Saisonale Wärmespeicher: Sonnenstrahlen sammeln für kühle Tage
Solange wir erneuerbare Energien nicht speichern können, bleiben wir auf fossile Energieträger angewiesen. Wie rasch sich saisonale Wärmespeicher verbreiten, hängt aber auch von der Akzeptanz in der Bevölkerung ab.
Die Geschichte von der Feldmaus Frederick gehört zu den Klassikern unter den Kinderbüchern. Die Erzählung beginnt damit, wie alle Mäuse eifrig Nüsse und Stroh in ihr Versteck schaffen, weil sich der Sommer langsam seinem Ende zuneigt. Alle – bis auf Frederick. Warum er denn nicht arbeite, fragen die Feldmäuse vorwurfsvoll. «Ich arbeite doch», antwortet Frederick da. «Ich sammle Sonnenstrahlen für die kalten, dunklen Wintertage.» So in etwa, gut, ein bisschen weniger poetisch, lässt sich auch die Funktion saisonaler Wärmespeicher zusammenfassen.
Trotz grossem Potenzial bisher nur selten im Einsatz
Saisonale Wärmespeicher lagern überschüssige Wärmeenergie der Sommermonate ein, um sie im Winter wieder zum Heizen freizugeben. Sie können umgekehrt auch Kälteenergie speichern, die in der heissen Jahreszeit dann der Kühlung von Gebäuden dient. Damit gleichen sie einen entscheidenden Nachteil aus, den Sonne und Wind heute gegenüber fossilen Energieträgern haben: die starken saisonalen Schwankungen in Bezug auf Produktion und Nachfrage. Wenn es um ein effizientere Nutzung von erneuerbaren Energien geht, spielen saisonale Wärmespeicher also eine massgebliche Rolle.
Trotz ihres grossen Potenzials werden saisonale Wärmespeicher in der Schweiz heute kaum eingesetzt.
Oder besser: Sie könnten eine massgebliche Rolle spielen. Denn trotz ihres grossen Potenzials werden saisonale Wärmespeicher in der Schweiz heute kaum eingesetzt, wie es in einer Studie der Universität Bern und der Hochschule Luzern heisst. Dabei seien saisonale Schwankungen nicht zuletzt in der Schweiz besonders ausgeprägt.
Neben dem grossen Bedarf nach Heizenergie im Winter dürfte künftig auch das Bedürfnis nach Kühlung in den Sommermonaten ansteigen. Das schreiben Rebeka Sträter, Richard Lüchinger und Guillaume Zumofen in der im März 2025 in der Fachzeitschrift Energy Research & Social Science publizierten Arbeit. Ganz anders etwa gehen Dänemark oder die Niederlande vor: Dort sind entsprechende Technologien bereits erfolgreich in das nationale Energiesystem integriert.
Akzeptanz von Wärmespeichern im Haushalt oder im Quartier
Viele Menschen in der Schweiz haben also noch gar nie von saisonalen Wärmespeichern gehört oder wissen nur wenig darüber. Wie rasch sich neue Technologien verbreiten, hängt aber stark davon ab, ob die Gesellschaft diese überhaupt kennt und wie sie diese wahrnimmt, betonen die Forschenden aus Bern und Luzern. Sie wollten deshalb besser verstehen, wie es um die anfängliche Akzeptanz der verschiedenen Typen saisonaler Wärmespeicherung bestellt ist.
Saisonale Wärmespeicher sind ein sehr heterogenes Feld: Es gibt nicht nur sehr unterschiedliche Speichertypen, sondern diese befinden sich auch in verschiedenen Entwicklungsstadien. Während einige Technologien bereits marktreif sind, stehen andere noch am Anfang.
Für die Studie haben sich die Forschenden auf fünf Speichertypen beschränkt, die diese Bandbreite aus ihrer Sicht am besten abbilden: Wasserspeicher, Bohrlochspeicher, Eisspeicher und saisonale Latentwärmespeicher sowie thermochemische Speicher. (Eine ausführliche Erläuterung der wichtigsten saisonalen Wärmespeicher findet sich in unserem Beitrag «Saisonale Wärmespeicher».)
