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Eisspeicher sind noch wenig bekannt, und dass man mit Eis auch heizen kann, ist auf den ersten Blick schwer vorstellbar. In der Wohnungswirtschaft wird die innovative Technologie schon eingesetzt – sowohl mit guten als auch mit weniger guten Ergebnissen. Woran liegt das und wie funktioniert ein Eisspeicher überhaupt?
Eisspeicher speichern Wärme in kaltem Wasser
Bundesweit gibt es bisher etwa 40 Heizungen mit Eisspeicher. Der Eisspeicher selbst ist ein großer, unterirdisch gelagerter Behälter, der mit Wasser gefüllt ist. Er arbeitet in Verbindung mit einer Wärmepumpe und Solarkollektoren oder Solar-Luft-Absorbern, die Wärme aus der Sonne und der Außenluft gewinnen.
Im Winter bzw. in der Heizperiode entzieht die Wärmepumpe dem Wasser über ein Kältemittel Wärme und speist diese in das Heizsystem ein. Dieser Prozess, der wieder und wieder abläuft, führt allmählich dazu, dass das Wasser im Speicher vereist. Das Besondere am Eisspeicher: Beim Vereisen setzt das Wasser sogenannte Kristallisationsenergie frei, die ebenfalls von der Wärmepumpe genutzt wird. Dem Heiztechnikhersteller Viessmann zufolge liefert ein Eisspeicher mit einem Volumen von 10 Kubikmetern dieselbe Energiemenge wie die Verbrennung von 110 Litern Heizöl.
Sobald das gesamte Wasser vereist ist, muss es wieder erwärmt werden, damit die Wärmepumpe weiter effizient arbeiten kann. Diese Wärme stammt aus dem umliegenden Erdreich oder aus den Solarkollektorenbzw. -absorbern. Denkbar ist auch der Einsatz von Abwärme, etwa aus der Industrie oder aus Lüftungsanlagen. Im Sommer kann das Eis dann als Kältequelle für die Gebäudekühlung genutzt werden.
Gemischte Bilanz der Wohnungswirtschaft
Für die Wohnungswirtschaft ist diese innovative und umweltfreundliche Technologie deshalb interessant, weil sie hohe Kosteneinsparungen verspricht. Sie wird zum Beispiel seit 2015 vom Rostocker Wohnungsunternehmen WIRO Wohnen eingesetzt, die 39 Wohnungen damit beheizt. In Rostock ist man sehr zufrieden mit dem System, das dort reibungslos arbeitet. Die Heizkosten für die Mieter lagen 2016 im Vergleich zu Fernwärme um ein Drittel niedriger.
Viel weniger begeistert ist dagegen die Unternehmensgruppe Nassauische Heimstätte Wohnstadt, die in ihrem Energiehaus PLUS ebenfalls seit 2015 eine Eisspeicherheizung einsetzt. Das Haus in Frankfurt-Riedberg mit 17 Mietwohnungen ist mit eigener Photovoltaikanlage, Stromspeicher und Solarabsorber ein Paradebeispiel in Sachen Energieeffizienz. Mit dem Eisspeicher ist man dort allerdings nicht zufrieden: Die praktische Umsetzung erfülle aktuell noch nicht die Erwartungen, und auch wirtschaftlich könne man noch kein positives Fazit ziehen, heißt es. Das Zusammenspiel mit anderen Komponenten des Systems bereitet in Frankfurt Probleme.
Hohe Kosteneinsparungen für Mieter in Hamburg
Wenn es aber gut funktioniert, so wie in Rostock, kann ein Eisspeicher massiv Kosten und CO2 einsparen. Das zeigt ein Projekt in Hamburg: Dort versorgt die Eisenbahnbauverein Harburg eG (EBV Harburg) rund 500 Wohnungen mit einer Eisspeicherheizung. Man konnte so die Betriebskosten und die Emissionen für die Mieter um 80 Prozent senken, und bis auf kleinere Probleme läuft der Eisspeicher dort ebenfalls reibungslos.
