Termisk energilagring (TES) handler om at lagre varme, når den er til rådighed, og bruge den, når behovet opstår. Det ses ofte som en del af løsninger med solfangere, jordvarme eller andre vedvarende energikilder. For danske virksomheder, boligforeninger og offentlige aktører er termisk energilagring især relevant, når I vil udnytte overskudsvarme og sæsonvariationer bedre – for eksempel ved at flytte varme fra sommer til vinter eller fra perioder med høj produktion til spidsbelastning i drift. Teknologierne spænder fra modne, gennemprøvede vandbaserede lagre til mere udviklingsprægede løsninger med faseændringsmaterialer og termokemiske processer. Her får I et beslutningsnært overblik over typer, anvendelser, økonomi og typiske faldgruber på baggrund af researchmaterialet.
Har du spørgsmål eller brug for sparring? Vores eksperter står klar til at hjælpe dig videre.
Definition: Termisk energilagring (TES) er en metode til at lagre varme over længere perioder, indtil behovet opstår. Løsningen er ofte integreret med solfanger-, jordvarme- eller andre vedvarende energikilder. I praksis handler TES om at planlægge, hvor varmen kommer fra (opladesiden), hvordan den lagres (medie og design), og hvordan den leveres tilbage til jeres system (afladesiden) med den temperatur og effekt, som anlægget kræver. TES opdeles i tre kategorier: sensibel, latent og termokemisk lagring.
De tre kategorier adskiller sig især ved, hvordan varmen bindes i lagret. Det har betydning for modenhed, kompleksitet, pladsbehov og drift.
Som tommelfingerregel: Sensibel lagring er typisk den mest direkte at projektere og drifte, mens latent og termokemisk kan stille højere krav til materialer, varmeoverførsel og dokumentation.
Herunder gennemgår vi, hvordan de tre typer typisk ser ud i praksis, og hvilke valg der oftest får konsekvenser for jeres økonomi og drift. Når I vurderer en TES-løsning, er det en fordel tidligt at afklare lagringshorisont (kort vs. lang), ønsket effekt (hurtig levering vs. langsom afladning) samt temperaturniveau i jeres system.
Sensibel termisk energilagring er den mest modne kategori og bruges mest i praksis, bl.a. i kraftværker. Løsningerne kan udformes som forskellige lager- og tanktyper afhængigt af ønsket lagringshorisont, placering og temperaturniveau. For jer betyder det, at fokus typisk ligger på dimensionering, varmetab, materialevalg og driftssikker integration med eksisterende varmeproduktion og distribution.
De to punkter herunder bruges ofte som en første afklaring af, hvilken type sensibelt lager der er realistisk i jeres kontekst:
Bemærk, at lagerformen ikke kun er et spørgsmål om plads. Den påvirker også, hvordan I kan oplade og aflade (effekt), hvilke temperaturer der er realistiske, og hvilke drifts- og vedligeholdelsesopgaver der følger med.
Latent termisk energilagring anvender PCM-materialer og ses typisk i pilotanlæg. Løsningerne kan være nær ejendommen eller mobile, men modenheden og omkostningsniveauet vurderes generelt højere end for sensibel lagring. I praksis betyder det, at det ofte er nødvendig at være ekstra skarp på kravspecifikation: Hvilket temperaturinterval skal dækkes, hvor hurtigt skal varmen kunne leveres, og hvordan sikrer I stabil drift over tid?
For at gøre det mere håndgribeligt er det typisk disse forhold, man beskriver, når PCM-løsninger vurderes:
Temperaturintervallet er centralt, fordi PCM-lagring netop udnytter faseændringen. Hvis jeres systemtemperaturer ligger uden for materialets relevante område, kan løsningen miste sin praktiske effekt eller kræve mere kompleks integration.