Technologien für die saisonale Wärmespeicherung stellen wir im Beitrag «Saisonale Wärmespeicher» vor. (Collage: EnEx)
Speichertypen werden unterschiedlich beurteilt
Für die Studie wurden die knapp 600 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zuerst über bestimmte Wärmespeichertypen informiert, um sich dann ein erstes Urteil zu den neuen Technologien zu bilden. Im Zentrum standen dabei die Akzeptanz auf Haushalts- sowie auf Stadtteilebene. Die Teilnehmenden mussten folgende Fragen beantworten:
Wie wahrscheinlich wäre es, dass sie bei der Renovation ihres Zuhauses beziehungsweise dem Ersatz der Heizungsanlage einen saisonalen Wärmespeicher installieren würden?
Wie gross wäre die Bereitschaft, den Bau einer grösseren Anlage zu unterstützen, wenn damit ein ganzer Stadtteil oder sogar eine ganze Gemeinde oder Region mit Energie aus saisonalen Wärmespeichern versorgt werden könnte?
Es zeigt sich: Obwohl viele Befragte vor der Teilnahme an der Studie nichts oder nur wenig über saisonale Wärmespeicher wussten, fällt schon die anfängliche Akzeptanz der verschiedenen Technologien recht unterschiedlich aus.
Akzeptanz für Wassertank- und thermische Energiespeicher in Bohrlöchern am grössten
So stossen zum Beispiel Wassertank-Energiespeicher und thermische Energiespeicher in Bohrlöchern in der Studie auf die grösste Akzeptanz. Sträter, Lüchinger und Zumofen vermuten, dass diese Speichertypen anderen, weit verbreiteten Technologien in der Schweiz am nächsten kämen und der Bevölkerung deshalb vertrauter seien als andere. Wasser und Gestein beziehungsweise Erde würden als natürliches und sicheres Speichermaterial wahrgenommen.
«Heizen mit Eis» sorgt für etwas Verwirrung
Es gibt jedoch eine Ausnahme: Obwohl auch Eisspeicher zur Kategorie natürliches und für Mensch und Umwelt unbedenkliches Speichermedium gezählt werden dürften, werden sie von den Befragten skeptischer beurteilt als Wasser- und Bohrlochlösungen. Die Vorstellung von «Heizen mit Eis» habe die Befragten möglicherweise verwirrt, erklären sich die Forschenden den überraschenden Befund. So schnitten Eisspeicher sogar schlechter ab als saisonale Latentwärmespeicher. Und das, obwohl beide demselben Speichertyp angehörten und Eisspeicher heute sowohl aus technischer als auch ökonomischer Sicht die fortschrittlichere Form saisonaler Wärmespeicherung darstellen würden. «Eisspeicher weisen eine höhere Energiedichte auf und benötigen weniger Volumen als viele saisonale Latentwärmespeicher.»
Thermochemische Speicher werden skeptischer beurteilt
Auch thermochemische Speicher weisen eine hohe Energiedichte auf und geringe Energieverluste. Sie sind deshalb aus technischer Sicht ebenfalls eine attraktive Lösung, wie es in der Studie heisst. Unter den Befragten fällt die Begeisterung jedoch deutlich weniger gross aus. Thermochemische Lösungen würden mit höheren Investitionskosten und grösseren Sicherheitsbedenken in Verbindung gebracht, erklären die Forschenden. Kostspielige und komplexe Technologien verbreiten sich generell langsamer als andere.
Soziale Akzeptanz und Potenzial hängen nicht zusammen
«Ein aus technischer Sicht vielversprechender Speichertyp stösst nicht zwingend auch auf entsprechende gesellschaftliche Akzeptanz», kommen Sträter, Lüchinger und Zumofen in ihrer Arbeit zum Schluss. Umso wichtiger sei es, den Wissensstand, die Wahrnehmung und das Vertrauen der Bevölkerung in neue Technologien von Anfang an zu berücksichtigen und die Gesellschaft früh einzubinden. Nur so können saisonale Wärmespeicher einen massgeblichen Beitrag zur Energiewende leisten und die Verbreitung erneuerbarer Energien vorantreiben.
Ein technisch vielversprechender Speicher stösst nicht zwingend auf entsprechende gesellschaftliche Akzeptanz.