Die Abstimmung der einzelnen Komponenten kann komplex sein
Damit eine Eisspeicherheizung optimal funktioniert, müssen alle Systeme optimal zusammenarbeiten. Je nach Zustand des Gesamtsystems kann die Abstimmung und Steuerung der einzelnen Bestandteile, also Wärmepumpe, Solarthermie, Brennwerttherme und Eisspeicher zu einer Herausforderung werden. Dies kann einen hohen Betreuungsaufwand erfordern.
Großes Potential für Power-to-Heat
Eisspeicher sind auch für die Energiewende interessant, denn sie können über Power-to-heat überschüssigen Wind- oder Solarstrom in Wärme umwandeln. Damit können sie besonders gut für die Sektorenkoppelung eingesetzt werden, die Strom, Wärme, Mobilität und Industrie miteinander verbindet.
Quellen / Weiterlesen
Eisspeicher: Unterschiedliche Erfahrungen mit innovativer Technologie | Haufe
Die Eisspeicher-Funktion einfach erklärt | heizung.de
Eisspeicher – innovative Energiequelle | Viessmann
Frankfurt-Riedberg: Wohnen mit einem Überschuss an Energie | Naheimst
„Es ist für alle Mieter billiger geworden“ | Business & People
Bildquelle: Pixabay
Das, was bei einem Eisspeicher mit enormem technischen Aufwand künstlich hergestellt wird, liefert die Natur eigentlich umsonst und wartungsfrei, denn die Sonne erwärmt die oberflächennahe Erdschicht ganz ohne Solarkollektoren und -absorbern (und Umwälzpumpen). Der Vorteil hierbei ist zudem, dass vor allem über Niederschläge ein erheblicher zusätzlicher Energieeintrag erfolgt.
Der vermeintliche Vorteil, dass beim Vereisen von Wasser „Kristallisationsenergie“ (eigentlich „latente Wärme“) genutzt wird, ist bei der Gesamtbilanz natürlich keiner. Denn die selbe Energiemenge muss später auch eingesetzt werden, um das Eis wieder aufzutauen. Das Problem von Eis ist aber, dass es im Gegensatz zu flüssigem Wasser eine Durchmischung verhindert. Weil Eis (im Gegensatz zu flüssigem Wasser) außerdem ein guter Wärmeisolator ist (ein Umstand, der z.B. im Pflanzenbau ausgenutzt wird), wird der Zugriff auf die Energie im noch flüssigen Wasser immer schlechter, wenn sich eine zunehmende Eisschicht um die Kollektorleitung bildet. Die ordentliche Hausfrau (bzw. der Hausmann) kennt dieses Problem von der Gefriertruhe, die deshalb regelmäßig abgetaut wird. Wichtig ist beim „Aufheizen“ des Wärmespeichers deshalb, dass dieser Vorgang so lange betrieben wird, bis das Eis vollständig geschmolzen ist – weil man sonst faktisch den Speicher auf die Größe der geschmolzenen Wassermenge reduziert (die zudem im direkten Kontakt mit dem noch immer deutlich kälteren Eis steht). Wenn man die Aufheizung per Wärmekollektor betreibt, muss dieser also so groß dimensioniert sein, dass er im Sommer (auch bei ungünstiger Wetterlage) mindestens so viel Energie zuführt, wie in der gesamten Heizperiode entnommen wird. Ist die Wäremzuführung zu klein, kann dies dazu führen, dass der Eisspeicher über mehrere Jahre hinweg immer mehr vereist und somit der (anfangs durchaus gute) Wirkungsgrad der Heizung immer mehr in den Keller geht. Die Gewährleistung von Baufirmen beträgt in der Regel aber nur 5 Jahre…
Richtig gut funktioniert ein Eisspeicher deshalb dann, wenn er (bzw. die Energiezufuhr z.B. über Abwärme oder Solarkollektoren) so großzügig ausgelegt ist, dass er normalerweise gar nicht vereist.
Dass eine Wärmepumpe Wärme durchaus günstiger bereitstellen kann, als andere Heizsysteme, hat mit dem Konzept des Eisspeichers herzlich wenig zu tun. Der Vorteil eines Eisspeichers gegenüber anderen Wärmespeichern besteht vor allem darin, dass er beim selben Volumen mehr Energie speichern kann (da er zusätzlich zur thermischen Energie die latente Wärme nutzt). Diesen Vorteil erkauft man sich allerdings (wie meistens im Leben) durch Nachteile an anderer Stelle.
