Erdspeicher können Solarthermie-Defizite beheben

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Die Solarthermie hat ein saisonales Problem. "Nachdem die Solareinstrahlung zurückgegangen ist, sinken die Temperaturen im Kollektor, das Gas kondensiert und Druck und Temperatur in der Anlage sinken. Auf diese Art und Weise werden Schäden zwar vermieden, aber die Überschüsse nicht gespeichert oder genutzt. Abhilfe würde der Einsatz eines größeren Warmespeichers … schaffen", beschreibt diese technische Limitierung Springer Vieweg-Autor Michael Sterner in seinem Buchkapitel Speicherbedarf in der Wärmeversorgung auf Seite 156.

In Worten: Wenn die Sonne am meisten scheint, nämlich im Sommer, oder tagsüber ist der Bedarf an Solarthermie am geringsten. Wenn sie am wenigsten scheint, im Winter, ist sie am höchsten.

Seit 40 Jahren entwickelt

In Zahlen: Im Mai bis September werden 65 Prozent der eingestrahlten Solarenergie in Wärme umgewandelt – gerade dann, wenn sie kaum benötigt wird. Von Oktober bis April fallen hingegen 65 Prozent des hauptsächlichen Wärmeverbrauchs an, der solare Deckungsanteil beträgt dann nur 7 Prozent.

Das Problem ist lange bekannt. Schon vor 40 Jahren wurden in Schweden Erdspeicher entwickelt. Sie bestehen meist aus einem ins Erdreich eingelassenen und abgedeckten Wasserbecken. Das Wasser wird im Sommer erwärmt. In der Übergangszeit, insbesondere im Herbst und Winter, wird die Wärme dann in ein Wärmenetz abgegeben. In Dänemark wurde die Methode verfeinert. In Voljens heizt so eine 17.500 Quadratmeter große Solarthermieanlage einen 200.000 Kubikmeter fassenden Erdwärmespeicher auf. Dieses System ist das größte seiner Art.

Doch auch in Deutschland wird an Erdwärmespeichern gearbeitet. Bereits vor 20 Jahren wurde in Neckarsulm-Amorbach ein Erdspeicher installiert. Allerdings beruht er nicht auf der Technologie eines Wasserbeckens, sondern besteht aus 168 Erdsonden, die insgesamt 20.000 Kubikmeter fassen. Derzeit, so eine Schätzung von Gerold Hesse vom Jena Geos Ingenieurbüro GmbH sowie Enrico Scholz von IAB Weimar gGmbH, bestehen in Deutschland elf solcher Projekte. Sie nutzen das Gestein im Untergrund durch vertikal oder schräg verlaufende Bohrungen, die mit denen einer Wärmepumpe vergleichbar sind. Sie werden dabei ebenfalls von einem Fluid durchflossen.

Prinzip Wärmepumpe

Eine weitere Möglichkeit für Erdwärmespeicher sind Aquifer-Wärmespeicher. Sie nutzen das Wasser von Grundwasserleitern und Wasserzirkulation zwischen Förder-und Schluckbrunnen. Dabei funktionieren sie wie eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Das offene System hat einen Wirkungsgrad von 70 Prozent.

"Thermische Energiespeicher ermöglichen also einerseits die verstärkte Einbindung erneuerbarer Energien im Wärmebereich und erhöhen andererseits die Energieeffizienz der Wärmebereitstellung", beschreiben den großen Vorteil auch der Erdspeicher die Springer Vieweg-Autoren Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link und Joachim Fischer in ihrem Buchkapitel Energiespeicher auf Seite 739.