Der Beitrag, den saisonale Wärmespeicher an die Energiewende leisten könnten, und der derzeitige Wissensstand der Bevölkerung stünden heute in einem groben Missverhältnis, betonen die drei Studienverantwortlichen. Das heisse aber auch: Neue Informationen können einen entscheidenden Einfluss auf die Wahrnehmung und Bereitschaft der Bevölkerung haben, saisonalen Wärmespeichern eine Chance zu geben. Entsprechend sorgfältig sollte die Wissensvermittlung vorgenommen werden.
In einer zweiten, mit der oben erwähnten Studie verwandten Arbeit nehmen Guillaume Zumofen und Rebeka Stärker gemeinsam mit Isabelle Stadelmann-Steffen das Wie der Informationsvermittlung unter die Lupe. Sie vermuten: Die Akzeptanz von saisonalen Wärmespeichern wird nicht nur von deren objektiven Eigenschaften beeinflusst. Es spielt auch eine Rolle, auf welche Weise Funktion und Nutzen von Wärmespeichern transportiert werden.
Das Forschungsteam der Universität Bern stellte entsprechend fest: Wenn die Studienteilnehmenden mit einem Video über verschiedene Speichertypen informiert werden, werden diese als nützlicher wahrgenommen, als wenn das Wissen dazu als Text vermittelt wird. Ebenso reduzieren Videos die empfundene Komplexität neuer Technologien, was ebenfalls zu einem grösseren wahrgenommenen Nutzen beiträgt.
Gerne möchte ich Sie auf unsere Experimente zur Wärmespeicherung in Sand aufmerksam machen, die inzwischen zur Realisierung eines funktionstüchtigen Prototyps geführt haben.
Ausgangslage:
In der Schweiz werden zunehmend Photovoltaikanlagen gebaut. Gleichzeitig sinkt die Vergütung für eingespeisten Strom – was nachvollziehbar ist, da die Speicherung von Elektrizität technisch und wirtschaftlich aufwendig ist.
Ansatz:
Elektrischer Überschussstrom wird direkt in Wärme umgewandelt und in einem zylinderförmigen Eisen-Sand-Speicher gespeichert.
Der Sand dient dabei sowohl als Speichermedium wie auch als thermische Isolation. Die gespeicherte Wärme wird zeitverzögert über einen umlaufenden Wärmetauscher abgeführt und kann bedarfsgerecht genutzt werden.
Da ein grosser Anteil des Stromverbrauchs heute für Wärmeerzeugung eingesetzt wird, kann der Einsatz von Sandbatterien einen direkten Beitrag zur Brennstoffeinsparung und zur Überbrückung energiearmer Perioden leisten.
Die Anlage kann bei Interesse besichtigt werden.
Weitere Informationen: https://sandbatterie.ch
Freundliche Grüsse
Robert Hofer
Kommentare: Was denken Sie?
Robert Hofer
Vor 2 Wochen
Guten Tag
Gerne möchte ich Sie auf unsere Experimente zur Wärmespeicherung in Sand aufmerksam machen, die inzwischen zur Realisierung eines funktionstüchtigen Prototyps geführt haben.
Ausgangslage:
In der Schweiz werden zunehmend Photovoltaikanlagen gebaut. Gleichzeitig sinkt die Vergütung für eingespeisten Strom – was nachvollziehbar ist, da die Speicherung von Elektrizität technisch und wirtschaftlich aufwendig ist.
Ansatz:
Elektrischer Überschussstrom wird direkt in Wärme umgewandelt und in einem zylinderförmigen Eisen-Sand-Speicher gespeichert.
Der Sand dient dabei sowohl als Speichermedium wie auch als thermische Isolation. Die gespeicherte Wärme wird zeitverzögert über einen umlaufenden Wärmetauscher abgeführt und kann bedarfsgerecht genutzt werden.
Da ein grosser Anteil des Stromverbrauchs heute für Wärmeerzeugung eingesetzt wird, kann der Einsatz von Sandbatterien einen direkten Beitrag zur Brennstoffeinsparung und zur Überbrückung energiearmer Perioden leisten.
Die Anlage kann bei Interesse besichtigt werden.
Weitere Informationen: https://sandbatterie.ch
Freundliche Grüsse
Robert Hofer