Zusammenarbeit mit Kesselheld.de

Das im Oktober 2015 gegründete junge Internetportal www.Kesselheld.de, das auf seiner Internetseite alle Möglichkeiten der Beheizung von Wohnungen aufzeigt und über die Vor- und Nachteile informiert, stieß bei seinen Recherchen auf unsere Homepage. Um Ihr Informationsangebot für Endkunden zu komplettieren fragten sie bei uns an, ob wir sie zum Thema Eisspeicher/Eisspeicherheizsystem unterstützen würden, um Endkunden die Entscheidung bei der Auswahl der Heizung zu erleichtern. In Zusammenarbeit mit der Redaktion von Kesselheld entstand nachfolgender Bericht.

 

Heizen mit Strom und Eis

Effizienzsteigerung für Wärmepumpen mit Solarthermie/Photothermie

Erneuerbare Energien werden Bauherren bei der eigenen Heizungsanlage zunehmend wichtiger: Dies zeigt eine Auswertung des statistischen Bundesamtes in Wiesbaden. So wurden im Jahr 2015 in 61,5 Prozent der 106.000 Neubauten Heizungstechniken verbaut, die regenerative Energieträger nutzen.
Dazu zählt auch ein Eisspeicher mit dem umweltfreundliches Heizen möglich ist.
Sowohl im Neubau als auch im Altbau profitieren Eigentümer zum Beheizen Ihrer Immobilie, wenn sie die Kombination aus einer Sole-/Wasser Wärmepumpe in Verbindung mit einem Eisspeichersystem und solarthermischen Kollektoren wählen. Mit Hilfe von effektiver Technik und innovativen Wärmepumpen lassen sich so bis zu 50 % der Heizkosten einsparen. Warum der Eisspeicher Ihre Heizungsanlage effizienter macht erfahren Sie hier.

Aufbau eines Eisspeichers

Bei einem Eisspeicher handelt es sich im Prinzip um eine große Wasserzisterne aus Beton, die in frostfreier Tiefe in das Erdreich eingelassen wird. In Abhängigkeit der Behältergeometrie ist hier eine Baugrube von ca. 3,50 m Tiefe erforderlich, die nach dem Setzen des Behälters wieder verfüllt werden kann.

Nach dem Einbau des Behälters wird dieser einmalig mit Leitungs- oder Grundwasser befüllt. Das Innenleben des Eisspeichers besteht aus einem Wärmetauschersystem, das einmal über eine angeschlossene Sole-/Wasserwärmepumpe dem Behälterwasser die Energie entzieht, zum anderen dem Speicherwasser die entzogene Energiemenge z. B. über eine thermische Solaranlage zur Einlagerung wieder zurück führt. Sinnbildlich übernimmt das Wasser im Eisspeicher die gleiche Aufgabe wie der Akku eines Smartphones oder Tablets, mit dem Unterschied, dass hier an Stelle von Elektrizität thermische Energie zwischengelagert wird.

Der eigentliche Clou des Eisspeichers ist die technische Energiegewinnung über den Phasenwechsel beim Gefrierpunkt des flüssigen Speicherwassers zu Eis ohne den Behälter zu zerstören. Die allein über diesen Prozess pro Liter Speicherwasser gewonnene Energiemenge würde die gleiche Menge flüssigen Wassers um 80 °C erhöhen. Die äquivalente Energiemenge wird beim Schmelzen des Eises über die Umwelt wieder eingelagert. Dieser Prozess ist mehrfach reversibel.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Zunächst kurz zur Funktionsweise einer Wärmepumpe. Bereits bei negativen Temperaturen ist eine Wärmepumpe in der Lage Heizwärme zu erzeugen. Dabei entzieht sie der Umwelt je nach Wärmepumpenart aus der Luft, der Erde oder -in unserem speziellen Fall- dem Speicherwasser die Energie.

Möglich wird dies durch ein Kältemittel, welches die Eigenschaft besitzt, bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Im gasförmigen Zustand wird der Druck des Gases mittels eines Verdichters/Kompressors erhöht. Dabei erwärmt sich das gasförmige Kältemittel, gibt die Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizungswasser ab und kondensiert bei diesem Vorgang.
Ähnliches passiert, wenn man einen Fahrradreifen mit einer Handluftpumpe befüllt. Beim Pumpen wird die Hand am Ventil durch das Zusammendrücken der Luft erwärmt. Lässt man jetzt die komprimierte Luft nicht in den Reifen entweichen und wartet den Temperaturausgleich ab, wird sich die Handfläche bei Entspannung des Pumpenzylinders wieder abkühlen.