Termokemisk termisk energilagring baseres på sorption eller reversible kemiske reaktioner. Teknologien beskrives som eksperimentel, ofte central, og der nævnes manglende data for effektivitet i de angivne kilder. For jer betyder det, at beslutningsgrundlaget i højere grad vil afhænge af konkrete pilotresultater, driftsdata og afklaringer af, hvordan anlægget skal kontrolleres og vedligeholdes i praksis, før det kan sammenlignes direkte med mere modne TES-løsninger.
Grundprincip: Termisk energilagring oplades ved overskudsvarme (fx om sommeren eller ved sol) og aflades, når varmebehovet opstår (fx om vinteren). TES kan integreres med energisystemer som CHP, CSP eller Power-to-X, afhængigt af systemdesign og behov. Det centrale er at sikre, at varme kan flyttes i tid uden at skabe nye flaskehalse i anlægget – for eksempel manglende afsætning, forkert temperaturniveau eller begrænset afladningseffekt.
Når TES indgår i et energisystem, kan I typisk beskrive løsningen via tre integrationspunkter. Det gør det lettere at afklare krav til styring, varmeveksling og kapacitet.
Som beslutningsstøtte er det en fordel at få beskrevet jeres driftsmønster: Hvornår har I overskud, hvornår har I behov, og hvilke temperaturkrav har forbrugerne? Det er ofte her, forskellen mellem en teoretisk mulighed og en driftbar løsning opstår.
Effektivitet varierer betydeligt mellem teknologityperne i det tilgængelige materiale. For nogle teknologier fremgår der konkrete niveauer, mens der for andre mangler data. Når I læser effektivitetstal, er det samtidig vigtigt at være opmærksom på, at “effektivitet” i praksis påvirkes af blandt andet varmetab over tid, temperaturforskelle i systemet og hvordan opladning/afladning faktisk køres i drift.
Researchen fremhæver følgende niveauer:
Hvis I sammenligner løsninger, giver det mening at koble effektivitet direkte til jeres use case: Skal lagret levere høj effekt over korte perioder, eller skal det først og fremmest kunne holde på energien over længere tid? De to behov kan pege i forskellige tekniske retninger.
Variation: Temperaturer varierer efter type. Der nævnes typisk lavere temperaturer for svenske akvifer-lagre, og for PCM-materialer ses eksempler fra under 0°C (saltvand) til ca. 0-130°C (paraffiner). I praksis er temperaturniveauet afgørende, fordi det skal passe til både varmekilden (oplade) og varmesiden (aflade). Hvis temperaturen ikke matcher, kan det kræve ekstra komponenter eller ændret drift, hvilket påvirker kompleksitet og økonomi.
Overblik: Energidenstiteten (hvor meget energi der kan lagres pr. volumen) afhænger af teknologi. I researchen angives den højeste energidensitet for termokemiske sorption-lagre, efterfulgt af hetvatten-, latente oorganiske PCM- og groplagre. Lavere energidensitet nævnes for sensibel lagring som akvifer- og borrhålslager.
Konsekvens: Lavere energidensitet betyder typisk større volumenbehov, hvilket også nævnes som en generel udfordring for sensibel lagring. For jer bliver det hurtigt et praktisk spørgsmål: Er der fysisk plads, er placeringen mulig i forhold til rørføring og varmeintegration, og kan løsningen etableres uden at presse drift og logistik unødigt?
Researchen peger på tydelige forskelle i investeringsniveau afhængigt af type og på, hvorvidt løsningen er konkurrencedygtig til korttids- eller langtidslagring. Når I vurderer økonomien, er det typisk nyttigt at skelne mellem to ting: hvad det koster at få kapacitet (MWh) og hvad det koster at få effekt (kW). Det er netop den forskel, oversigten herunder beskriver.
Her er researchens hovedpointer om investeringsniveau, så I hurtigt kan se, hvad der driver omkostningerne i de forskellige teknologier.
Som praktisk konsekvens kan en løsning være attraktiv til at lagre meget energi (MWh), men mindre egnet hvis I samtidig har brug for høj effekt (kW) ud af lagret hurtigt. Det er ofte et centralt trade-off i designfasen.
