„nachhaltige technologien 02 | 2026"

Kavernen als Thermische Energiespeicher Sebastian Ammann, Luca Brauchli usgangslage Die zunehmende Einbindung erneuerbarer Energien und industrieller Abwärme in Wärmesysteme führt zu einer zentralen Herausforderung: Verfügbarkeit und Bedarf sind meist zeitlich unabhängig voneinander. Thermische Energiespeicher sind daher eine Schlüs- selkomponente, um diese Diskrepanz auszugleichen. Gleichzeitig besteht ein strukturelles Spannungsfeld: Der Bedarf an Speichern ist insbesondere in dicht besiedelten Gebieten hoch, wo verfügbare Flächen begrenzt sind, und konkurrierende Nutzungsinteres- sen bestehen. Wärmespeicher fungieren in der Regel nicht als eigenständige Infrastruktur, sondern als Ergänzung bestehender Systeme. Sie dienen dazu, die zeitliche Diskrepanz zwischen Erzeugung und Verbrauch auszugleichen oder eine aktive zeitliche Verschie- bung der Wärmeerzeugung - von kurzfristigen Anwendungen im Stundenbereich bis hin zu Lang- zeitspeichern über mehrere Wochen und Monate. In wärmepumpenbasierten Heizsystemen ist die kurzzeitige Speicherung mittels Warmwassertanks zur Abfederung von Lastspitzen Stand der Technik. Mit zunehmender Speicherdauer steigen jedoch zwei zentrale Anforderungen: Zum einen wächst die benötigte Speicherkapazität erheblich, was Investi- tionskosten und Flächenbedarf erhöht. Zum anderen gewinnen Wärmeverluste an Bedeutung. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, möglichst kostengünstige und platzsparende Lösungen zu entwickeln. Ein vielversprechender Ansatz ist die Umnutzung bestehender, überwiegend unterirdi- scher Hohlräume. Diese stehen nicht in Konkurrenz zur oberirdischen Raumnutzung und bieten durch bereits vorhandene Volumina ein erhebliches Einsparpotenzial bei den Baukosten, da der Rohbau entfällt und sich die baulichen Massnahmen im Wesentlichen auf Abdichtungs- und gegebenenfalls Dämmmassnahmen beschränken. Bezüglich der Wärmeverluste gilt, dass sich mit zunehmender Speichergrösse das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen verbessert, wodurch relative Verluste sinken. Für Langzeitspeicher im Bereich von Wochen bis Monaten werden daher grosse, zentralisierte Speicher angestrebt, die in thermi- sche Netze eingebunden sind. Erfahrungen mit sogenannten Pit Thermal Energy Storages (PTES – Erdbeckenwärmespeicher) zeigen, dass bei sehr grossen Speichervolumina keine Wärmedämmung zum Erdreich erforderlich ist. Ansätze im kleinen Maßstab Auf Ebene einzelner Gebäude konzentrierten sich bisherige Forschungsansätze auf die Umnutzung von Kellerräumen. Dabei wird im Inneren eines bestehen- den Kellerraums ein wärmegedämmtes Abdichtungssystem (GEAS) instal- liert (s. Abbildung 1). Aufgrund der begrenzten Volumina und der Integration in bestehende Ge- bäude ist eine Wärmedämmung unerlässlich. Abbildung 1: Prinzipschema GEAS – Gedämmtes Abdich- tungssystem Quelle: HSLU / Sebastian Ammann A GEAS (Gedämmtes Abdichtungssystem)- Pilotspeicher Foto: HSLU / Sebastian Ammann 19 18 ENERGIE AUS DEM UNTERGRUND