RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen
www.energie-lexikon.info

Wärmespeicher

Definition: Speicher für Wärme (thermische Energie)

Allgemeinere Begriffe: Energiespeicher

Spezifischere Begriffe: Warmwasserspeicher, Schichtladespeicher, Latentwärmespeicher, saisonaler Speicher

Englisch: thermal storage

Kategorien: Energiespeicherung, Grundbegriffe, Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.11.2012; letzte Änderung: 20.07.2020

Wärmespeicher sind Speicher für Wärme, also für thermische Energie. Sie können Wärme aufnehmen und später wieder abgeben.

Wärmespeicher können auf verschiedene Weisen realisiert werden:

Thermochemische Wärmespeicher speichern Wärme auf physikalisch/chemische Art, beispielsweise durch Sorption/Desorption. - Das Wärmespeichermedium kann im Speicher eingeschlossen bleiben und über einen Wärmeübertrager be- und entladen werden. In anderen Fällen wird das (dann meist flüssige) Wärmespeichermedium (z. B. heißes Wasser) dem Speicher zugeführt bzw. entnommen.

Häufig wird eine Wärmedämmung verwendet, um die Wärmeverluste des Speichers zu reduzieren.

Wenn ein Wärmespeicher so dimensioniert ist, dass er etwa den Wärmeverbrauch eines Tages oder etwas mehr abdecken kann, spricht man von einem Tagesspeicher. Dies ist z. B. häufig der Fall bei Anlagen für die solare Warmwasserbereitung. Ähnlich gibt es Wochenspeicher und saisonale Speicher.

Energie- und Exergieverluste

Ein Wärmespeicher weist in der Regel gewisse Verluste der gespeicherten Wärme auf, auch wenn diese durch Wärmedämmung stark vermindert werden können. Beispielsweise verliert auch ein gut wärmegedämmter Warmwasserspeicher mit einem Volumen 400 Litern typischerweise mehr als eine Kilowattstunde pro Tag, was einigen Prozent der gespeicherten Energiemenge entspricht. Bei größeren Speichern ist der prozentuale Verlust pro Tag geringer.

Zusätzlich zum Energieverlust tritt auch ein Verlust an nutzbarer Temperatur auf. Als Beispiel betrachte man einen Warmwasserspeicher, der anfangs kalt ist und dann über einen Wärmeübertrager mit Hilfe von 60 °C warmem Wasser aufgeheizt wird, bis er 40 °C hat. Auch wenn nichts von der zugeführten Wärme verloren ginge, könnte man die zugeführte Wärme anschließend nur auf einem Temperaturniveau unter 40 °C wieder entnehmen. Dies bedeutet, dass die entnehmbare Exergie verringert ist. Es ergibt sich also ein Exergieverlust einerseits durch den Wärmeverlust und andererseits durch einen Temperaturverlust, der beispielsweise durch Durchmischung von Wasser unterschiedlicher Temperaturen entsteht. Der zusätzliche Exergieverlust ist beispielsweise bei Wärmepumpenheizungen relevant, vor allem aber beim Einsatz von Wärmespeichern im Zusammenhang mit Anlagen zur Stromerzeugung, z. B. bei solarthermischen Kraftwerken.

Der letztere Effekt kann z. B. mit einem Schichtladekonzept vermindert werden. Hier wird Wärme beim Aufladen mit höherer Temperatur (z. B. mit einem Heizkessel) im oberen Bereich des Speichers zugeführt, während Wärme auf tieferen Temperaturniveau (z. B. von Sonnenkollektoren) genutzt werden kann, um den unteren (kälteren) Bereich zu erwärmen.

Beispiele für Wärmespeicher

Im Bereich Heizung und Warmwasser kommen häufig Speicher für warmes Wasser zum Einsatz. Unter Warmwasserspeichern versteht man meist Speicher, in denen direkt das für den Gebrauch bestimmte Warmwasser gespeichert wird. Es ist aber möglich, Heizungswasser darin zu speichern und die Warmwasserbereitung mit einem Wärmeübertrager nach dem Prinzip des Durchlauferhitzers durchzuführen. Pufferspeicher dienen zum Aufnehmen z. B. von momentan überschüssiger Wärme von einem Holzkessel oder einer Wärmepumpe, um die Wärmequelle auch bei momentan geringem Bedarf optimal betreiben zu können. Solarspeicher sind Speicher, die speziell für die Speicherung solarer Wärme vorgesehen sind.

Elektrospeicherheizungen enthalten oft einen festen keramischen Wärmespeicher, weil dieser auf höhere Temperaturen als Wasser erhitzt werden kann und deswegen eine kompaktere Bauform ermöglicht.

Bei einem Blockheizkraftwerk ermöglicht ein Wärmespeicher eine flexiblere Anpassung an den Energiebedarf im Stromnetz. Wenn viel elektrische Leistung benötigt wird, kann momentan überschüssige Wärme in den Speicher gehen. Der Motor/Generator kann dann während Zeiten mit geringem Strombedarf ausgeschaltet bleiben, und der Wärmebedarf wird aus dem Speicher gedeckt. Solche Wärmespeicher erlauben auch die Deckung einer kurzfristig hohen Spitzenlast an Wärme. Es ist auch möglich, den Anteil der Wärmemengen, die ein zusätzlicher Spitzenlastkessel erzeugen muss, zu reduzieren.

