Pufferspeicher

Der thermische Pufferspeicher entkoppelt Erzeugung und Bedarf. Er ist keine Energiequelle, sondern ein Zeitpuffer: Er nimmt Wärme auf, wenn ein Erzeuger günstig laufen kann, und gibt sie ab, wenn sie gebraucht wird. Damit bestimmt er Laufzeiten, Taktzahl und – über die Bereitschaftsverluste – auch den Nutzungsgrad der ganzen Anlage.

Kapazität

Die nutzbare Kapazität folgt aus Volumen und nutzbarer Temperaturspreizung. Ein Kubikmeter Wasser fasst je Kelvin Spreizung rund 1,16 Kilowattstunden; ein 1.000-Liter-Speicher mit 20 Kelvin Spreizung hält also etwa 23 Kilowattstunden bereit. Das ist wenig gegenüber dem Tagesbedarf eines Gebäudes und viel gegenüber der Taktdauer eines Erzeugers – genau darin liegt seine Aufgabe. Entscheidend ist deshalb nicht das Volumen allein, sondern die Spreizung: Wer den Rücklauf hoch fährt, verliert nutzbare Kapazität.

Schichtung und Verluste

Ein Speicher funktioniert nur mit sauberer Schichtung: oben heiß, unten kalt. Hohe Volumenströme, ungünstige Einspeisepunkte oder ein Kessel, der in den Speicher hinein arbeitet, zerstören sie – der Speicher wird dann durchmischt und verliert seine Wirkung. Ebenso wichtig sind die Bereitschaftsverluste, die kontinuierlich anfallen, unabhängig davon, ob Wärme entnommen wird. In der Jahresbilanz zeigt sich das darin, dass die Wärmeproduktion systembedingt etwas über dem Wärmebedarf liegt: Die Differenz sind genau diese Verluste. Bei einem Speicher mit rund zwei Kilowattstunden Verlust pro Tag summieren sie sich über das Jahr auf einige hundert Kilowattstunden.

Bewirtschaftung über Schaltschwellen

Bewirtschaftet wird der Speicher über eine Hysterese: Der Erzeuger startet, wenn der Ladezustand die Einschaltschwelle unterschreitet, und läuft bis zur Abschaltschwelle. Beide Schwellen sind in EPOS-Plan als Prozentsatz der Kapazität einstellbar und bestimmen unmittelbar Taktzahl und Laufzeit. Eine enge Spanne führt zu häufigem Takten, eine weite zu langen Laufzeiten und höheren Verlusten. Besonders deutlich wird die Wirkung im Sommerbetrieb einer Wärmepumpe: Solange der Speicher den Warmwasserbedarf deckt, bleibt die Maschine aus – im Ergebnisdiagramm sichtbar als Zyklen aus Ladephasen und Stillstand.

Zuordnung zu Erzeugern

Ein Speicher wird einem oder mehreren Erzeugern zugeordnet; damit bildet die Konfiguration die hydraulische Anbindung ab. Ob Wärmepumpe und Spitzenlastkessel denselben Speicher laden, ob der Puffer allein dem BHKW vorbehalten bleibt oder ob er im Nebenschluss nur die Spitzenlast abdeckt, hat erhebliche Folgen für Laufzeiten und Schichtung. Die gebräuchlichen Varianten sind mit Prinzipzeichnungen unter Hydraulikschemata beschrieben. Für Blockheizkraftwerke gilt als Faustwert 60 bis 100 Liter je Kilowatt thermischer Leistung, und der Puffer darf nicht vom Kessel geladen werden. Bei Wärmepumpen richtet sich das Volumen weniger an der Leistung aus als an den Anforderungen: Sperrzeiten des Netzbetreibers, Warmwasserspitzen, Abtauunterstützung und der Wunsch, PV-Überschuss thermisch zu speichern.

Speicher als Wärmequelle

Ein Pufferspeicher kann in EPOS-Plan auch die Rolle der Wärmequelle übernehmen – etwa im Booster-Konzept, bei dem die zweite Wärmepumpe den vorgewärmten Puffer als Quelle nutzt, oder bei einem Speicher, der aus Abwärme oder Solarthermie gespeist wird. Der Speicherinhalt begrenzt dann die entnehmbare Wärme; über die einstellbare Regenerationsleistung wird abgebildet, wie schnell er wieder aufgeladen wird.

Dimensionierung in der Praxis

Rechnen Sie mehrere Volumina und beobachten Sie vier Größen: Betriebsstunden und Taktzahl des Grundlasterzeugers, den Verlauf des Speicherfüllstands, die minimal erforderliche Spitzenkesselleistung und die Jahresbilanz aus Produktion und Bedarf, deren Differenz die Speicherverluste zeigt. Ein zu kleiner Speicher taktet, ein zu großer kostet Investition und Verluste, ohne Laufzeit zu gewinnen – der sinnvolle Bereich ist im Diagramm meist eindeutig zu erkennen.