zum Schwitzen bringt, läuft die Heizung erst im Winter auf Hochtouren. Günstig wäre es dabei doch, man könnte die ganze überschüssige Energie aus dem Sommer einfach zum Heizen im Winter benutzen. Dann könnten fossile Rohstoffe geschont, Heizkosten eingespart und die Umwelt entlastet werden.
„Wir haben kein Energieproblem, sondern ein Regelungs- und Speicherproblem“, meint Axel Popp, Entwickler des Wärmespeichersystems eTank.
Was sind Langzeitspeicher und wie funktionieren unterirdische Speichersysteme?
Langzeitspeicher sind technische Systeme, die Wärme über einen längeren Zeitraum, oft sogar über mehrere Monate, speichern. Generell gibt es dabei zwei unterschiedliche Ansätze.
Bei einem ersten Konzept wird die Wärme in einem wassergefüllten Behälter gespeichert. Typische Einsatzgebiete für diese Systeme sind zum Beispiel Sonnenhäuser, in denen der gesamte Wärmebedarf zu 50% bis 80% über solare Wärme gedeckt wird. Speichergrößen von 30 m³ bis 40 m³ (30.000 bis 40.000 Liter) sind dabei keine Seltenheit. Diese saisonalen Speicher bieten aber zwei Nachteile:
- Behältergröße kann auf Grund der Größe oft nur in Neubauten integriert werden
- Hohes Temperaturniveau im Speicher benötigt eine hochwertige Dämmung der Behälter
Ein zweiter Ansatz nutzt das Erdreich selbst als Energiespeicher. Dabei wird überschüssige Wärme über ein Rohrleitungsnetz in das Erdreich gegeben wodurch die Bodentemperatur langsam ansteigt.
Während die Wärme in mit Wasser gefüllten Behältern bei einem hohen Temperaturniveau gespeichert und direkt für die Heizung verwendet werden kann, sind zur Nutzung der im Boden gespeicherten Wärme zusätzliche Komponenten notwendig. Denn hier steigt die Temperatur auch in Hochzeiten selten auf über 25°C.
Realisiert werden kann das zum Beispiel über eine Sole/Wasser-Wärmepumpe. Diese nimmt die gespeicherte Umweltenergie auf, hebt die Temperatur über einen technischen Prozess an, und übergibt sie in das Heizungssystem.
Mehr über die Funktion einer Wärmepumpe erfahren Sie in unserem Beitrag: >> „Die Wärmepumpe – Prinzip, Funktion und Typen“
Praxisbeispiel eTank – unterirdischer Wärmespeicher
Um das Thema etwas anschaulicher zu gestalten, möchte ich an dieser Stelle den eTank vorstellen. Ein unterirdischer Langzeitwärmespeicher des Entwicklers Axel Popp.
Der eTank besteht aus einer etwa 1,5 Meter tiefen Erdschicht, durch die mehrere Kunststoffleitungen verlaufen. Diese Leitungen werden von Sole, also mit Frostschutzmittel versetztem Wasser, durchflossen und sorgen für den Transport der Wärme in oder aus dem Speicher. Um Wärme zielgerichtet speichern zu können und Verluste zu reduzieren, wird das aktivierte Erdreich nach oben und zu den Seiten gedämmt.
Eine Besonderheit des Speichersystems ist der dynamische Energie-Manager (DEM), der Energie automatisch dahin leitet, wo sie am effizientesten verwendet werden kann. So leitet er überschüssige Wärme zum Beispiel automatisch in den unterirdischen Speicher oder verteilt die gepufferte Energie je nach Temperatur. Während hohe Temperaturen dabei direkt in den Heizkreislauf geschickt werden können, wird die Umweltenergie mit niedrigem Temperaturniveau über die Wärmepumpe nutzbar gemacht.
Je nach Projektart, kann der unterirdische Langzeitspeicher entweder unter der Bodenplatte oder neben dem Gebäude installiert werden.
Die nachfolgende Grafik gibt einen Überblick über die Funktionen des innovativen Systems.
Vorteile unterirdischer Langzeitwärmespeicher
Ganzheitlich betrachtet führen die unterirdischen Langzeitwärmespeicher zu einer höheren Effizienz eines Gebäudes. Denn Sie ermöglichen es einen Teil der im Sommer nicht benötigten Wärme, auch Winter zu verwenden. Neben einem höheren Nutzungsgrad der Solaranlage, führen die angehobenen Bodentemperaturen dabei auch zu einem effizienteren Betrieb der Wärmepumpe, die benötigt wird um die im Speicher gepufferte Energie dem Heizsystem zurückführen zu können.
Werden die Speicher in einem Neubau direkt unter der Bodenplatte installiert, tragen sie durch höhere Bodentemperaturen außerdem auch zu einer Reduzierung der Wärmeverluste bei.
Weitere Informationen über den eTank finden Sie auf: www.etank.de
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