Alternative Stromspeicherung

Teuere Akkus hinterlassen einen großen ökologischen Fußstapfen. Als Hausbesitzer suchen Sie daher nach Alternativen intelligenter Speicherung solchen Stroms, den Sie bei Verfügbarkeit nicht nutzen wollen oder können. Derartige Elektrizität liefern etwa PV-Anlagen recht häufig.

Dann lässt sich die im gelieferten Strom enthaltene Energie als erhöhte Wassertemperatur speichern. Ungiftiges Wasser als bevorzugtes Speichermedium für Wärme zeigt sich obendrein chemisch stabil. Weiterhin verliert es seine Eigenschaften nicht nach zahllosen Erwärmung-Abkühlung-Zyklen. Zudem verfügt Wasser über eine recht hohe Wärmekapazität im Vergleich zu Medien mit ähnlichen Eigenschaften.

Entsprechend erhitzen Sie beispielsweise Brauchwasser mit Heizstäben und speichern es in Tanks als Warmwasser für Haushalte. Im weiteren Sinne ließe sich jenes erwärmte Wasser auch zur Raumheizung gebrauchen.

Gewöhnliche Warmwassertanks nehmen zum Beispiel 200 Liter auf, was dem nutzbaren Volumen durchschnittlicher Badewannen entspricht. Solch ein Tank sei komplett gefüllt mit Wasser zu noch 30 Grad Celsius. 40 Grad sollen für ein recht warmes Vollbad reichen. Dann benötigt die Erwärmung des Tankinhalts also 200 kg * 4,2kJ/kg/°C * 10°C = 8.400 kJ bzw. 8.400 kJ / 3.600 kJ/kWh = 2 1/3 kWh.

Als Grenzwert interessiert, wie viel Energie jene maximale Füllmenge überhaupt speichern kann. Bei üblichen Druckverhältnissen gehen wir also von Wasser zu nahezu null Grad Celsius aus und erhitzen es bis fast zum Verdampfen bei 100 Grad. Nehmen wir vereinfacht volle 100 Grad Temperaturdifferenz an. Dann enthält der Tank nach Erwärmung seines Inhalts also zehn Mal mehr Energie als im obigen Beispiel, mithin 23 1/3 kWh maximale Speicherkapazität. Realistische Temperaturdifferenzen um die 50 Grad geben mithin noch stets gut zehn kWh Kapazität.

Ein durchschnittlicher deutscher Haushalt zu vier Personen verbraucht im Jahr 4.000 kWh Strom, also gut zehn Kilowattstunden je Tag. Eine passend dimensionierte PV-Anlage liefert diese Energiemenge auch im Schnitt. Damit lässt sich an besonders sonnigen Tagen selbst die doppelte Menge von 20 kWh sinnvoll aufteilen auf den Tagesverbrauch von 10 kWh und die realistische Speicherkapazität von 10 kWh.

In Deutschland liegt der tägliche Warmwasserverbrauch bei 50 Litern je Person. Gehen wir einmal von klassischen Familien mit einem größeren Kind aus und rechnen also mit einem Haushalt von drei Personen zu 150 Litern Tagesverbrauch warmen Wassers.

Im Jahresschnitt liegt kaltes Leitungswasser bei etwa zehn Grad Celsius. Gehen wir vom kurzen heißen Abspülen von Geschirr über Legionellen tötende 60 Grad und warmes Duschen zu 40 Grad zu lauwarmem Händewaschen bei zwanzig Grad aus. Im Schnitt liegen wir dann bei gut 40 Grad angesichts der beim Duschen größtenteils genutzten Wassermenge.

Also erwärmt jener fiktive Haushalt täglich 150 Liter um 30 Grad, was 5 1/4 kWh sinnvoll nutzbarer Stromspeicherkapazität entspricht.

Allerdings benötigen wirksame Warmwasserspeicher gute Wärmedämmungen. Diese simple Investition erspart jedoch technisch deutlich aufwendigere und damit teurere Vorrichtungen wie etwa Akkumulatoren hoher Kapazität, die sich zudem verbrauchen.

Fazit

Für durchschnittliche Situationen bieten handhabbare Wassermengen sowohl ausreichende als auch sinnvoll nutzbare Speicherkapazitäten für elektrische Energie. Insgesamt empfiehlt sich Ihnen Stromspeicherung per Wassererwärmung also durchaus als prüfenswerte Alternative zu komplexeren Speicherverfahren.