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Hochtemperaturspeicher

Kavernenspeicher in einem Salzstock. Hochtemperatur Flüssigsalzspeicher würden ähnlich aussehen. Quelle: BGR.

Zu Hochtemperaturspeicher sind Wärmespeicher mit deutlich höheren Temperaturen als es ansonsten bei Sondenspeichern oder Aquiferspeichern (ATES) üblich ist. Die Speicherung definiert sich ja in allen Speichern unter Anderem über die Temperaturdifferenz zur Umgebung. Tiefer liegende Speicher habe schon daher tendenziell höhere Temperaturen.

Liegen die Temperaturen eines Speichers unterhalb der Temperaturen, die eine direkte Nutzung zulassen, so müssen diese nach der Ausspeicherung der Wärme durch Wärmepumpen auf ein nutzbares Niveau angehoben werden. Bei größeren Tiefen und demensprechend höheren Temperaturen sind hierzu Hochtemperatur-Wärmepumpen nötig. Erst deren Verfügbarkeit macht die Technologie von Hochtemperatur-Wärmespeichern für diesen Anwendungsfall möglich.

Höchsttemperatur-Speicher

Zu den Hochtemperaturspeichern gehören auch die Höchsttemperaturspeicher, die nach der Ausspeicherung der Wärme eine Stromerzeugung ermöglichen. Diese ist zwar grundsätzlich ab ca. 115 ºC möglich (ORC), jedoch werden bei höheren Temperaturen (500 - 700ºC) wesentlich bessere Wirkungsgrade erreicht und es können übliche Wasserdampfturbinen verwendet werden. Hier kann insbesondere an eine Speicherung in Salzstöcken in Norddeutschland gedacht werden, wobei zu beachten ist, dass Steinsalz (bei 1Bar) bei 801 ºC schmilzt. Das Aufschmelzen sollte wahrscheinlich aus technischen Gründen vermieden werden, es sei denn, der Speicher ist von vorn herein als Latentwärme-Seicher geplant.

Bedeutung in der Energieversorgung

Im Design einer nachhaltigen Energieversorgung spielen Speicher eine besondere Rolle. Sie sind notwendig, um (teilweise fluktuierende) Bereitstellung und Bedarf von Energie aneinander anzupassen. Da verschiedene Energieformen ineinander umgewandelt werden können, wenn auch vielfach mit unvermeidbaren Verlusten (Carnot) ist es nötig auch die Speicherarten sorgfältig anzupassen. Mechanische Speicher (Druckluft etc.), Stromspeicher (Batterien, Pumpspeicherkraftwerke) sind die wertvollsten, aber auch die bei Weitem teuersten Speicher. Es ist unsinnig, Strom als Strom zu speichern, wenn diese Energie letzlich nur  als Wärme genuzt werden soll. Hier sind dann Wärmespeicher um ein Vielfaches wirtschaftlicher.

Der Wert der Wärmespeicherung ist abhängig von der Temperatur, mit der die Wärmeenergie gespeichert wurde und von der Temperaturspreizung. Aus diesem Grund kommt Hoch- und Höchsttemperatur-Speichern eine besondere Bedeutung zu.

Literatur

Rundel, P., Benedikt Meyer, Martin Meiller, Inge Meer, Robert Daschner, Michael Jakuttis, Matthias Franke, Samir Binder, Andreas Hornung: Speicher für die Energiewende, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT