Was ist eine thermische Batterie? 

Thermische Batterien sind die perfekte Möglichkeit, um den Überschuss an selbstproduzierter Solarenergie zu lagern und ihn zu einem späteren Zeitpunkt nutzbar zu machen. 

Wie das funktioniert, welche unterschiedlichen Arten an thermischen Speichern es gibt und welche Vorteile diese Technologie mitbringt, erfahren Sie im folgenden Beitrag.  

> Thermische Batterie: Was ist das überhaupt? 
> Gibt es verschiedene Arten von thermischen Speichern? 
> Die Vorteile einer thermischen Batterie 
> Thermische Batterie in der Praxis: Der Salzspeicher 

Thermische Batterie: Was ist das überhaupt? 

Das Funktionsprinzip hinter einer thermischen Batterie lässt sich schon von seinem Namen ableiten. Es handelt sich dabei um nichts anderes als eine Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie. Sie entschärft eines der größten Probleme von Solaranlagen. Scheint die Sonne, liefern sie Strom oder Wärme ohne Ende. Gänzlich unabhängig davon, ob das überhaupt nötig ist. Sie produzieren also oft einfach am Bedarf vorbei. 

Auf der anderen Seite gibt es keinen Output, wenn die Sonne nicht (stark genug) scheint. Die meiste Wärme wird im Haushalt in der Früh und am Abend benötigt. Besonders in der kalten Jahreszeit sieht es zu diesen Zeiten mit Sonneneinstrahlung schlecht aus. 

Eine thermische Batterie schafft hier bis zu einem gewissen Grad Abhilfe. In ihrem Inneren wird die von der Solaranlage erzeugte Energie gelagert, damit sie zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann. 

Gibt es verschiedene Arten von thermischen Speichern? 

Tatsächlich gibt es auf dem Markt nicht nur eine Variante von thermischen Speichern. Die verschiedenen Modelle unterscheiden sich dabei in mehreren Punkten.  

Dazu zählen: 

• Speicherdauer 
• Arbeitsprinzip 
• Temperatur 

Eine genauere Erklärung dieser einzelnen Varianten zusammen gefasst: 

Thermische Batterie und die Speicherdauer 

• Kurzzeitspeicher: Sie speichern Wärme bis zu zwei Tage lang und werden hauptsächlich in Kombination mit Holzkesseln oder Solaranlagen verwendet. Damit schließen sie die Lücke zwischen konstanter Wärmeproduktion und situativem Wärmebedarf.
  
• Langzeitspeicher: Sie sind für die Lagerung von Wärme über mehrere Monate hinweg ausgelegt. Im Sommer produzierte Energie wird hier bis in den Winter hinein zwischengespeichert.
  
• Pufferspeicher: Sie kommen oft in Kombination mit Wärmepumpen zum Einsatz und sorgen durch die stunden- oder tageweise Speicherung dafür, dass die Wärmeerzeuger seltener arbeiten müssen. 

Im Haushalt sind Kurzzeit- und Pufferspeicher anzutreffen. Die Lagerung in einem Langzeitspeicher würde keinen Sinn ergeben, denn es besteht jeden Tag ein Bedarf an frischem Warmwasser. 

Thermische Batterie und das Arbeitsprinzip 

• Sensible Wärmespeicher: Verwenden ein Speichermedium wie Erde, Wasser oder Beton. Das Medium nimmt die Wärme auf und erhöht dabei seine eigene Temperatur. Zu einem späteren Zeitpunkt gibt es die Wärme wieder ab.
  
• Latentwärmespeicher: Das verwendete Speichermedium nimmt die Wärme nicht nur auf, sondern ändert dabei gleichzeitig seinen Aggregatzustand. Ein Einfluss auf die Temperatur ist dabei noch nicht festzustellen. Die Wärme wird erst durch die erneute Änderung des Zustands freigesetzt. Sie kennen das Prinzip vielleicht von den praktischen Handwärmern: Wird das Plättchen im Inneren geknickt, kristallisiert die es umgebende Flüssigkeit und Wärme entsteht. In dieser Speicherart kommen hauptsächlich Paraffine oder Salzhydrate zur Anwendung.
  
• Sorptionsspeicher: Die Wärme wird in diesem Fall dank einer chemischen Reaktion gespeichert (daher die Bezeichnung thermochemischer Wärmespeicher). Die Hersteller setzen hauptsächlich auch Zeolith. Die kleinen Kristalle weisen eine poröse Oberfläche auf und können dadurch eine immense Menge an Wasser speichern. Sorptionsspeicher ermöglichen die nahezu verlustfreie Speicherung großer Energiemengen. 

Alle drei Varianten eignen sich für den Einsatz im Privatbereich und sind entsprechend oft Teil von nachhaltigen Wärme-Setups. 

Thermische Batterie und die Temperatur 

• Niedrigtemperaturspeicher: Für Temperaturen von bis zu 100 °C 
• Mitteltemperaturspeicher: Für Temperaturen zwischen 100 und 500 °C 
• Hochtemperaturspeicher: Für Temperaturen von über 500 °C 

Für den Hausgebrauch sind nur Geräte aus der Niedertemperatur-Sparte sinnvoll. Temperaturen von mehr als 100 °C benötigt im normalen Alltag niemand. 

Die Vorteile einer thermischen Batterie 

Jeder Fortschritt im Bereich der Energiespeichertechnologie sorgt dafür, dass die Relevanz und die Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien weiter ansteigen. Um die grüne Wende tatsächlich zu schaffen, braucht es ökologisch und ökonomisch sinnvolle Arten der Energielagerung. Mit der stetigen Verbesserung der thermischen Batterie scheint hier ein weiterer wichtiger Schritt gesetzt worden zu sein, der garantiert auch nicht der Letzte bleiben wird.  

