Solarenergie lange speichern: Diese Möglichkeiten gibt es

Die Sonneneinstrahlung auf das eigene Hausdach zu nutzen, um daraus Strom oder Wärme zu erzeugen, ist eine gute Idee, wenn man von fossilen Energieträgern loskommen möchte. An sonnigen Tagen kann man auf diese Weise seinen Eigenbedarf oft vollständig decken.

An weniger sonnigen wird es schwierig, wenn man nicht mit einem Speicher vorgesorgt hat. Für das Überbrücken weniger Tage gibt es mehrere Optionen, aber auch das Mitnehmen von Überschüssen aus dem Sommer bis in den Winter ist möglich.

Heizstäbe

"Beim Speichern von Strom hat man 3 bis 4 Möglichkeiten", erklärt Johannes Kathan vom Center for Energy des Austrian Institute of Technology (AIT). "Am meisten verbreitet sind elektrische Heizstäbe, die Photovoltaik-Strom für die Warmwasseraufbereitung verwenden."

Im Prinzip läuft das wie bei einem Elektroboiler ab. Der Strom selbst lässt sich dadurch nicht speichern, aber die Wärme kann man im besten Fall ein paar Tage lang zum Heizen oder Duschen nutzen. Selbst bei guter Dämmung verlieren Wasserspeicher aber ein bis 2 Grad pro Tag. Diese Form der Energiespeicherung ist dafür die günstigste. Heizstäbe gibt es schon um 300 Euro.

Batterien

"Ein Ansatz, der immer populärer wird, ist der Batteriespeicher", sagt Kathan. Heimspeicher für den Wohnbau dienen meist dazu, tagsüber produzierten Strom auch in der Nacht nutzbar zu machen. Lithium-Ionen-Akkus haben sich hier aufgrund ihrer hohen Effizienz und Lebensdauer gegenüber anderen Technologien, wie Blei-Akkus, durchgesetzt.

Daneben gibt es noch weitere Batterieformen, die derzeit aber nur Nischen besetzen. Am Markt noch kaum vorhanden, aber wegen ihrer Recyclingfähigkeit und Verwendung weniger kritischer Rohstoffe interessanter, werden Salzwasserbatterien. Lithium-Ionen-Batterien kosten zwischen 1.100 und 2.100 Euro pro Kilowattstunde. Ein 4-Personen-Haushalt in Österreich verbraucht etwa 10 Kilowattstunden pro Tag. Die saisonale Speicherung macht bei diesen Kosten wenig Sinn.

Noch nicht da: Wasserstoff

Eine Alternative zu Heimspeichern seien die Batterien von Elektroautos. Daheim produzierter Photovoltaik-Strom kann auf diese Weise gespeichert und in Mobilität umgewandelt werden.

Wasserstoffspeicher für Privathaushalte sind derzeit erst in Entwicklung. Photovoltaik-Strom könnte künftig mittels Elektrolyseuren in Wasserstoff umgewandelt, potenziell für lange Zeit gespeichert und bei Bedarf mittels Brennstoffzelle wieder zu Strom werden.

Die Speicherung von Strom über Monate hinweg ist also momentan noch sehr schwierig. Die meisten Technologien zielen darauf ab, den Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Strom zu erhöhen, weil sich eine Einspeisung ins allgemeine Stromnetz kaum auszahlt. Beim Mitnehmen von Wärme vom Sommer in den Winter gibt es dagegen praktikablere Lösungen.

Eisspeicher

Eine davon ist etwa ein Eisspeicher. Er besteht aus einem großen Wasserbehälter mit einem verschlungenen Rohrsystem im Inneren. Dieses ist an eine Wärmepumpe angeschlossen, die dem Wasser Temperatur entzieht, um damit zu Heizen und Warmwasser im Haus zu erzeugen. Das Wasser vereist. Durch die Kombination mit einer Solarthermieanlage kann es aber flüssig gehalten werden, wodurch die Wärmepumpe im Winter weiter Wärme herausziehen kann. Im Sommer wird der Eisspeicher umgekehrt dazu genutzt, um das Haus zu kühlen.

Wärme saisonal übertragen lässt sich auch mit chemischen Speichern, erklärt Hackstock. Dabei werden die Eigenschaften bestimmter Materialien, etwa Silicagel, Metallhydrite oder Zeolithe, ausgenutzt, die bei Wärmezufuhr ihren Zustand verändern und bei Bedarf auch wieder Wärme abgeben können. Derartige Produkte gibt es aber am Markt für Privathaushalte noch nicht.

Erdspeicher

Sehr wohl anlegen lassen sich Erdspeicher. Dabei werden etwa Löcher für Erdsonden gebaut. Durch Solarthermieanlagen erzeugtes warmes Wasser wird über sie tief in den Boden geleitet. Das Erdreich nimmt die Wärme auf und kann sie über Monate hinweg speichern. Auch stehendes Grundwasser eignet sich dafür (Aquiferspeicher). "Dort unten kann die Wärme nicht aus", sagt Roger Hackstock, Geschäftsführer des Verbands Austria Solar. Am effizientesten funktioniere die Methode, wenn ganze Erdsondenfelder mit mehreren Bohrungen gebaut werden. In der Tiefe bilde sich dadurch eine stabile Wärmeblase.

In den meisten Fällen werden Erdsonden in Kombination mit Wärmepumpen eingesetzt. Es gibt aber auch Fälle, in denen ein direkter Wasseraustausch stattfindet. Ein Nachteil von Erdsonden ist, dass ihre Installation recht kostspielig ist. "Für das Eigenheim ist das eine Sportwagenlösung", meint Hackstock. Besser sei, wenn größere Wohnanlagen oder gar ganze Siedlungen damit ausgestattet werden. Alternativ lassen sich Erdspeicher auch in geringerer Tiefe, etwa einen Meter unter dem Garten um ein Haus herum, errichten. Sie haben allerdings einen geringeren Wirkungsgrad.

Bauteilaktivierung

Eine weitere Möglichkeit, Wärme möglichst lange zu speichern, sei die Bauteilaktivierung. Dabei werden Heiz- oder Kühlleitungen in den Böden, Decken und Wänden integriert. "Dadurch hat man einen riesigen Speicher und diese Bauteile verändern ihre Temperatur nur sehr träge", meint Hackstock. Versuche hätten gezeigt, dass sich die Temperatur in Häusern mit Bauteilaktivierung nach abgestellter Heizung innerhalb von 5 Tagen nur um 2 Grad Celsius verringere. Auch die Möglichkeit, mit diesem System zu kühlen, habe dazu beigetragen, dass die Bauteilaktivierung bei immer mehr Neubauprojekten umgesetzt wird. Nachrüsten könne man Häuser damit aber nicht.

An der Weiterentwicklung von Speichertechnologien wird aus Gründen des Klimaschutzes und Bestrebungen zu mehr Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern intensiv geforscht. In Österreich haben sich mehrere Institutionen zusammengeschlossen, um im Rahmen der Speicherinitiative des Klima- und Energiefonds an neuen Technologien zu tüfteln.