Thermische Energiespeicherung beinhaltet das Erhitzen oder Kühlen eines Stoffes, um Energie für späteren Gebrauch zu speichern . Im einfachsten Fall wird dabei Wasser in Zeiten hohen Energieangebots erhitzt, gespeichert und die gespeicherte Energie später genutzt. Hierfür eignen sich Speichermöglichkeiten wie Wasser, mit Eisbrei gefüllte Tanks, Erde oder große unterirdische Wasservorkommen.
Als Technologie zur Übertragung und Speicherung von Wärmeenergie ist die Wärmespeicherung eng mit modernen Energielösungen wie Solar- und Wasserkraft verbunden. In Zeiten geringen Strombedarfs wird Kalt- oder Warmwasser erzeugt und gespeichert, um es später in Spitzenzeiten wieder abzurufen und zu verteilen. Der Speichertank, der oben und unten mit Diffusoren ausgestattet ist, bewirkt eine Schichtung des Wassers und bildet so eine Übergangszone zwischen warmem und kaltem Wasser. Die Wirtschaftlichkeit des für die Wärmespeicherung genutzten Stroms ist nachts höher als tagsüber.
Welche Arten thermischer Energie gibt es?
Die thermische Energiespeicherung nutzt verschiedene Technologien und bietet Speicherzeiten von Stunden bis Monaten. In Anwendungen der thermischen Energiespeicherung (TES) werden unterschiedliche Materialeigenschaften genutzt, die sich anhand der thermischen Mechanismen in drei Kategorien einteilen lassen: fühlbare Wärme, latente Wärme und thermochemische Wärme.
1. Die Speicherung von sensibler Wärmeenergie ist eine praktikable Option zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO₂- Emissionen , insbesondere in Wohngebäuden. Bei diesem Verfahren wird Wasser oder Gestein genutzt, um Wärme durch die Variation der Materialtemperatur zu speichern und wieder abzugeben.
2. Latentwärmespeicher speichern Energie, indem sie den Zustand des Mediums ändern, ohne dessen Temperatur zu verändern. Phasenwechselmaterialien, die in der Solartechnik und in Baumaterialien eingesetzt werden, können Wärme als latente Wärme speichern und so die Aufnahme und Speicherung überschüssiger Gebäudewärme ermöglichen.
3. Thermochemische Wärmespeicher basieren auf chemischen Reaktionen oder Sorptionsprozessen an der Materialoberfläche, die es dem Material ermöglichen, Wärme aufzunehmen oder abzugeben.
Siehe auch : Was ist Meereswärmekraftwerke (OTEC)?
Was sind die Vorteile der thermischen Energiespeicherung?
Die Speicherung thermischer Energie bietet mehrere Vorteile:
- Es senkt Spitzenbedarf und stabilisiert die Gesamtnachfrage, indem es Energie in Zeiten geringer Nachfrage speichert und in Zeiten hoher Nachfrage freigibt.
- It reduziert CO2 Emissionen und Kosten durch Optimierung der Energienutzung in wirtschaftlicheren Zeiten, in denen ein höherer Anteil erneuerbarer Energien verfügbar ist.
- It verbessert die Gesamtenergieeffizienz von Energiesystemen.
- Es spielt eine entscheidende Rolle dabei Spitzenlastkappungssysteme, bei dem Strom außerhalb der Spitzenzeiten Wärmepumpen antreibt, um Wärme oder Kälte zu erzeugen. Dabei werden kostengünstige elektrische Energie und Abwärme aus industriellen Quellen genutzt, um die Lasten im Energiesystem auszugleichen.
Siehe auch: Was ist Stauwasser in Wasserkraftwerken?
Warum ist die Speicherung thermischer Energie erforderlich?
Viele Länder setzen auf Dekarbonisierungsstrategien mit Schwerpunkt auf erneuerbare Energien und verstärkter Elektrifizierung, da sich damit Emissionsreduktionen von bis zu 90 % erzielen lassen. Die sinkenden Kosten erneuerbarer Energien unterstreichen die Bedeutung dieses Energiewandels. Die inhärente Variabilität erneuerbarer Energiequellen erfordert jedoch einen Ausbau der Energiespeicherung, um eine konstante Versorgung mit sauberer Energie in Zeiten von Schwankungen, beispielsweise bei Windstille oder geringer Sonneneinstrahlung, zu gewährleisten.
Empfehlung: Was ist ein Batteriespeichersystem (BESS)?