Økonomisk relevans afhænger især af, om I har et stabilt varmebehov, overskudsvarme at udnytte, og et system hvor varmen kan flyttes i tid uden store tab eller driftsmæssige kompromiser. Researchen fremhæver følgende situationer og forbehold:
Hvis I står tidligt i en vurdering, kan det være en fordel at starte med at beskrive jeres behov som “energi” (hvor mange MWh, og hvor længe) og “effekt” (hvor mange kW, og hvor hurtigt). Det gør det lettere at sortere urealistiske løsninger fra, før I bruger tid på detaljer.
Faldgruberne varierer med teknologi. Det er centralt at vælge type ud fra modenhed, ønsket effekt/energi, temperaturkrav og driftssikkerhed. I praksis handler risikostyring ofte om to spor: (1) tekniske forhold som materialer, tryk og varmeoverførsel og (2) driftsforhold som vedligehold, overvågning og robusthed over for ændrede belastningsprofiler.
Sensibel TES er gennemprøvet, men kræver stadig et bevidst valg af materialer og design, fordi fejl typisk viser sig som driftsstop, tab eller vedligeholdelsesbehov.
Som beslutningspunkt kan det være nyttigt at få afklaret, om jeres system kræver tryksatte løsninger, og hvordan korrosionsrisici håndteres i det konkrete design og i driften.
Latent TES kan være attraktivt i kraft af faseændringen, men det stiller ofte højere krav til materialestabilitet og til, hvordan varmen faktisk flyttes ind og ud af lageret.
Et praktisk fokuspunkt er at sikre, at den ønskede afladningseffekt kan opnås i drift – ikke kun den teoretiske lagringskapacitet. Det er her, varmeledning og varmeoverførsel bliver afgørende.
Termokemisk lagring beskrives som et område med potentiale, men med barrierer, der kan være afgørende i en investeringsbeslutning, hvis der mangler driftsdata og verificerede performanceparametre.
Hvis I overvejer termokemisk TES, er det typisk nødvendigt at være ekstra tydelige om acceptkriterier for dokumentation, test og drift – netop fordi kilderne peger på manglende effektivitetsdata.
Valget af termisk energilagring bør ses i sammenhæng med alternative lagrings- og fleksibilitetsløsninger, afhængigt af om behovet er korttidsbuffer, el-lagring eller systemintegration. I mange projekter ender man med en kombination, hvor TES håndterer varmesiden, mens andre teknologier dækker el eller procesfleksibilitet.
Researchen nævner følgende alternativer og supplementer, som I kan bruge til at rammesætte behovet:
Som tommelfingerregel giver det mening at starte med at afklare, om jeres udfordring primært handler om varme (temperatur og MWh) eller om el (kW og fleksibilitet). Det gør valget af teknologi mere målrettet.
Standarder og regler: Der er ikke nævnt specifikke DK/EU-regler i kilderne. DaCES har en arbejdsgruppe for implementering og optimering af TES-teknologier i Danmark, hvilket peger på et branchefokus uden formelle standarder i materialet. I en EU-kontekst omtales generelle krav til energieffektivitet og vedvarende energi via forskningsprogrammer.
For jer betyder det i praksis, at implementering typisk bør baseres på en grundig behovsafklaring og et projektgrundlag, der tydeligt beskriver temperaturkrav, driftsscenarier og valg af teknologimodenhed. Det er ofte her, I kan reducere risiko: ved at gøre krav og forventninger målbare, før designet låses.
Termisk energilagring rammer især use cases, hvor varmeproduktion og varmeforbrug ikke følger hinanden i tid. Researchen peger på følgende målgrupper:
For virksomheder og offentlige aktører er det typisk kombinationen af drift, varmetab over tid, pladsforhold og integrationskompleksitet, der afgør, om TES er en god løsning i praksis.
