Wissenschaftliche Bezüge:
Thermische Speicher nehmen eine Schlüsselrolle in der Sektorenkopplung ein, insbesondere wenn sie mit hoher Schichtungseffizienz arbeiten. Wie in der Studie von Haller et al. (2015) am SPF Rapperswil gezeigt wurde, führt eine stabile Temperaturschichtung im Speicher zu deutlich höheren Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpen, da niedrige Rücklauftemperaturen erhalten bleiben.
Auch die Analyse von Reiter et al. (2021) bestätigt, dass thermische Speicher mit zonierter Struktur nicht nur die Effizienz steigern. Im Power-to-Heat-Betrieb können sie aktiv zur Netzstabilisierung beitragen, indem sie flexible Stromtarife zur Lastverschiebung nutzen.
In der Untersuchung von Werner et al. (2022) wird dargelegt, dass die Exergieeffizienz maßgeblich durch die Durchmischung im Speicher beeinflusst wird. Jede Temperaturverwirbelung wirkt sich negativ auf den elektrischen Energieeinsatz der Wärmepumpe aus. Die Studie hebt zudem hervor, dass eine saubere Trennung der Temperaturniveaus nicht nur den thermischen Wirkungsgrad erhöht, sondern die gesamte Systemeffizienz verbessert.
Im praktischen Betrieb lässt sich das am Beispiel des „DUOLINK“-Speichers von Link3 illustrieren. Messungen am SPF Rapperswil ergaben eine Schichtungseffizienz von 83,6 % unter erschwerten Prüfbedingungen, was zu einem hocheffizienten Power-to-Heat-Einsatz führt. Auch am WPZ Wärmezentrum Buchs CH gewinnt der Speicher 2018 im Vergleichstest gegenüber einer Puffer-/Boileranlage mit 30 % Stromeinsparung. An der Hochschule Düsseldorf HSD-ZIES weist eine Vorher-/Nachher-Messung im Jahr 2024 der Link3-Technik eine 29%ige Stromeinsparung nach und bestätigt zum dritten Mal die Einsparungseffizienz im Energieverbrauch.
Die Qualität der Temperaturschichtung bestimmt demnach, wie viel erneuerbare Energie sinnvoll im Wärmebereich genutzt werden kann. In Kombination mit PV, Wärmepumpe und Smart-Meter-gesteuerter Tarifnutzung ergibt sich ein intelligentes, sektorenübergreifendes Energiesystem – wie auch von Roth et al. (2024) in aktuellen Szenarienstudien betont wurde.
Literaturhinweise:
Haller, M., Bales, C., & Streicher, W. (2015). Combistore performance and stratification in real systems. SPF Hochschule für Technik Rapperswil.
Reiter, U., et al. (2021). Flexibilitätspotenziale thermischer Speicher in Gebäuden. HLK, 72(11), 34–38.
Werner, M., et al. (2022). Einfluss der Speicherhydraulik auf die Exergieeffizienz von Wärmepumpensystemen. BWK Das Energie-Fachmagazin, 74(4), 58–64.
Roth, D., et al. (2024). Dekarbonisierung des Gebäudesektors durch Sektorkopplung. Communications Earth & Environment, 5(1), 718.
