Solaranlagen liefern nachts keinen Strom. Windräder stehen ohne Wind still. Das Angebot an erneuerbaren Energien ist nicht konstant, sondern fluktuiert je nach Jahreszeit - und sogar im Verlauf eines Tages. Wird die Nachfrage mit regenerativen Energieträgern nicht gedeckt, müssen zurzeit noch Gas- und Kohlekraftwerke einspringen. Um die Energiewende erfolgreich umzusetzen, werden dringend kostengünstige Stromspeicher benötigt. Technische Möglichkeiten gibt es hinreichend. So setzt die Energiebranche schon seit Jahrzehnten Pumpspeicherkraftwerke ein, bei denen bei Stromüberschuss gewaltige Mengen Wasser aus einem Tal in einen Stausee gepumpt werden. Bei Strombedarf wird das Wasser abgelassen, treibt dabei Turbinen an und produziert Strom.
Das Solar-Institut Jülich (SIJ) und der Fachbereich Bauingenieurwesen der FH Aachen verfolgen seit einigen Monaten einen anderen, dezentralen Ansatz: Im Rahmen des gemeinsamen Projekts BiStro (kurz für: Bauwerksintegrierte thermische Speicherung für das Lastmanagement von Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energiequellen) arbeitet ein fachübergreifendes Wissenschaftlerteam an einer wirksamen Kopplung von Strom- und Wärmemarkt. „In den aktuellen Diskussionen zur Energiewende wird oft übersehen, dass der deutsche Wärmemarkt mit einem energetischen Umsatz von 1500 TWh/a etwa drei Mal so groß ist wie der Strommarkt“, sagt der Direktor des SIJ, Prof. Dr. Ulf Herrmann. Das Projektteam entwickelt deshalb Modelle, die mit Wärmepumpen beheizte und mit thermischer Speicherfähigkeit ausgestattete Gebäude als Energiespeicher darstellen. Das Prinzip: Bei einem Überangebot an Strom werden die Solltemperaturen in den Häusern etwas erhöht und Energie in Form von Wärme in den Gebäuden zwischengespeichert. Bei Strombedarf wird die Wärme wieder abgegeben und es wird Strom erzeugt. Entladen wird der Speicher dann, wenn Wärmebedarf im Haus besteht. Die Betrieb der Wärmepumpe richtet sich demnach nicht wie üblich nach dem Heizbedarf, sondern nach dem Stromangebot im Netz. Dadurch wird das Konzept deutlich effizienter als bei einem Einsatz eines konventionellen Warmwasserspeichers. Als Speicher testen die Wissenschaftler verschiedene Latentwärme-Speichermaterialien (Phase Change Material - PCM). Am besten, so die Wissenschaftler, lassen sich die Latentwärmeplatten in Gebäuden mit Flächenheizungen, etwa Deckenheizung oder Betonkerntemperierung, integrieren.
„Der Ansatz ist vielversprechend, es gilt jedoch so einige technische Hürden zu nehmen und das Modell über den Lebenszyklus wirtschaftlich attraktiv zu machen“, so Prof. Herrmann. In Anbetracht der hohen Anzahl zukünftig durch Wärmepumpen beheizter Gebäude - der Marktanteil im Neubau liegt heute bei rund 25 Prozent – blickt er zuversichtlich in die Zukunft. „Bei einem erfolgreichem Projektabschluss steht dem Markt beziehungsweise den beteiligten gewerblichen Partnern ein System zur Verfügung, mit dem einerseits eine hohe negative Regelleistung dezentral aktiviert und andererseits eine passive Speicherkapazität von einigen 100 GWh zum Ausgleich von Schwankungen der erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt werden kann“, so Prof. Herrmann.
Gefördert wird das Projekt BiStro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); der Förderzeitraum beträgt drei Jahre. l Stefanie Erkeling