Die Energiewende und das Haus als Energiespeicher

Ziel der Energiewende ist es, die überwiegend fossile Energieversorgung zu einer regenerativen umzuwandeln. Soll das gelingen, sind jedoch große Herausforderungen zu überwinden. Denn im Gegensatz zu fossilen Energieträgern treten erneuerbare Energien schwankend auf. Die Strahlungsenergie der Sonne kann zum Beispiel nur genutzt werden, wenn sie auch scheint. Wärme und Strom werden dagegen auch nachts oder an stark bewölkten Tagen benötigt. Eine Möglichkeit, diese Verschiebung zu überwinden, bieten Speicher. Welche Rolle spielt dabei das Haus selbst?

Warum sind Energiespeicher wichtig für die Energiewende?

Soll ein Haus mit erneuerbaren Energien beheizt werde, stehen heute verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Neben Holz- oder Umweltwärme aus der Erde bietet vor allem die Solarenergie große Potenziale. Sie ist kostenfrei verfügbar, in vielen Gebäuden nutzbar und im Gegensatz zu Holz auch dann ausreichend vorhanden, wenn sie im großen Stil eingesetzt wird. Anders als die Geothermie kann die Energie der Sonne technisch einfach gewonnen und vielfältig eingesetzt werden. Der größte Nachteil: Solarenergie tritt schwankend auf. Viel Wärme kann dabei nur dann gewonnen werden, wenn die Sonne scheint, der Himmel blau ist und das Haus die richtige Ausrichtung hat.
Sollen die Vorteile erneuerbarer Energien, wie der Solarenergie genutzt werden, ist es wichtig Überangebote auf geeignete Weise zu speichern und dann verfügbar zu machen, wenn Bedarf besteht.

Welche Arten von Energiespeichern gibt es?

Generell kann man Strom- und Wärmespeicher unterscheiden. Während thermische Energie dabei meist unkompliziert bevorratet werden kann, muss elektrische zum Speichern zunächst umgewandelt werden. Ein Beispiel sind Akkumulatoren oder Stromspeicher, in denen überschüssiger Strom in Form von chemischer Energie eingelagert wird. Der Nachteil: Die Umwandlungsprozesse sind jeweils mit Verlusten behaftet.

Beispiele für Wärmespeicher sind:

• Pufferspeicher in Heizungsanlagen
• Latent-Wärmespeicher mit phasenwechselnden Materialien

Beispiele für Stromspeicher sind:

• Batteriespeicher mit Blei- oder Lithium-Ionen-Akkumulatoren
• Pumpspeicherkraftwerke

Wie kann das Haus als Energiespeicher genutzt werden?

Geht es darum Wärme für die Gebäudebeheizung effizient zu speichern, funktioniert das neben zahlreichen technischen Komponenten auch im Haus selbst. Möglich wird das durch sogenannte schwere Bauteile – Wände oder Decken mit hohen Massen. Wie der Pufferspeicher einer Heizungsanlage können diese Bauteile thermische Energie aufnehmen und zeitversetzt an die Räume abgeben.
Eingelagert wird die Wärme dabei zum Beispiel durch die Sonne selbst – man spricht dabei von der passiven Nutzung der Solarenergie – oder über eine thermische Aktivierung der Bauteile. So ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung werden dabei Heizleitungen in Wänden oder Decken verlegt, die später mit warmem Wasser aus einer Solarthermie-Anlage durchflossen werden. Das Besondere daran ist, dass die Bauteilspeicher erst dann beladen werden, wenn die Puffer bereits voll beladen sind oder das Temperaturniveau der erneuerbaren Solarwärme zu gering ist.
Die Energie, die hier zum Beispiel am Tage eingespeichert wird, geht in der Nacht an den Raum über und heizt diesen selbst dann, wenn die Heizungsanlage bereits abgeschaltet ist.

Sinken bei hoher Wärmespeicherfähigkeit auch die Heizkosten?

Wird ein massives Gebäude als Speicher für passiv oder aktiv eingelagerte Solarwärme genutzt, können tatsächlich Heizkosten gespart werden. Denn dabei wird überschüssige und kostenfreie Wärme am Tage eingelagert, die am Abend und in der Nacht die Heizung unterstützt. Optimale Ergebnisse sind dabei allerdings nur möglich, wenn das Haus von Anfang an dahin gehend geplant wird. Das heißt, dass sowohl die solaren Einstrahlungen über transparente Flächen, als auch das Verhalten von Haus und Heiztechnik perfekt aufeinander abgestimmt werden muss. Wie das funktionieren kann, erklären wir im Beitrag passiv Heizen.

Welche Vorteile hat der Energiespeicher Haus für die Energiewende?

Wird ein Gebäude als Energiespeicher genutzt, kann die kostenfreie Energie der Sonne zum Beispiel in schweren Bauteilen eingelagert werden. Auf diese Weise kann die solare Deckungsrate erhöht und der Aufwand konventioneller Heizungsanlagen reduziert werden. Neben Einsparungen im Energieverbrauch trägt das zur Schonung fossiler Ressourcen und dem Schutz des Klimas bei.
Ein weiterer Vorteil der Wärmespeicherfähigkeit kann im Sommer genutzt werden. Denn auch hier nehmen massive Bauteile die Wärme der Sonne auf und verzögern den Temperaturanstieg am Tage. In der Nacht – wenn es draußen wieder kälter ist – geben sie die eingelagerte Wärme ab und regenerieren sich. Auf diese Weise bleibt es im Inneren angenehm kühl und der Stromverbrauch durch Klimageräte kann reduziert werden.

Im Kontext der Energiewende trägt die Speicherfähigkeit von Gebäuden also dazu bei, den Anteil regenerativer Energien an der Wärmeversorgung zu erhöhen und den hohen Strombedarf durch Klimageräte zu reduzieren.