Wenn man sich die am Markt verfügbaren Speicher beziehungsweise Speichersysteme für Wärme generell und nicht nur für Solarwärme ansieht, kann man feststellen, dass eigentlich alle Wasser als Medium für die Wärmespeicherung nutzen. Die Gründe dafür sind, dass wenn es um die Bereitstellung von Warmwasser geht, dieses direkt genutzt werden kann, dass Wasser über die höchste Wärmekapazität (unter Normalbedingungen) verfügt und dass es ein kostengünstiger, umweltfreundlicher und überall verfügbarer Stoff ist. 

Ein anderer unbedenklicher Stoff, der quasi ebenfalls überall verfügbar ist, ist Erdboden (beziehungsweise die diversen unterschiedlichen Materialsorten, aus denen Erdboden bestehen kann). Der offensichtliche Unterschied zwischen Bodenmaterialien und Wasser ist der, dass erstere Feststoffe sind und Wasser eine Flüssigkeit ist. Die nicht offensichtlichen Unterschiede sind, dass Bodenmaterialien eine geringere Wärmekapazität besitzen, dafür im Gegensatz zu Wasser bei ihnen aber keine Begrenzung der möglichen Speichertemperatur notwendig ist. Da ich keinen wirklichen Hinderungsgrund habe erkennen können, der gegen den Einsatz von Feststoffspeichern spricht, und da es überhaupt wenige Erkenntnisse über Wärmespeicherung in Bodenmaterialien gibt, habe ich mich entschlossen, die Möglichkeiten von Speichersystemen mit Bodenmaterialien in einer Dissertation zu untersuchen.

Für meine noch nicht abgeschlossene Dissertation (als externer Promotionsstudent an der TU-Berlin) habe ich ein Software-System entwickelt, mit dem es möglich ist, die Vorgänge in saisonalen Speichersystemen für Privatgebäude zu simulieren. Die erzielten Ergebnisse zeigen eindeutig, dass kleinere saisonale Feststoffspeichersysteme Großteile des Heizwärmebedarfs von üblichen Einfamilienhäusern decken können und dass auch Komplettdeckungen unter günstigen Randbedingungen möglich sein sollten.

Diese Erkenntnisse haben mich bewogen, mein Einfamilienhaus mit einem saisonalen Feststoffspeicher zu ergänzen, aber den vorhandenen Warmwasserspeicher weiterhin zu nutzen. Das ist so umgesetzt, dass ich einen großen quaderförmigen Speicher habe, der einen Kellerraum komplett ausfüllt. Das Speichermaterial ist Boden vom Grundstück und zwischen dem Material und den angrenzenden Wänden, Boden und Decke befindet sich eine Wärmeisolierung. Die Stärke dieser Isolierung ist so gewählt, dass die Wärmeverluste in Richtung des Umfeldes des Hauses gering sind und in Richtung der angrenzenden Räume so, dass die Kellerdecke als Fußbodenheizung und eine Kellerwand als Wandheizung fungiert.

Auch wenn bei diesem Speicher die Kollektoren nicht abgeschaltet werden müssen, weil die Speichertemperatur zu hoch ist, schalten sich die Kollektoren automatisch ab, wenn die aktuelle Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, Wärme oberhalb der Speichertemperatur zu erzeugen. Dies geschieht normalerweise am Nachmittag oder frühen Abend, wenn die Sonneneinstrahlung nachlässt, oder wenn sich die Bewölkung tagsüber verstärkt. Diese Abschaltung ist notwendig, weil ansonsten Wärme aus dem Speicher zurück an die Umwelt gegeben wird, sie bedeutet aber auch, dass je nach Witterungssituation und Anlagengröße noch erhebliche Wärmemengen in den Kollektoren vorhanden sind. Um diese Restwärme zu nutzen, leite ich diese durch Weiterbetrieb der Kollektoren in den Fußboden eines Badezimmers. Da Badezimmer meines Erachtens nicht warm genug sein können, und da der Fußboden automatisch immer wieder abkühlt, besteht so eine sinnvolle Möglichkeit, diese Restwärme zu nutzen.

Meine theoretischen Erkenntnisse und meine praktischen Erfahrungen zeigen eindeutig, dass mein Ansatz, Feststoffe als Speichermedium für Wärme zu nutzen, sehr gut funktioniert und einfach umzusetzen ist. Da nicht unbedingt jeder Interessent  an der Nutzung  solarer Wärme auch gleich einen Kellerraum (oder etwas Vergleichbares) als Speicher zur Verfügung stellen kann, bin ich auf die Idee gekommen, Feststoffspeicher in Modulbauweise zu verwenden. Das bedeutet, je nach vorhandenem Platz und installierter Kollektorfläche kann man Feststoffspeicher unterschiedlicher Größe und Funktion kombinieren und falls gewünscht über die Jahre erweitern. Zur Überprüfung habe ich ein Multifunktions-Modul (Volumen ungefähr ein Kubikmeter) als Testobjekt konstruiert und untersucht.