Die KWK-Technologie bildet durch ihre technologische Kopplung von Strom- und Wärmeproduktion das Bindeglied zwischen Strom- und Wärmemarkt, weshalb die Fernwärme den energiewirtschaftlichen und –politischen Rahmenbedingungen beider Märkte unterliegt, die gerade im Zuge der Energiewende nicht selten gegenläufige Handlungen nach sich ziehen würden. Hier liefern thermische Energiespeicher einen wichtigen Beitrag zur Flexibilisierung von KWK-Anlagen durch die zeitliche Entkopplung der Wärme- von der Stromabgabe. So können die ohnehin flexiblen KWK-Anlagen der öffentlichen Versorgung noch flexibler betrieben werden, um den immer weiter steigenden Bedürfnissen des Strommarktes gerecht zu werden, ohne den Auftrag zur Wärmeversorgung des Fernwärmesystems zu vernachlässigen.

Fernwärmespeicher sind als geschichtete Verdrängungsspeicher konstruiert, d.h. es gibt eine „warme“ Zone im oberen Teil des Behälters und eine „kalte“ Zone im unteren Bereich des Behälters, die durch eine sich ausbildende Trennschicht voneinander separiert sind. Das verwendete Wasservolumen bleibt weitestgehend konstant, abgesehen von der temperaturabhängigen Ausdehnung des Speicherwassers, in dem der Be- und der Entladevolumenstrom betragsmäßig identisch sind. Die Nutzung der gespeicherten Wärme geschieht dann durch eine Verdrängung des warmen Wassers durch „kaltes“ Rücklaufwasser und die Beladung genau entgegengesetzt, in dem „warmes“ Vorlaufwasser das „kalte“ Rücklaufwasser verdrängt.

Beispielhaft können drei Einsatzszenarien für den Betrieb von Wärmespeichern aufgeführt werden: