Wie funktioniert ein Solar Eisspeicher?

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Eine neue Energienutzung stellt der sogenannte Solar Eisspeicher dar. Zunächst klingt es etwas ungewöhnlich, dass man mit Eis heizen kann. Mit dem Eis selbst kann man natürlich nicht heizen. Hierzu ist ein physikalischer Effekt erforderlich. Bei der Entstehung von Eis, also beim Gefrieren, wird eine enorme Menge an Energie freigesetzt. Diese kann für Heizzwecke uneingeschränkt genutzt werden.

Um was handelt sich bei einem Solar Eisspeicher?

Die richtige Bezeichnung ist zunächst einmal Solar-Speicher-Heizung. Mit diesem sperrigen Begriff werden aber alle wichtigen Komponenten einer solchen Heizungsanlage benannt. Das Herzstück einer solchen Anlage ist der Eis-Wasser-Speicher. Dem Grunde nach handelt es sich hierbei um eine im Boden vergrabene Zisterne. Für ein Einfamilienhaus werden etwa 10.000 Liter Wasser benötigt. Diese Menge ist als Zwischenspeicher für die Wärmeenergie vorgesehen, die zum Heizen benötigt wird.

Das eigentliche Prinzip der Wärmegewinnung durch einen Solareisspeicher

Neben der Wasserzisterne kommt eine wichtige Aufgabe dem Wärmetauscher zu. Dieser sorgt dafür, dass dem Wasser laufend Energie entzogen wird, die zum Heizen benötigt wird. Richtig spannend wird es um den Gefrierpunkt herum. Beim sogenannten Kristallisationsprozess wird latente Wärme freigesetzt. Erstaunlicherweise ist diese so groß, dass Wasser hierdurch auf bis zu 80 Grad erhitzt werden kann. Ein bekanntes Beispiel im Kleinformat ist der gebräuchliche Taschenwärmer. Hier wird durch das Knicken eines Metallplättchens in der im Taschenwärmer enthaltenen Flüssigkeit ein Kristallisationsprozess ausgelöst. Diese latente Energie spürt man infolge von Wärme.

Normalerweise könnte man dem Eis über einen Wärmetauscher auch weitere Energie entziehen. Dies lohnt sich jedoch nicht. Von daher lässt man das Eis wieder schmelzen. Damit das Eis langsam abschmelzen kann, kommen sogenannte Luft-Wärme-Absorber, die auf dem Dach des Wohnhauses montiert sind, zum Einsatz. Diese sammeln nicht nur die Sonnenenergie in Form von Wärme, sondern auch die Wärme, die aus der Luft kommt. Dies ist insbesondere im Sommer sehr effektiv. Die gespeicherte Wärme gelangt somit über den Luft-Wärme-Absorber in den Eis-Wasser-Speicher. Ebenso profitiert der unterirdische Speicher von der natürlichen Erdwärme, ohne dass hierzu zusätzliche Bohrungen vorgenommen werden müssen.

Winter- und Sommerbetrieb als Kreislauf

Wenn die kalte Jahreszeit beginnt, wird dem Wasser im Solar-Eis-Speicher in kontrollierter Form Energie entzogen, bis es langsam gefriert. Die durch diesen Vorgang freigegebene Energie wird über eine Wärmepumpe in das Haus geleitet und somit effektiv geheizt. Unterstützend helfen hierbei die auf dem Hausdach montierten Solar-Wärme-Absorber. Deren eingesammelten Sonnenenergie wird entweder direkt zum heizen des Gebäudes verwendet oder in dem Eis-Speicher zwischengelagert. Das Gefrieren und Schmelzen des Speicherwassers wird von einer Computer-Steuerung kontrolliert. Ist das Ende der Heizperiode erreicht, beginnt der umgekehrte Vorgang. Das gefrorene Eis im Solar-Eis-Speicher wird nun zum Kühlen des Hauses verwendet. Nebenbei wird die Sonnenenergie und erst Wärme im unterirdischen Speicher zwischengelagert, eine Art Akku für den Winter.

Welche Gebäude können mit Solareisspeichern versorgt werden?

Aktuell arbeitet die größte Eisspeicher-Heizung in einem Bürogebäude in Düsseldorf. Der Eisspeicher umfasst 1,6 Millionen Liter und ist praktischerweise 4m unter dem großen Firmenparkplatz vergraben. Diese Zisterne ist etwa 20m × 30m groß. In diesem System wurden weit über 16 km Wärmetauscher-Rohre verlegt. Aber auch Einfamilienhäuser können von einer solchen Anlage profitieren. Hierfür sind normalerweise Zisternen mit 10.000 Litern Volumen vollkommen ausreichend. Diese werden in 4m Tiefe im Garten vergraben.

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Kosten eines Solar-Eisspeichers

Im Vergleich zu vielen anderen regenerativen Energien ist die Anschaffung einer 6 kW Eis-Heizung mit 15.000 € noch moderat. Diese Anlage besteht aus dem Speicher, seinen Kollektoren und den Anschluss- und Erdarbeiten. Hinzugerechnet werden noch die Kosten für eine Wärmepumpe und gegebenenfalls eine Fußbodenheizung. Bei den Betriebskosten lassen sich nach Herstellerangaben später bis zu 50% der Energiekosten sparen. Problematisch ist noch, dass Wärmepumpen reichlich Strom verbrauchen. Erst in Verbindung mit einer effektiven Solaranlage mit einem Batteriespeichersystem kann eine vollkommene Unabhängigkeit von den örtlichen Strom-, Gas- oder Erdöl-Lieferanten erreicht werden. Zudem profitiert die Umwelt hiervon, da man vollkommen CO2-frei heizt. Eine effektive Solar-Eis-Heizung lohnt sich in Anbetracht der steigenden Öl- und Gaspreise.

Bildquelle: © Oliver Haja / pixelio – www.pixelio.de

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