Bei der Wärmepumpe geschieht dies durch ein nachgeschaltetes Expansionsventil, bei dem durch den Druckabfall das flüssige Kältemittel verdampft und einen Temperaturabfall erfährt. Somit kann es wieder Energie aus der Umwelt aufnehmen und der Kreislauf beginnt von vorne.

Warum die Solarthermie durch einen Eisspeicher effizienter wird!

Klassische Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung erreichen je nach Auslegung ca. 700 bis 800 Betriebsstunden im Jahr. Gründe dafür sind einmal der gegenläufige Verlauf zwischen Wärmebedarf und Sonnenangebot und relativ hohe Kollektortemperaturen von mind. 25-30 °C zur direkten thermischen Nutzung. Hinzu kommt, dass die Kapazität des Pufferspeichers durch sein Volumen begrenzt ist und so z.B. an einem strahlenden Sommertag keine Sonnenwärme mehr eingespeichert werden kann, da im Speicher die Maximaltemperatur erreicht ist. Die Anlage liegt quasi still, bringt keinen Nutzen und die Solarflüssigkeit im Kollektor wird durch die Hitze in  ihre Bestandteile zerlegt und kann die Frostschutzfunktion nicht mehr erfüllen.

Mit einem Eisspeicher und seinen Temperaturen um den Gefrierpunkt werden auch die bisher ungenutzten Temperaturen der Sonne unterhalb von 25°C zur indirekten Beheizung über die Wärmepumpe nutzbar. Auf Grund des hohen Speicherinhaltes (mind. 10 m³) lassen sich so die jährlichen Betriebsstunden der Solaranlage auf ca. 2000 h/a steigern. Dies sind im Durchschnitt jeden Tag über 5 Stunden kostenloser Wärmeeintrag mit dem positiven Effekt, dass die Solaranlage nicht mehr überkocht.

Das umgebende Erdreich besitzt i. d. R. eine ähnliche Temperatur wie das Speicherwasser, sodass die solaren Erträge ohne große Dämm-Maßnahmen in dem Eisspeicher verbleiben und nicht abwandern können, sofern man die Temperatur entsprechend den Angaben der Wärmepumpenhersteller begrenzt.

Wärmepumpe in Kombination mit einem Eisspeicher – Vorteile im Überblick

Der Eisspeicher ist ein unkomplizierter Energiespeicher, der unter Einberechnung der Kristallisations-/Schmelzwärme des eingesetzten Speicherwassers die Kapazität von 100 °C heißem Wasser besitzt. Seine Bauart und das umweltfreundliche Speichermedium Wasser machen das System genehmigungsfrei und deshalb kann es auch in Wasserschutzgebieten eingesetzt werden. Als geräuschlose Energiequelle ist es für Eigentümer kleiner Grundstücke, die ihr Wohngebäude mit Umweltwärme beheizen wollen eine echte Alternative zur Luftwärmepumpe.

Das Bundesumweltministerium sieht Wärmepumpenanlagen, die mit einem Eisspeicher betrieben werden als besonders effizient und innovativ. Über das Marktanreizprogramm fördert das BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) Bauherren von Bestandgebäuden und Neubauten mit nicht unerheblichen Zuschüssen, wenn die Entscheidung auf den Eispeicher fällt und die Systemeffizienz verbessert wird. Weitere Informationen dazu finden Sie unter

http://www.bafa.de/bafa/de/energie/erneuerbare_energien/waermepumpen/publikationen/energie_ee_wp_grundwissen.pdf

http://www.bafa.de/bafa/de/energie/erneuerbare_energien/waermepumpen/publikationen/merkblatt_wpinno_systemeffiz.pdf

http://www.bafa.de/bafa/de/energie/erneuerbare_energien/waermepumpen/publikationen/wp_foerd_uebersicht.pdf

Warum sich der Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Strom lohnt!