Die Vorteile thermischer Speicher im Überblick: 

• Höherer Nutzungsgrad: Erneuerbare Energien – speziell die Solarenergie – haben ja oftmals den Nachteil eines eher niedrigen Nutzungsgrades. Ein großer Teil der erzeugten Menge kann nicht genutzt werden, weil kein konstanter Bedarf besteht. Thermische Batterien sorgen nun dafür, dass die bereitgestellte Energie zwischengelagert und zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden kann. Sie erhöhen den Nutzungsgrad der Solarenergie. 
• Weniger Primärenergie: Unter Primärenergie versteht man jene Energie, die primär vorhanden ist (z. B. Kohle, Erdöl, Erdgas, aber auch erneuerbare Quellen wie Wind, Wasser oder Sonne). Bei der Umwandlung in nutzbare Energie geht stets ein gewisser Anteil verloren. Durch den Einsatz einer thermischen Batterie lässt sich dieser Prozentsatz deutlich verringern. 
• Keine Chemie: Der Betrieb einer thermischen Batterie läuft ohne wie auch immer gearteter chemischer Umwandlung ab. Das ist vorrangig einmal ein Pluspunkt in Sachen Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit. Dazu kommt der Umstand, dass die Chemiefreiheit mit einer praktischen und beeindruckenden Langlebigkeit einhergeht. Zudem sind die Geräte ausgesprochen effizient.
  

Thermische Batterie in der Praxis: Der Salzspeicher 

Für den Einsatz im Haushalt eignen sich die weiter oben vorgestellten Latentwärmespeicher besonders gut. Wirklich verbreitet sind sie noch nicht, weil die Technik bisher nicht ausgereift war. Der Fortschritt ändert diesen Umstand gerade. Salz gewinnt konstant an Bedeutung. Immer mehr Modelle dieser thermischen Batterie-Art kommen auf den Markt und sind in Privathaushalten zu finden. Warum das so ist und wo der Vorteil gegenüber klassischen Warmwasser-Speichern liegt, wird weiter unten thematisiert. 

Viele der modernen thermischen Batterien funktionieren mit Salz. Das Material kann die Energie aus der PV-Anlage gut aufnehmen und speichern. Bei Bedarf wird die Energie wieder abgegeben. Soweit nicht ungewöhnlich. Genau so funktionieren andere Geräte zur Wärmespeicherung auch.  

Die Salz-Variante hat jedoch vier große Vorteile: Effizienz, Hygiene, Kompaktheit und simple Technik. 

• Effizienz: Die Wärmeverluste sind bei der Salzvariante deutlich geringer als bei anderen Speichermethoden, wie etwa dem klassischen Warmwassersystem. So sorgen die thermischen Batterien dafür, dass der Nutzungsgrad der Solaranlage noch besser ausgereizt werden kann als früher.
  
• Hygiene: Keime und Bakterien haben es gerne warm und feucht. Kommt dann auch noch stehendes Wasser dazu, sind das perfekte Bedingungen für eine Vermehrung. Nun sind Warmwasserspeicher generell nicht unhygienisch, sonst wären sie bis heute nicht so beliebt, wie sie sind. Aber: Läuft etwas schief und wird das Wasserreservoire unbemerkt mit einem Erreger kontaminiert, fühlt sich dieser im warmen, stehenden Wasser pudelwohl. Eine Gefahr, die bei der thermischen Batterie mit Salz nicht besteht. Hier wird die Wärme nämlich nicht im Medium Wasser gespeichert, sondern eben im Salz. Erst über einen Wärmetauscher findet die Energie Ihren Weg ins Brauch- und Nutzwassersystem. Zudem bleibt bei Nichtnutzung kein Wasser im Speicher zurück, vielmehr gibt es einen konstanten Austausch. Im System selbst findet sich nur ein geringes Wasservolumen.
  
• Kompaktheit: Moderne thermische Batterien werden immer kompakter, nehmen also immer weniger Platz ein und sind somit auch für Umgebungen geeignet, in denen bisher keine Warmwasserspeicher gepasst haben. Das eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten.
  
• Simple Technik: Die Salzspeicher der neuen Generation sind zwar technisch hochwertig, das Funktionsprinzip dahinter bleibt aber simpel. So ist es auch nicht verwunderlich, dass sich der Anschluss ans Warmwassersystem sehr einfach darstellt. Dazu kommen die Geräte in der Regel bereits mit einer entsprechenden Salzfüllung beim zukünftigen Besitzer an.
  

Thermische Batterie: Fazit 

Der technologische Fortschritt hat den Sektor der erneuerbaren Energien in den letzten Jahren mehr und mehr lukrativ gemacht. Solaranlagen bringen heute mit viel weniger Materialeinsatz deutlich mehr Leistung als noch vor 10 Jahren. Dank der gesteigerten Rentabilität steigt die Beliebtheit von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen kontinuierlich an.  

Einen großen Nachteil hat die Solartechnik allerdings noch. Sie produziert oftmals dann besonders viel Energie, wenn sie gerade nicht gebraucht wird. Ist der Bedarf hingegen hoch, kann die Anlage ihn nicht decken. Genau hier helfen Speicher. Mit der thermischen Batterie drängt ein neues Gerät auf den Markt, in dem die erzeugte Wärme gelagert und aus dem sie zu einem späteren Zeitpunkt - fast verlustfrei - wieder abgerufen werden kann. Die Anlagen werden immer kompakter und leistungsfähiger. In Sachen Hygiene und Effizienz haben sie gegenüber den klassischen Warmwasserspeichern ebenfalls klar und deutlich die Nase vorn. Thermische Batterien werden den Betrieb von Solaranlagen in Zukunft noch rentabler machen. 

↑Zum Seitenanfang