Dieser Artikel befasst sich mit Hydrogeologie, Speichertyp und -Größe, Konstruktion sowie Be- und Entladung eines saisonalen Wärmespeichers. Desweiteren werden die Themen Wärmeleistungen, Temperaturniveaus, Systemintegration, Genehmigung sowie Betrieb und Wartung betrachtet.
Die folgenden technischen Einflussgrößen sind bei der Planung von saisonalen Wärmespeichern zu beachten.
- Hydrogeologie
Ob und welcher Speichertyp an einem bestimmten Standort realisiert werden kann, hängt maßgeblich von den hydrogeologischen Rahmenbedingungen am jeweiligen Standort ab.
Mehr zu den geologischen Voraussetzungen
- Speichertyp
Auswahl des geeigneten Speichertyps nach hydrogeologischen Rahmenbedingungen, systemseitigen Erfordernissen (Temperaturniveaus, Wärmeleistungen), örtlichen Randbedingungen und Wirtschaftlichkeit.
Mehr zu den Speichertypen
- Speichergröße
Saisonale Wärmespeicherung ist energetisch und wirtschaftlich erst ab einer gewissen Mindestgröße von ca. 1000 m³ (Wasseräquivalent) effizient. Für Wärmespeicher, die nicht rein saisonal betrieben werden, sondern die Wärme über Wochen oder wenige Monate zwischenspeichern, können auch geringere Größen interessant sein.
- Konstruktion
Geeignete Wand- und Dämmaufbauten müssen die hohen thermischen Belastungen, gegebenenfalls gekoppelt mit Feuchte- und Druckbelastungen berücksichtigen. Eine Havariesicherheit der gewählten Konstruktionen wird empfohlen (z.B. Möglichkeit zur Austrocknung einer Dämmschicht bei Durchfeuchtung).
Mehr zur Bauphysik in der Konstruktion
Mehr zur Konstruktion der verschiedenen Speichertypen
- Be- und Entladung
Die Ausführung der Be- und Entladeeinrichtungen hat Einfluss auf die thermische Schichtung (bei Tanks und Erdbecken-Wärmespeichern), die übertragbaren Wärmeleistungen und die möglichen Betriebsweisen des Speichers (z.B. gleichzeitige Be- und Entladung usw.).
Mehr zur Be- und Entladung bei den verschiedenen Speichertypen
- Wärmeleistungen
Die Wärmeversorgung kann hohe Wärmeleistungen bei der Be- und Entladung des Speichers benötigen. Einige Speichertypen wie z.B. Erdsonden-Wärmespeicher können keine hohen Wärmeleistungen zur Verfügung stellen. Dies kann zusätzliche Pufferspeicher erfordern.
Mehr zu Pufferspeichern
- Temperaturniveaus
Die nutzbaren Temperaturdifferenzen zwischen der maximalen Be- und Entladung des Speichers definieren (neben der spezifischen Wärmekapazität des Speichermediums) die erforderliche Speichergröße.
Der Einsatz einer Wärmepumpe zur Entladung des Speichers kann die nutzbare Temperaturdifferenz erhöhen.
Mehr zu Be- und Entladung der verschiedenen Speichertypen
Mehr zu Wärmepumpen
- Genehmigung
Der Aufwand für Bau- und wasserrechtliche Genehmigung hängt stark von gewähltem Speichertyp und Standort ab. Für die Baugenehmigung von Tank- und Erdbecken-Wärmespeichern sind in der Regel die Lage des Baugebiets und die erlaubte Höhe des Bauwerks über dem umgebenden Gelände maßgeblich, für die Untergrund-Wärmespeicher gegebenenfalls die Lage in Wasserschutzzonen, die Tiefenlage der genutzten Gesteinsschichten und die thermische Beeinflussung des umgebenden Erdreichs.
- Betrieb und Wartung
Der Betriebs- und Wartungsaufwand von Tank-, Erdbecken- und Erdsonden-Wärmespeicher ist normalerweise durch die Abgeschlossenheit der Systeme sehr gering. Bei Aquifer-Wärmespeichern kann eine kontinuierliche Wasserbehandlung während des Betriebes notwendig sein, um Ablagerungen zu verhindern.
Nach der Inbetriebnahme kann eine mindestens einjährige Maß- und Optimierungskampagne den Nutzen der Speicherintegration maximieren.
dm au