Wärmespeicher

Wärmespeicher sind ganz allgemein Tanks oder Behälter, die thermische Energie speichern. Sie nehmen diese Energie auf und geben sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder ab, Entstehung und Nutzung von Wärme kann so zeitlich entkoppelt und damit wirtschaftlich genutzt werden. Wärmespeicher ist der Oberbegriff für Pufferspeicher, Schichtenspeicher, Hygienespeicher, Trinkwasserspeicher und Kombispeicher, auch Spezialanwendungen wie Latent-, Saisonal- oder thermochemische Speicher werden darunter zusammengefasst. Größe, Ausstattung und Anwendung können dabei sehr große Unterschiede aufweisen.
Im Gegensatz zu Kälte- oder Kaltwasserspeichern arbeiten Wärmespeicher in der Regel mit einer deutlich höheren Temperaturspreizung.
Als Speichermedium hat sich auf breiter Front Wasser durchgesetzt, weil es eine hohe Wärmekapazität bei großem nutzbaren Temperaturbereich aufweist, schnell und in großen Mengen Wärme übertragen kann und dabei preiswert ist.

Pufferspeicher werden meistens in Heizungssystemen mit einer gleichbleibenden Vorlauftemperatur eingesetzt. Sie speichern bzw. puffern überschüssige Wärme, die im Moment der Erzeugung nicht benötigt wird, für einen späteren Zeitpunkt. Sie können auch dazu dienen, Taktungen des Wärmeerzeugers zu minimieren und somit das Heizungssystem effektiver und sparsamer zu machen.

Jeder Warmwasserspeicher ist auch ein Schichtenspeicher, weil dabei die Dichteunterschiede des Wassers bei verschiedenen Temperaturen genutzt werden. Vom Baden kennt das sicher jeder: Das warme Wasser ist oben, kaltes unten. Diese physikalische Gesetzmäßigkeit wird in Wärmespeichern genutzt, um unterschiedliche Temperaturschichten in einem Behälter bei der Beladung herzustellen als auch bei der Entladung zu nutzen und während dieser Prozesse die Schichtung möglichst zu erhalten. Das wird überwiegend durch Schichtenladesysteme oder -säulen zur Strömungsberuhigung erreicht. Für die Effizienz der Speicher ist auch entscheidend, die Durchmischung der Schichten über die Tankwände zu minimieren, was am kostengünstigsten durch die Auswahl eines Materials mit einem niedrigen Wärmeleitkoeffizienten erreicht wird.

Unter dem Begriff Hygienespeicher werden die Speicher eingeordnet, die nach dem Durchflussprinzip über Wärmetauscher die Energie auf das Warmwasser übertragen. Da das Frischwasser erst erhitzt wird, wenn es benötigt wird, sind hygienische Anforderungen wie z.B. Keimfreiheit einfach zu erreichen.

Als Trinkwasserspeicher bezeichnet man gewöhnlich Behälter mit stehendem Brauchwarmwasser, das durch Wärmeerzeuger auf Temperatur gehalten wird.

Kombispeicher vereinen mehrere Komponenten oder Anforderungen in einem Wärmespeicher. Es ist z.B. problemlos möglich, die Warmwassererwärmung eines Hygienespeichers, die Einbindung einer Solarthermieanlage in einen Schichtenspeicher sowie den über einen Scheitholzkessel beladenen Pufferspeicher miteinander zu kombinieren.

Heizungsanlagen können mit Wärmespeichern deutlich effizienter arbeiten und damit Kosten senken. Egal, ob das Gebäude neu oder alt ist: Die Kosten für den Kauf und Betrieb des Heizkessels können erheblich gesenkt werden, weil durch die sinnvolle Einbindung eines Wärmespeichers die notwendige Spitzenheizleistung des Kessels erheblich niederiger angesetzt werden kann.
Dabei ist es unerheblich, ob die bereitzustellende Wärme für die Heizung oder Warmwasserbereitstellung benötigt wird. Dem Wärmespeicher ist es sowohl egal, wo die Wärme herkommt, als auch, wofür sie verwendet wird. Energiequellen können Solarthermienlagen, Festbrennstoffkessel, Wärmepumpen oder konventionelle Heizkessel sein. Es ist aber auch möglich, über eine Heizpatrone Strom in Wärme umzuwandeln und in den Speicher einzulagern. Im gewerblichen und industriellen Bereich wird Energie hauptsächlich aus der Wärmerückgewinnung bzw. Abwärme gespeichert.

Das Volumen eines Wärmespeichers hängt von vielen Faktoren ab, die wichtigsten sind die Größe der bestehenden bzw. geplanten Heizanlage und deren Systemkomponenten, die Menge der durch die verschiedenen Energiequellen bereitgestellten Wärme sowie die Menge der Wärme, die entnommen werden soll.
Für den Privatbereich gehen wir von ca. 100 Liter Speichervolumen für 1 m² Solarthermie bzw. 1 kW Heizleistung als grobem Richtwert aus. Wer eine Förderung in Anspruch nehmen möchte, muss bestimmte Mindestmengen nach Richtlinien der BAFA beachten.
In die Planung fließen aber auch Überlegungen hinsichtlich Innen- oder Außenaufstellung, Einlagerung im Erdreich, Platzverhältnisse, Zugangsbedingungen und vieles mehr ein.