Saisonale Speicher für Heizzwecke sind nützlich, um beispielsweise Wärme von Sonnenkollektoren, die im Sommer reichlich anfällt, im Winter nutzen zu können. Sie müssen recht groß ausgelegt werden, um ein günstiges Verhältnis von Oberfläche und Volumen zu erzielen, und dienen dann einem sehr großen Gebäude oder auch mehreren Gebäuden zusammen. Eine interessante Realisierungsmöglichkeit bieten Aquifere in großer Tiefe, wo die natürliche Umgebungstemperatur der typischen Speichertemperatur ähnlich ist, so dass die Wärmeverluste relativ gering sind.

Industrielle Wärmespeicher können Abwärme von gewissen Prozessen aufnehmen und später als Prozesswärme wieder nutzbar machen.

Hochtemperaturspeicher beispielsweise auf der Basis von geschmolzenem Salz können in Solarthermiekraftwerken eingesetzt werden, um Stunden mit Bewölkung oder sogar ganze Nächte zu überbrücken.

Fragen und Kommentare von Lesern

09.07.2020

Ich habe einen Wasserspeicher von 1.000 Liter für den Warmwasser- und Heizungsbedarf. Der Schichtspeicher wird unter anderem mit Solarthermie erwärmt. In der Nacht, ohne jeden Verbrauch, kühlt der untere Bereich des Speichers wesentlich schneller ab, als die darüber liegenden Schichten. Die Isolierung ist an allen Stellen konstant dick. Hat die erhöhte Temperaturabsenkung im unteren Bereich einen physikalischen Hintergrund, oder muss ich in der Technik suchen?

Antwort vom Autor:

Normalerweise sollte der Wärmeverlust eines Schichtspeichers im oberen, besonders warmen Bereich am größten sein. Höchstens könnte ich mir vorstellen, dass Verluste durch Konvektion von Luft (etwa bei einer nicht ganz am Speicher anliegenden Wärmedämmung) unten größer sind, wo kalte Luft einströmt, um dann oben zu entweichen. Denkbar wäre außerdem ein Verlust durch Wärmeleitung nach unten in den Boden.

Vielleicht haben Sie auch ständige Wärmeverluste durch einen tropfenden Warmwasserhahn. Der Wasserzähler merkt das nicht, wenn der Durchfluss dafür zu wenig ist, und trotzdem wird im Laufe des Tages einiges an Wärme entnommen, was unten zuerst spürbar wird.

Hier können Sie Fragen und Kommentare zur Veröffentlichung und Beantwortung vorschlagen. Über die Annahme wird der Autor des RP-Energie-Lexikons nach gewissen Kriterien entscheiden. Im Kern geht es darum, dass die Sache von breitem Interesse ist.

Datenschutz: Bitte geben Sie hier keine personenbezogenen Daten ein. Wir würden solche allerdings ohnehin nicht veröffentlichen und bei uns bald löschen. Siehe auch unsere Datenschutzerklärung.

Wenn Sie eine persönliche Rückmeldung oder eine Beratung vom Autor wünschen, schreiben Sie ihm bitte per E-Mail.

Ihre Frage oder Ihr Kommentar:

Ihr Hintergrund (freiwillige Angabe):

Spam-Prüfung:

  (Bitte die Summe von fünf und zwölf hier als Ziffern eintragen!)

Mit dem Abschicken geben Sie Ihre Einwilligung, Ihre Eingaben gemäß unseren Regeln hier zu veröffentlichen.

Siehe auch: Wärme, Energiespeicher, Warmwasserspeicher, Solarspeicher, Pufferspeicher, Latentwärmespeicher
sowie andere Artikel in den Kategorien Energiespeicherung, Grundbegriffe, Haustechnik, Wärme und Kälte

preview

Wenn Ihnen diese Website gefällt, teilen Sie das doch auch Ihren Freunden und Kollegen mit – z. B. über Social Media durch einen Klick hier:

Diese Sharing-Buttons sind datenschutzfreundlich eingerichtet!

Code für Links auf anderen Webseiten

Wenn Sie einen Link auf diesen Artikel anderswo platzieren möchten (z. B. auf Ihrer Website, Social Media, Diskussionsforen oder in der Wikipedia), finden Sie hier den benötigten Code. Solche Links können z. B. für Worterklärungen sehr nützlich sein.

HTML-Link auf diesen Artikel:

<a href="https://www.energie-lexikon.info/waermespeicher.html">
Artikel über Wärmespeicher</a>
im <a href="https://www.energie-lexikon.info/">RP-Energie-Lexikon</a>

Mit Vorschaubild (siehe den Kasten direkt über diesem):

<a href="https://www.energie-lexikon.info/waermespeicher.html">
<img src="https://www.energie-lexikon.info/previews/waermespeicher.png"
alt="Artikel" style="width:400px"></a>

Falls Sie es für angemessen halten, einen Link in der Wikipedia zu setzen, z. B. unter "==Weblinks==":

* [https://www.energie-lexikon.info/waermespeicher.html
Artikel über 'Wärmespeicher' im RP-Energie-Lexikon]