Grundlagen/Pufferspeicher

Ein Pufferspeicher entkoppelt Wärmeerzeugung und Wärmebedarf: Er speichert heißes Wasser zwischen und gibt es zeitversetzt wieder ab. Damit kann ein Erzeuger unabhängig vom Momentanbedarf laufen – mit längeren Laufzeiten, weniger Takten und mehr Raum für schwankende Quellen wie Solarthermie.

Funktionsprinzip

Gespeichert wird die Wärmekapazität des Wassers: Ein wärmeres Volumen enthält mehr Energie als dasselbe Volumen bei niedrigerer Temperatur – 1 000 Liter mit 20 Kelvin Spreizung fassen rund 23 Kilowattstunden. Ein Speicher arbeitet nur dann wirksam, wenn er sauber schichtet – oben heiß, unten kalt –, denn erst die Schichtung trennt die Temperaturniveaus von Ladung und Entnahme; wird er durchmischt, verliert er einen Teil seiner nutzbaren Kapazität. Unabhängig vom Betrieb fallen zudem Bereitschaftsverluste an: Wärme, die durch die Behälterwand entweicht, auch ohne dass Wärme entnommen wird.

Schichtung im Pufferspeicher

Oben
heiß, rund 60 °C – Vorlauftemperatur

Mitte
Übergangszone

Unten
kalt, rund 30 °C – Rücklauftemperatur

Prinzipbild, Beispielwerte gerundet.

Kennzahlen

Kennzahl	Bedeutung	typischer Bereich
Volumen	speicherfähiges Wasservolumen	300 l (Einfamilienhaus) bis mehrere m³ (Gewerbe, Nahwärme)
Spezifische Wärmekapazität Wasser	Energie je Liter und Kelvin Temperaturanstieg	1,16 Wh/(l·K)
Nutzbare Temperaturspreizung	Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur	15–30 K, je nach Anwendung
Bereitschaftsverlust	Wärmeverlust im Stillstand, unabhängig von der Entnahme	wenige kWh je Tag, abhängig von Größe und Dämmung
Schaltschwellen	Hysterese zwischen Nachladen und Abschalten	spürbarer Abstand nötig, sonst häufiges Takten

Typische Größen

Einfamilienhaus: 200–500 Liter, als Kombispeicher für Heizung und Warmwasser oder als reiner Warmwasserspeicher.
Mehrfamilienhaus: häufig 1 000–3 000 Liter, abhängig von Erzeugerleistung und Gleichzeitigkeit der Entnahme.
Blockheizkraftwerk: Faustwert 60–100 Liter je Kilowatt thermischer Leistung, damit die Maschine lange am Stück läuft.
Wärmepumpe: Das Volumen richtet sich weniger nach der Leistung als nach Sperrzeiten des Netzbetreibers, Warmwasserspitzen und Abtauunterstützung.

Einsatz und Grenzen

Ein Pufferspeicher lohnt sich, sobald Erzeugung und Bedarf zeitlich auseinanderfallen: ein Blockheizkraftwerk, das lange am Stück laufen soll, eine Wärmepumpe, die Takten vermeiden muss, oder ein Kollektorfeld, dessen Ertrag nicht im selben Moment gebraucht wird. Wo ein Erzeuger ohnehin fein und verzögerungsfrei dem Bedarf folgen kann, bringt er wenig zusätzlichen Nutzen. Er ist reiner Zeitpuffer, keine Energiequelle: Ein zu groß gewählter Speicher kostet Investition und zusätzliche Bereitschaftsverluste, ohne die Laufzeiten weiter zu verbessern; ein zu kleiner taktet trotzdem.

In EPOS-Plan

Der Katalog der Pufferspeicher liegt unter Administration → Energiesysteme → Pufferspeicher; im Projekt legt die Kachel Pufferspeicher der Startseite den Speicher im Dialog „Verwaltung Pufferspeicher“ an, den Erzeugern zugeordnet wird er in der Simulationskonfiguration. Wie Zuordnung, Schaltschwellen und Ladereihenfolge dort zusammenwirken, zeigt Einbindung, ein Beispiel mit realen Größen steht unter Beispiel, das Zusammenspiel mit anderen Erzeugern unter Zusammenspiel und was dabei zu beachten ist unter Fallstricke. Der Rechenweg steht unter Berechnung: Pufferspeicher.

Siehe auch

Programm Dokumentation: Pufferspeicher – Einbindung, Beispiel, Zusammenspiel und Fallstricke
Berechnung: Pufferspeicher – der Rechenweg
Grundlagen: Solarkollektoren – der häufigste schwankende Erzeuger vor dem Puffer
Hydraulikschemata – gebräuchliche Schaltungen als Prinzipschema