Heute schon an morgen denken — Heizen mit Eis

„Liebes 'mi'-Team, ich finde es gut, dass Sie über neue Technik berichten. Machen Sie bitte weiter so! Ich hätte gerne weitere ­Informationen über Eis-Energiespeicheranlagen“, schreibt uns ein langjähriger 'mi'-Leser aus Hessen (s. ISH 23/21), nachdem wir unmittelbar zuvor einen Bericht über PVT-Kollektoren in Zusammenhang mit Wärmepumpen veröffentlichten (s. ISH 22/21). Ihr Kollege hat über Eisspeicher tatsächlich schon mal etwas gelesen, allerdings nichts Konkretes erfahren. Insbesondere inte­ressiert ihn, ob das Ganze nur in großen Objekten verbaut werden kann oder auch für Einfamilienhäuser zur Verfügung steht. Ein Informationsdefizit, das sich beheben lässt:

Von Jürgen Becker, Leiter Vertrieb Commercial Systems Viess­mann, erfahren wir zunächst: „Lösungen kommen seit Jahren für Einfamilienhäuser (Neubau und Modernisierung) und gewerblich genutzte Immobilien (Hotels, Bürogebäude, Kliniken, Stadtarchive, Ladengeschäfte etc.) zum Einsatz. ­Aktuell gibt es Speichergrößen von 10.000 Liter bis zu 1,5 Mio. Liter Fassungsvermögen.“ Das macht die Sache schon mal spannend und für eine Vielzahl von Anwendungen nutzbar. Immer mehr Ingenieurbüros erkennen die Chancen und setzen den Eis-Energiespeicher für zeitgemäße ­Lösungen ein. Dabei ist die Idee einer Eisheizung noch rela­tiv neu und erst seit 2007 europaweit patentiert. Ein Eis­speicher selbst besteht aus einer Zisterne, die normalerweise so weit unter der Erdoberfläche vergraben wird, dass sie vor Bodenfrost sicher ist. Die Zisternen sind aus Kunststoff oder Beton, sie sind in verschiedenen Lastklassen befahrbar und normalerweise nicht gedämmt. Im Inneren sind große Spiralen aus Leitungen angebracht, in denen eine frostsichere Flüssigkeit (Sole) als Wärmeträgermedium zirkuliert. Ein Entzugswärmetauscher und ein Regenerationswärmetauscher sind angeschlossen.

Doch wie funktioniert das Ganze? Eine gute Definition finden wir bei regenerative-energie24.de. Dort heißt es: „Die Idee hinter der Eisheizung ist, die latente Wärme zu nutzen. Die latente Wärme ist die Energie, welche abgegeben oder aufgenommen wird, wenn ein Phasenübergang stattfindet. Die bei der Eisheizung ­genutzten Phasenübergänge sind die Phasenübergänge des Wassers von flüssig zu fest, wobei Wärme abgegeben wird und wieder zurück von fest zu flüssig, wenn wieder Wärme zugeführt wird. Die Eisheizung erzeugt ihre Wärme dabei bei dem Phasenübergang von flüssig zu fest, denn dabei wird die sog. Kristallisationswärme abgegeben – und diese ist beim Wasser beachtlich. Wenn das Wasser bei 0° C vom flüssigen Zustand in den festen Zustand wechselt, wird genauso viel Energie freigesetzt, wie wenn 80° C heißem Wasser Energie entzogen wird bis es 0° C hat. Genau diesen Sachverhalt macht sich die Eisheizung zunutze. Dabei benutzt man bei der Eisheizung eine Wärmepumpe, um die entstehende Energie für die Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar zu machen. Die Eisheizung kann nicht nur die Kristallisationswärme bei der Vereisung nutzen, sondern auch die Energie, welche das Wasser enthält, wenn es eine Temperatur über 0° C hat.“