Anbieter (und sonstige „Berater“), die (potentielle) Bauherren über diese Vor- und Nachteile nicht offen aufklären, betreiben deshalb letztlich Betrug.
Achja – was den angeblichen Vorteil angeht, dass so eine Heizungsanlage im Sommer auch zur Kühlung genutzt werden kann (was wieder nicht viel mit dem Eisspeicher, sondern vor allem mit der Wärmepumpe zu tun hat): Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist vor allem von der Vorlauftemperatur abhängig. Deshalb arbeiten solche Heizungen in der Regel mit sehr niedriger Vorlauftemperatur (um die 35 °C). Damit das zur Erwärmung der Räume ausreicht, benötigt man sehr große Heizflächen. Es bietet sich deshalb die Kombination mit einer Fußbodenheizung an. Nun mag sich jeder selbst überlegen, ob er im Sommer tatsächlich einen kalten Zimmerboden (und eine dünne Schicht kalter Luft in Bodennähe) haben mag, während sich die Wärme darüber weiterhin sammelt. Denn schon eine Abkühlung der Luft erfolgt „von unten“ nur sehr schlecht – eine Durchmischung der unterschiedlich warmen Luft findet aber (aufgrund der unterschiedlichen Dichten) erst recht kaum statt. Um die Kühlwirkung sinnvoll nutzen zu können, müsste man also z.B. eine Luftheizung verwenden – was allerdings wieder eigene Nachteile mit sich bringt.
Und wieder erfahren wir, warum es wichtig wäre, die Bildung in Deutschland zu verbessern. Wie sonst könnte so ein Schwachsinn entstehen:
„Richtig gut funktioniert ein Eisspeicher deshalb dann, wenn er (bzw. die Energiezufuhr z.B. über Abwärme oder Solarkollektoren) so großzügig ausgelegt ist, dass er normalerweise gar nicht vereist.“
Das muss man sich einfach mal auf der Zunge vorstellen…
Wir sehen wieder: Klimatrolle der bösartigen Art wie Hentinger sind einfach zu doof für diese Welt.
Eine Frage an Energie-Experten:
Wie groß muss ein Eisspeicher, die Leistung einer Wärmepumpe sowie die Solarthermie-Anlage (z.B. bei Süd-Westausrichtung) sein, um einen Erdgasverbrauch von z. B. 20.000 kwh p.a. zu ersetzen? Den Betrieb der Wärmepumpe mit PV-Strom mal vorausgesetzt.
Schonmal nachgeschaut, wie viel Strom eine PV-Anlage im Winter bereitstellt?
Wie immer keine Antwort vom bösartigen Klimatroll, sondern dümmliche Fragen.
Schaue sich der Herr(?) Hentinger doch mal an, was Windkraft im Winter bringt. Aber dann bringt er sicher einen Tag in den letzten 15 Jahren, an dem grad mal kein Wind wehte. So kennen wir ihn inzwischen zur Genüge.
Ach, den Forentroll „Alex1“ gibt’s ja noch immer und er ist auch noch immer zu blöd, die Aussagen anderer Leute erst zu lesen, bevor er drauflosgeifert.
Na, Hentinger, immer noch nicht den Treibhauseffekt kapiert?
Wie war nochmal die Temperatur eines Fahradreifens bei 2 Bar und bei 5 Bar?
Gibt es wirklich keinen Energieexperten, der meine Frage seriös beantworten kann? Das Dach unseres Hauses würde sogar auf der N/O-Seite im Winter rd. 3.500 kwh Strom ernten. Wenn die WP diese Ernte mit dem Faktor 4 vergrößert, dürfte dabei doch eine sehr ordentliche Heizleistung entstehen oder?
Angenommen die Indach-Solarthermieanlage hat nun eine Modulfläche von 15 qm: Wenn dann der Sommer-Überschuß aus der Anlage mittels Eisspeicher in die Heizperiode Okt. – März transferiert werden kann, würde sich doch ein Großteil des Erdgasverbrauchs im Winter ersetzen lassen oder mache ich hier einen Denkfehler?
Wer von den Energieexperten hat eine fundierte Meinung dazu?