Energiespeicher für Haus und Heizung

Thermische Speicher für die Heizung 

Thermische Speicher nehmen Wärme auf. Sie können aus festen oder flüssigen Materialien bestehen und sind für viele Heizungsarten unerlässlich. So zum Beispiel für die Holzheizung. Denn Holzvergaserkessel lassen sich kaum regulieren und geben in kurzer Zeit viel Wärme ab. Ist der Bedarf im Haus klein, hätte das eine Überhitzung zur Folge. Anders mit einem Energiespeicher: Dieser nimmt überschüssige Wärme auf und gibt sie zeitversetzt an die Raumheizung oder die Warmwasserbereitung ab.

Wichtig sind thermische Speicher aber auch für die Solarthermie. Die Technik macht kostenfreie Solarenergie zum Heizen nutzbar und liefert Wärme sehr unregelmäßig. Mit einem Energiespeicher lässt sich die Umweltwärme dabei auch dann noch verwenden, wenn die Sonne längst untergegangen ist.

Puffer-, Brauchwasser- und Kombispeicher 

Bei Pufferspeichern oder Brauchwasserspeichern handelt es sich um große, mit einer Flüssigkeit befüllte Behälter. Die Flüssigkeit (in der Regel Heizungs- oder Trinkwasser) nimmt thermische Energie auf und bevorratet diese bis zum Bedarf im Haus. Um eine effiziente Speicherung zu ermöglichen, sind die Behälter mit einer starken Dämmung ummantelt. Sonderformen sind Schichtlade- und Kombispeicher. Schichtladespeicher lagern Energie in verschiedenen Temperaturzonen, wodurch das gesamte Potenzial der Energiespeicher im Haus nutzbar ist. Kombispeicher bestehen in der Regel aus einem Puffer, der einen kleinen Trinkwasserspeicher beinhaltet.

Latentspeicher mit Phasenwechselmaterialien

Latentwärmespeicher wechseln ihren Aggregatzustand, wenn sie Wärme aufnehmen oder abgeben. Sie können bei gleicher Temperaturdifferenz mehr Energie bevorraten und arbeiten nahezu verlustfrei. Möglich ist das durch den Einsatz sogenannter Phasenwechselmaterialien (auch PCM für phase change material), wie Salzhydrate oder Paraffine. Ein typisches Beispiel ist der Taschenwärmer, der die eingelagerte Energie nach dem Druck auf ein kleines Blättchen abgibt. Aufgrund der hohen Kosten sind die Energiespeicher im Haus bis heute nur selten im Einsatz.

Langzeitspeicher: Aquifer- und Erdsondenspeicher

Auch Aquifer- und Erdsondenspeicher zählen zur Kategorie der thermischen Energiespeicher. Wärme lässt sich dabei für lange Zeiträume in wasserführenden Gesteinsschichten (Aquifer) oder im Erdreich bevorraten. Zum Einsatz kommen die Lösungen häufig in Kombination mit Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung sowie Wärmepumpen. So ist es möglich, überschüssige Wärme aus einem BHKW oder einer Solaranlage im Sommer in das Erdreich zu schicken. Die Bodentemperatur steigt dadurch an und Wärmepumpen lassen sich in der nächsten Heizperiode sparsamer betreiben. Zum Einsatz kommen die Systeme heute bereits bei zahlreichen Neubauvorhaben im Wohn- und Nichtwohnbereich.

Das eigene Haus zur Energiespeicherung nutzen

Auch das eigene Haus ist ein Energiespeicher. Denn es bevorratet Wärme in Wänden, Decken und Böden. Während dieses Verhalten im Sommer lange für kühle Räume sorgt, lassen sich im Winter sogar kurze Heizpausen überbrücken. Die Speicherfähigkeit ist dabei höher, umso massiver die Wände in einem Gebäude sind.

Chemische Energiespeicher im Haus

Chemische Speicher bevorraten Energie, die sich mit verschiedenen Prozessen nutzen lässt. Typische Beispiele dafür sind Akkumulatoren (Batteriespeicher) und Wasserstoffspeicher. Kennzeichnend für die Lösungen sind die teils hohen Energieverluste bei der Einlagerung und der Auslagerung von Energie. Dafür können die Systeme große Energiemengen für längere Zeiträume bevorraten.

Übrigens:  Neben thermischen und chemischen Energiespeichern gibt es auch sogenannte  Hybridspeicher, die beide Technologien koppeln. Sie bestehen aus einem Wasser- und einem Stromspeicher und halten einen Großteil der selbst geernteten Solarwärme im Haus.  

Blei- und Lithium-Ionen-Stromspeicher

Chemische Energiespeicher im Haus dienen vor allem der Bevorratung von Strom aus Photovoltaikanlagen, Blockheizkraftwerken oder  Kleinwindkraftanlagen. Weit verbreitet sind dabei Blei- und Lithium-Ionen Akkumulatoren.  Bleiakkus, die unter anderem auch als Starterbatterie im Auto vorkommen, haben ein sehr hohes Gewicht. Sie können giftige Dämpfe absondern, sind dafür aber günstig und erprobt. Durch hohe Verluste und eine begrenzte Lebensdauer gelten sie inzwischen allerdings als veraltet.

Heute kommen überwiegend Lithium-Ionen-Speicher zum Einsatz. Diese Systeme sind aus der Unterhaltungselektronik (Laptop, Smartphone und Co.) bekannt und punkten mit einer hohen Energiedichte. Das heißt: Sie können bei gleicher Masse mehr Energie bevorraten. Weitere Vorteile sind die höhere Lebensdauer und die geringeren Speicherverluste.

Redox-Flow-Energiespeicher für Häuser  

Redox-Flow-Batteriespeicher  könnten Blei- und Lithium-Akkumulatoren in Zukunft ablösen. Denn sie haben keinen Memory-Effekt, eine hohe Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad. Sie gelten darüber hinaus als besonders sicher und lassen sich problemlos skalieren. Möglich ist das durch den besonderen Aufbau. Dieser besteht aus zwei Flüssigkeitskreisläufen, in denen Elektrolyte unabhängig voneinander zirkulieren. Beide befinden sich in großen Tanks. Sie werden von einer Pumpe durch eine Batteriezelle geleitet, an der die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie (oder umgekehrt) stattfindet. Das Besondere daran ist, dass sich die Kapazität der Energiespeicher über die Menge der Elektrolyte einfach nach oben oder unten verändern lässt. Nachteilig ist

Wasserstoff: Energiespeicher der Zukunft?  

Wasserstoff  ist einer der bedeutendsten Energiespeicher unserer Zukunft. Denn das Gas lässt sich in jedem Haushalt mit einem Elektrolyseur herstellen. Die Geräte nutzen dabei zum Beispiel überschüssigen Strom aus Photovoltaikanlagen, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu trennen. Während Letzterer an die Umwelt entweicht, lagert Wasserstoffgas in Druckspeichern zu Hause. In den sonnenschwachen Monaten lässt sich der Energieträger dann mit einer Brennstoffzelle nutzen, um Strom und Wärme zu gewinnen. Kommen solche Anlagen in energiesparenden Häusern zum Einsatz, versorgen sich Verbraucher unabhängig von öffentlichen Strom- und Gasanbietern selbst. Experten sprechen dabei von der  Energieautarkie.