Felix Neureuther heizt mit Eis und ist begeistert davon. Liegt ja auch nahe beim ehemaligen deutschen Slalom-Ass, der sich auf eisigen Pisten besonders wohlgefühlt hat. Der Skistar zählt aktuell zu den noch wenigen Hausbesitzerinnen und Hausbesitzern, die einen Eisspeicher zur Wärmeerzeugung nutzen. Eine spannende Technik mit Potenzial, auch weil sie sich zum Kühlen im Sommer eignet, und gleichzeitig ein Ansatz mit Erklärungsbedarf.
Eine Eisspeicherheizung besteht aus einem im Boden vergrabenen Speicher, der mit Wasser gefüllt ist und einer Wärmepumpe samt Pufferspeicher. Dazu kommen in der Regel sogenannte Solar-Luft-Absorber. Diese werden beispielsweise ähnlich wie Solarkollektoren auf dem Dach oder im Vorgarten installiert und führen dem System im sogenannten Regenerationsbetrieb Wärme aus der Luft oder Sonne zu. Im Speicher ist eine Rohrspirale eingebaut, in der ein Wasser-Glykol-Gemisch zirkuliert. Diese Rohrspirale dient sowohl als Entzugs- als auch als Regenerationswärmetauscher.
Beim Übergang von Wasser zu Eis wird besonders viel Kristallisationsenergie frei
Sobald der Eisspeicher in Betrieb genommen wird, entzieht der Entzugswärmetauscher dem Wasser seine Wärmeenergie und gibt diese an die Wärmepumpe weiter. Auf diese Weise wird geheizt und Warmwasser produziert. Mit der Zeit sinkt die Temperatur des Wassers im Speicher. Schließlich beginnt das Wasser zu gefrieren. Und jetzt beginnt es richtig spannend zu werden. Denn beim Phasenübergang von null Grad kaltem Wasser zu null Grad kaltem Eis wird Kristallisationsenergie freigesetzt – und zwar reichlich. Beim Gefrieren von Wasser lässt sich mit einem Wärmetauscher so viel Energie in Form von „versteckter“ Wärme – im Fachjargon Latentwärme genannt– zum Heizen entnehmen, wie man zum Erhitzen der gleichen Menge Wasser von null auf 80 Grad Celsius benötigt.
Im Regenerationsbetrieb wird dem Eisspeicher Wärme zugeführt, die man beispielsweise mithilfe der Solar-Luft-Absorber an etwas wärmeren oder sonnigen Tagen gewinnt. Durch das gezielte Wechselspiel aus Wärmeentzug und Regeneration kann der Gefrierprozess gesteuert werden. Zum Ende der Heizperiode wird gezielt Eis gebildet. Dieses steht dann an heißen Tagen im Sommer für die Gebäudekühlung zur Verfügung.
Eisspeicher eignen sich für Gebäude mit höherem Wärme- und Kühlbedarf
Der Eisspeicher eignet sich in Verbindung mit Strom aus erneuerbaren Energien als CO2-freies Heizsystem für Gebäude mit höherem Wärme- und Kühlbedarf, also zum Beispiel für Büro- oder Geschäftsgebäude, Hotels, aber auch für Wohngebäude. Wie bei jeder Wärmepumpenheizung gilt auch hier, dass die Anlage mit niedrigeren Vorlauftemperaturen der Heizung effizienter arbeitet.
Der Haken an der Sache, vor allem bei Ein- oder Zweifamilienhäusern: Die Investitionskosten sind recht hoch. Alleine für den circa zehn Kubikmeter fassenden Speicher, der für ein Einfamilienhaus in der Regel ausreicht, muss samt Erdarbeiten mit 10.000 bis 15.000 Euro gerechnet werden. Dazu kommen noch die Kosten für die Wärmepumpe, den Pufferspeicher und die Solar-Luft-Absorber. Wärmepumpen mit Eiswärmespeicher sind damit deutlich teurer, aber auch effizienter als Luft-Wasser-Wärmepumpen. Der Einbau von kleineren Eisspeichern auf dem Grundstück ist in der Regel genehmigungsfrei, was man im konkreten Fall aber am besten vorab mit dem zuständigen Bauordnungsamt abklärt.
Einsatzmöglichkeiten vom Einfamilienhaus bis zum Quartier
Die Anwendungsmöglichkeiten eines Eisspeichersystem sind vielfältig und reichen vom Einfamilienhaus bis zum Wohnquartier. Aber auch überall dort, wo viel Abwärme entsteht und im Sommer gekühlt werden muss, bieten sich Eisspeicher an.
Zum Autor: Martin Sambale ist Geschäftsführer des Energie- und Umweltzentrums Allgäu, kurz eza!