Kann man Sonnenwärme aus dem Sommer für den Winter speichern?
Diese Idee ist scheinbar naheliegend: im Sommer gibt es – auch in unseren Breitengraden – mehr als genug Wärme, die sich mit Solarthermieanlagen grundsätzlich auch einsammeln und nutzen lässt. Der Bedarf beschränkt sich im Sommer aber häufig auf Brauchwassererwärmung. Spannend wäre es, die Wärme für den Winter zu speichern, wo sie dann als Heizwärme genutzt werden kann – völlig kostenlos.
Wie (fast) immer bei Fragen der Energiewende lautet die Antwort aus technischer Sicht: kein Problem. Erst wenn man die Wirtschaftlichkeit betrachtet, wird die Sache schwierig. Aber der Reihe nach.
Wärme lässt sich natürlich speichern. Die einfachste Möglichkeit ist, einen Stoff zu erhitzen, der die Wärme danach wieder abgibt. Aus praktischen Erwägungen wird dafür häufig Wasser genutzt, zum Beispiel in Wärmeflaschen.
Um Sonnenwärme aus dem Sommer in den Winter zu transferieren, muss man diese Ideen nur skalieren, also eine riesige Wärmflasche bauen. Das Ergebnis nennt sich Saisonspeicher. Wenn man das heiße Wasser in ein einen ausreichend isolierten Tank leitet, kann die Wärme kontrolliert über Monate entnommen werden.
Pro Kubikmeter Wasser lassen sich etwa 55-60 Kilowattstunden Wärme speichern. Um den Wärmebedarf eines neugebauten Einfamilienhauses von ca. 10.000 Kilowattstunden zu speichern, benötigt man daher etwa 167.000 Liter Wasser. Zum Vergleich: ein Gartenpool mit üblichen Abmessungen von 6×3 Metern und einer Tiefe von 1,5 Metern fasst 27.000 Liter Wasser. Für ein typisches Einfamilienhaus braucht es also bereits das Volumen von mehr als sechs Pools! Und Altbauten brauchen noch viel mehr Wärme.
Ein solches Wasservolumen wird sich auf den meisten Grundstücken nicht unterbringen lassen, auch nicht, wenn man den Speicher im Garten vergräbt. Wenn es ein Fernwärmenetz gibt, könnte ein solcher Saisonwärmespeicher natürlich dezentral angelegt werden. Am Platzproblem ändert das nichts: für eine Wohnsiedlung mit 270 Häusern, die jeweils 10.000 Kilowattstunden Wärme pro Heizsaison benötigen, braucht man einen Wärmespeicher mit 45 Millionen Liter Fassungsvermögen.
Die Kosten für solch einen Speicher betragen etwa 20 Millionen Euro. Bei einer Nutzungsdauer von 20 Jahren also 3.700 € pro Jahr – pro Haushalt. Ziemlich teure Wärme…
Das Wärmeflaschenprinzip taugt also nicht für einen Saisonspeicher. Eine technische Alternative für die Saisonspeicherung sind chemische Speicher, also künstlich erzeugte Brennstoffe. Dazu zählt insbesondere grüner Wasserstoff, der durch die Aufspaltung von Wasser mittels erneuerbarem Strom hergestellt wird. Wasserstoff kann im Prinzip beliebig lange gelagert und nach Bedarf in Strom, Wärme oder – bei Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK-Anlagen) – in beides gleichzeitig umgewandelt werden. Ob das wirtschaftlich sein wird hängt von den Erzeugungskosten des grünen Wasserstoffs ab. Aber das ist wieder ein anderes Thema.
