Energieautark dank Wärmepumpen und fortschrittlicher Speichertechnologie
In Zeiten der Energie- und Wärmewende steht die dezentrale Produktion von Strom, Wärme und Kälte im Zentrum des Geschehens. Dies bedeutet, dass Energie immer häufiger dort erzeugt wird, wo sie direkt benötigt wird. Dabei spielen Wärmepumpen und Speicher eine entscheidende Rolle. In diesem Beitrag wird die zentrale Bedeutung von elektrischen und thermischen Speichern sowie elektrischen und Sorptions-Wärmepumpen in diesem Zusammenhang beleuchtet. Diese Technologien sind nicht nur Energieumwandler, sondern bieten auch vielfältige Möglichkeiten zur nachhaltigen Energieversorgung. Als Wärmequellen werden Wasser (zum Beispiel in Form von Grundwasser, See- und Meerwasser sowie Abwasser), Luft (als Außenluft, als Abluft oder Abwärme) oder Erdwärme genutzt.
Ein wichtiger Aspekt der dezentralen Energieversorgung sind elektrische und thermische Speicher. Diese ermöglichen es, überschüssige Energie zu speichern und sie später dann abzurufen, wenn der Bedarf besteht. Elektrische Speicher spielen eine entscheidende Rolle bei der Integration von Ökostrom in das Energiesystem. Sie ermöglichen es, den erzeugten Strom dann zu nutzen, wenn er am dringendsten gebraucht wird.
Wärmepumpen sind wahre Alleskönner in der dezentralen Energieproduktion und einer der wichtigsten Eckpfeiler der modernen Energiekonzepte. Sie können nicht nur erneuerbare Wärme erzeugen, sondern auch Kälte für die Klimatisierung von Gebäuden bereitstellen. Diese vielseitigen Geräte sind in der Lage, Wärme von niedrigerem auf höheres Temperaturniveau zu heben und können so für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Bereits realisierte Projekte belegen, dass eine weitgehende Unabhängigkeit von fossilen Energien für die Beheizung, Kühlung sowie die Bereitstellung von Brauchwasser in Häusern, Wohngebieten, Siedlungen, Quartieren oder ganzen Städten erzielt werden kann. Dies wird durch die folgenden Beispiele eindrucksvoll veranschaulicht.
In verschiedenen Gebieten der Stadt Jena werden innovative Ansätze zur nachhaltigen Strom- und Wärmeversorgung entwickelt. Dies beinhaltet die strategische Verteilung von elektrischen Großspeichersystemen sowie Photovoltaik- und Solarthermieanlagen innerhalb des Stadtgebietes. Die Integration erfolgt über eine virtuelle Plattform, die diese Systeme miteinander vernetzt. Ein Reallabor in Hamburg bietet ein effizientes Beispiel für die effiziente Verknüpfung von Wärme, Strom und Mobilität. Dabei spielt die regenerative Wärmeversorgung eine entscheidende Rolle, ergänzt durch den Einsatz von Wärmepumpen, Power-to-Heat-Anlagen und saisonalen Speichern. Das Ziel ist eine CO2-neutrale Energieversorgung. Ein weiteres Projekt in Dänemark kombiniert Solarwärme, einen großen thermischen Speicher, eine Wärmepumpe und eine Dampfturbine, um ganzjährig Wärme, Kälte und Strom zu erzeugen und zu speichern.
In der Schweiz nutzt die Coop-Genossenschaft als einer der größten Detailhandels- und Großhandelsunternehmen eine große PV-Anlage und einen Eisspeicher, um überschüssigen solar erzeugten Strom nachts für die Kühlung von Lebensmitteln ohne Kälteanlage zu verwenden.