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25.04.2018 | Energiespeicher | Im Fokus | Onlineartikel

Eisspeicher sind bei großen Anwendungen besonders effizient

Autor:
Frank Urbansky

Eisspeicher können besonders gut Energie speichern. Idealerweise versorgen sie Gebäude, die sowohl einen Heiz- als auch Kühlbedarf haben. Je größer die Anwendung, umso effizienter die Technologie.

Seit ihrer Markteinführung vor gut fünf Jahren sind Eisspeicher bereits 1.200 Mal in Deutschland installiert worden. "Eine besondere Form des Latentwärmespeichers sind Eisspeicher, welche die Kristallisationswärme des Eises bzw. Wassers nutzen. Sie können sowohl als Wärme- und Kältespeicher eingesetzt werden, oftmals in Verbindung mit Wärmepumpen- und Solarthermieanlagen. Sie dienen als saisonale Wärmespeicher sowie als Wärmequelle für Wärmepumpen. Als Wärmequelle für Wärmepumpen haben Eisspeicher den Vorteil, dass Restriktionen bei der Nutzung oberflächennaher Geothermie umgangen werden können und sie auch in dicht bebauten Gebieten den Einsatz von Wärmepumpen ermöglichen", beschreiben Funktionsweise und Vorteile dieser Technologie die Springer Vieweg-Autoren S. Herkel, B. Köhler und D. Kalz auf Seite 294 ihres Buchkapitels Energie – Gebäudeperformance in Planung und Betrieb optimieren

Empfehlung der Redaktion

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

Energie – Gebäudeperformance in Planung und Betrieb optimieren

Die gesetzlichen und normativen Anforderungen an den Energieverbrauch, sowie die Anforderungen an die Behaglichkeit in Gebäuden nehmen stetig zu. Umso wichtiger ist es dem Thema Energie im Rahmen der integralen Planung hocheffizienter Gebäude entsprechende Aufmerksamkeit zu widmen.


Das Eis, das dabei durch die Wärmeproduktion wie bei einem umgekehrten Kühlschrankprinzip im Winter produziert wird, dient im Sommer der Kühlung. Dabei wird es komplett wieder aufgetaut. Allerdings frieren Eisspeicher nie komplett zu. Der Vereisungsgrad beträgt maximal 60 Prozent.

Absorber zur Regeneration

Die Regeneration des Eises, also seine Rückführung in einen flüssigen Zustand, wird technisch mit Solarabsorbern unterstützt. Diese bestehen im Gegensatz zu herkömmlichen Solarthermieanlagen aus einem einfachen schwarzen PE-Schlauch, der mit einem Wasser-Glykol-Gemisch gefüllt ist und die Umgebungswärme sowie die Strahlungsenergie der Sonne einfängt. In milden Wintern können diese Absorber auch einen Teil der Heizlast direkt abdecken.

Bei diesem System stehen relativ hohen Investitionskosten unschlagbar geringen Betriebskosten gegenüber. Eine Amortisationszeit kann dadurch zwischen 10 und 20 Jahren liegen. Letzteres entspricht etwa der durchschnittlichen Lebensdauer eines Brennwertgerätes. Jedoch werden beim Betrieb des Eisspeichers und der dazugehörigen Wärmepumpe keine fossilen Energieträger wie Öl oder Gas verbraucht, sondern Strom, der je nach Herkunft vom Erzeugungsmix abhängig ist und entweder zu großen Teilen regenerativ oder aber auf Kohle- oder Atombasis erzeugt worden sein kann. Da aber die Jahresarbeitszahl durch die Kühlung bei bis zu sieben liegen kann (eine Kilowattstunde eingesetzter Storm erzeugt sieben Kilowattstunden Wärme oder Kälte) ist die Belastung für die Umwelt trotz des eventuell ungünstigen Strommixes deutlich geringer.

Größer ist besser

Dennoch sollte bei einer Investition beachtet werden, dass der Eisspeicher effizienter arbeitet, je größer er und das zu versorgende Gebäude sind. Ein Beispiel dafür findet sich in Nagold. Hier wird das Firmengebäude der 1981 gegründeten Schnepf Planungsgruppe Energietechnik auf diese Weise mit Energie versorgt. Um die Effizienz im neuen Firmengebäude zu steigern, wird die Wärme beziehungsweise Kälte via Betonkernaktivierung an die Räume abgegeben. Dazu wurden Wasserleitungen in die Geschossdecken eingelegt, die je nach Bedarf warmes oder kaltes Wasser führen, das vom Eisspeicher ausgehend via Wärmepumpe aufbereitet wird. Genutzt wird dabei nur eine Leitung sowohl für Wärme als auch Kälte. Gebräuchlicher sind jedoch Systeme, in denen dies in getrennten Leitungen befördert wird.

Der Eisspeicher liegt unter einem neu errichteten Parkplatz und fasst bei 9,5 Metern Durchmesser und einer Tiefe von 5,5 Metern rund 300 Kubikmeter Wasser sowie 5,7 Kilometer Rohrleitungen, über die Wärme oder Kälte ab- und zugeführt werden. 42 Solarabsorber sorgen auf einer Fläche von 382 Quadratmetern für eine schnelle Regeneration des Eisspeichers. Die Wärmepumpe wird mittels eigener PV-Anlage versorgt und somit zu 100 Prozent regenerativ betrieben. Sie erzeugt rund 51.000 Kilowattstunden im Jahr. Mit dieser Kombination wird die komplette Heizlast des Gebäudes von 121 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr abgedeckt.

Doch dieses Beispiel ist noch nicht das Ende der Entwicklung. "Eisspeicher können große Abmessungen einnehmen. Sie werden gebaut bis zur Größe bis 1.000 t Eismasse. Als Medium wird häufig einfaches Wasser verwendet. Es sind aber auch Anwendungen bekannt, bei denen dem Wasser ein Additiv zugesetzt ist, das zur Bildung einer Eis-Wasser-Suspension führt. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus flüssigem Wasser und kleinen Eisnadeln. Die Mischung selbst besitzt eine breiige Konsistenz und bleibt pumpfähig", beschreibt Springer Vieweg-Autor Joachim Dohmann, in seinem Buchkapitel Speicher auf Seite 188 die Möglichkeiten dieser Technologie. 

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