Beim eigentlichen Prozess entzieht der erste Wärmetauscher dem flüssigen Wasser Energie und leitet sie zu einer Wärmepumpe. Die bei dem Verdichtungsprozess entstehende Wärme lässt sich für Heizung und Warmwasserbereitung nutzen. Bei der Abgabe der Wärme an den Entzugswärmetauscher sinkt die Temperatur des Wassers und es gefriert allmäh­lich. Im Inneren der Zisterne sind die Leitungen so verlegt, dass die Vereisung von innen nach außen und von unten nach oben erfolgt, damit der Behälter keinen Schaden nimmt. Damit die Zisterne nicht komplett vereist, wird über einen Regenerationswärmetauscher Wärme aus einem Solar-Luftabsorber oder einer anderen Wärmequelle zugeführt. Der nicht isolierte Speicher nimmt im Winter Wärme aus dem Erdreich auf und wird so selbst zum Absorber. Jürgen Becker dazu: „Ist das Wasser wieder flüssig, lässt sich der Kreislauf beliebig oft wiederholen.“

Nur, damit Sie einmal einen Eindruck bekommen, welche Dimensionen eine solche Anlage haben kann: Viessmann hat das zentrale Auslieferungslager von Ikea für den Großraum Wien mit einer solchen Anlage ausgerüstet. Der Speicher hat ein Gesamtvolumen von 1.700 m³ und ist einer der größten, wenn nicht der größte in Europa. Bei einer Höhe von 6 m und 19 m Durchmesser verlaufen in seinem Inneren 23 Kilometer Wärmetauscherrohre aus Kunststoff. Auch dieser Eisspeicher ist unter­irdisch und kann mit Lkw befahren werden. Heiko Lüdemann, Bereichs­leiter für Eis-Energiespeichersysteme bei Viessmann, führt aus: „Je nach Anlagenauslegung und Anwendungszweck kann die Vereisung mehrmals im Jahr vollständig oder teilweise erfolgen.“ Die normale Vorgehensweise ist allerdings eine etwa 70%ige Vereisung mit anschließendem Wiederauftauen innerhalb von zwölf Monaten. Der Vorteil: Die bereitgestellte Energie ist nicht nur kostenlos, sondern auch absolut umweltfreundlich und ergibt – im Falle des Wiener Modells eine Energiemenge von 116.000 kWh.

Viessmann bietet unter der Bezeichnung Vitoset Eis-Energiespeichersystem auch Lösungen für Einfamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser an. Diese sind weitestgehend vor­installiert, haben einen Durchmesser von 2,45 m bei einer Höhe von 2,70 m und ein Gewicht von 650 kg. Regene­ration und ­Direktbetrieb erfolgen über einen Energiezaun oder einen PVT-Kollektor. Die Anlage ist förderfähig nach dem Bundesgesetz für effiziente Gebäude und zwar seit dem 1.7.2021 auch im Neubau. Mit einem Eisspeicher ist sogar – da ausdrücklich genannt – eine PV-Anlage förderfähig. ­Beachten Sie insofern die Informationen auf der Seite www.bafa.de.

Für Sie gilt:  Wir hoffen, Ihnen auch heute wieder eine inte­ressante Technik vorgestellt zu haben  Obwohl das Verfahren zum einen noch sehr neu ist und sich zum anderen für Endkunden nicht wirklich logisch anhört, funktioniert es tadellos und hat ein immenses Potenzial für die Zukunft  Viessmann als ­einer der Pioniere hat dies erkannt und bereits die Serienproduktion aufgenommen, die Mitbewerber werden nicht lange auf sich warten lassen  Der Platzbedarf könnte insbesondere im Bereich von Einfamilienhäusern ein Problem sein. Aber sobald der Speicher vergraben ist, verschwindet er unter dem Rasen oder z. B. unter einem Carport. Zu berücksichtigen ist: Nicht jeder Boden ist dafür ohne Weiteres geeignet  Allerdings – und das sollte man niemals vergessen – beim Eisspeicher wird ausschließlich kostenlose Umgebungstemperatur ohne CO2-Eintrag genutzt. In Kombination mit einer PV-Anlage ein unschlagbares Argument  Informationen erhalten Sie in Ihrer Viessmann-Vertriebs­niederlassung.