Wie jeder Wärmeerzeuger benötigt auch eine Wärmepumpe für ihren Betrieb Energie, hier in Form von elektrischem Strom. Sieht man diesen Umstand unter einem anderen Aspekt ist die Wärmepumpe derzeit das einzige Heizsystem, bei dem der Eigentümer seinen „Brennstoff“ kostenlos selbst erzeugen kann. Sinkende Einspeisevergütungen von derzeit nur noch 12,5 ct/kWh (Stand März 2015 für Anlagen bis 10 kWp) stellen die Abgabe ins öffentliche Netz in Frage, wenn man stattdessen doch ungefähr 28 ct/kWh mit steigender Tendenz sparen könnte. Wärmepumpen aller Markenhersteller sind mit einem separaten Label gekennzeichnet (z.B. sg Ready) und heute in der Lage kostenlosen Strom zu erkennen. Dieser kann dann der Wärmepumpe für die Wärmeerzeugung oder Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden. Im Endeffekt eine thermische Solaranlage, nur anders.

100% kostenlose Kühlung mit dem Eisspeicher

Hinzu kommt, dass Wärmepumpen mit Eisspeicher über spezielle Ventile in der Lage sind, dem Wohnbereich Wärme zu entziehen und das Gebäude zu kühlen. Vereinfacht beschrieben wird auf Knopfdruck die Wärmepumpenfunktion um 180° gedreht. Aus der Wärmpumpe entsteht ein aktiver „Wärmesauger“, der aus dem Gebäude Energie entnimmt und dem Eisspeicher zuführt.
Da der persönliche Wunsch nach Kühlung des Wohnbereiches parallel mit dem Strahlungsangebot der Sommersonne geht, kann man über diese Anlagenkonstellation das Gebäude kostenlos kühlen. Für Bauherren von Neubauten mit ihren großen Glasflächen, stark gedämmten Decken und Außenwänden eine ideale Kombination zur Verbesserung des Wohnklimas.

Mehr Wohnkomfort zum Nulltarif!

Der Einsatz spezieller Photovoltaik Hybrid-Module, die unter der Solarzelle einen zusätzlichen durchströmten Absorber besitzen (sog. Photothermie-Module) unterdrücken die Verringerung der Stromproduktion der Solarzellen durch die Erwärmung der Sonne, weil diese über den Eisspeicher gekühlt werden. Besitzer von klassischen PV-Anlagen kennen diesen Effekt, dass Ihre Anlage im Sommer geringere Stromerträge bringt (bis zu 30%) als im Frühjahr oder Herbst, obwohl hier das höhere Sonnenangebot besteht. Begründet ist dies mit der Erhöhung des elektrischen Widerstandes innerhalb der Solarzelle, die mit zunehmender Temperatur die Stromproduktion verringert. Mit der Kühlung über den Eispeicher wird mehr Strom produziert und gleichzeitig der Eispeicher mit thermischer Energie geladen. Ein angenehmer Doppelnutzen, der den Wert der Immobilie steigert und sich im Energieausweis positiv niederschlägt, da selbst erzeugter PV-Strom, der nicht eingespeist wird, in die (Primär-)energiebilanz des Energieausweises eingerechnet werden kann. In Abhängigkeit der Gebäudegröße unterschreiten Häuser mit dieser Anlagentechnik (gerade Neubauten) schon heute die Anforderungen der EnEV 2016, manche Hersteller geben hier als Zahl bis zu 70% unter dem Wert des Referenzgebäudes der Verordnung an.

Was hat der Bauherr davon?

Energiepreise kennen mit einigen Verschnaufpausen nur einen Weg und dieser geht nach oben.
Mit dem beschriebenen Heizsystem besitzt der Hauseigentümer einmal eine Heizungsanlage, die schon von Natur aus für ihren Betrieb mit geringen Kosten punktet und den Geldbeutel dauerhaft schont, da sie die Fähigkeit besitzt ihren „Brennstoff“ umweltfreundlich und nachhaltig selbst zu erzeugen. Intelligent betrieben (z. B. mit dem Smart Home Manager) reduziert sie zusätzlich über den Wechselrichter tagsüber den allgemeinen Strombedarf, da sie auch hier unterstützend wirkt (wie z.B. beim Betrieb des Geschirrspüler, Waschmaschine, etc.). Das macht unabhängiger von Energieversorgern und deren Preise.

Die Rendite ist individuell zu bestimmen und setzt sich aus mehreren Einzelteilen zusammen.

Ein Aspekt ergibt sich aus dem eingesparten Strombezug und den zukünftig zu erwartenden Energiepreiserhöhungen der nächsten 20 Jahre, dem Zeitfenster der durchschnittlichen Lebenserwartung solcher Anlagen.

Viele weitere Informationen zum Thema Wärmepumpe oder Heizen mit erneuerbaren Energien finden sie auch auf der Internetseite von Kesselheld.

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