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Eisheizung - Heizen mit Eis – ist das möglich?

Eisheizung

Energie ist ein teures Gut geworden und wird in Zukunft noch teurer werden. Die Nutzung fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl oder Erdgas bedeutet Verschwendung natürlicher Ressourcen, die zu ihrer Regeneration Jahrtausende benötigen und deshalb zu Ende gehen. Ihre Verwendung zu Heizzwecken und zur Warmwassererzeugung verstößt deshalb gegen das Nachhaltigkeitsprinzip. Regenerative Energien wie die Sonne, Wind, Erdwärme und Luft sind hochgradig nachhaltig und stehen in nahezu unerschöpflicher Menge zur Verfügung. 

Nun gesellt sich zu dieser Kette innovativ nutzbarer Energieträger das Eis. Es ist nicht nur als einzelnes Medium voller Energie. Vielmehr verbindet es in Eisheizungsanlagen alle vorgenannten Medien miteinander. Wasser, das mit Wärmetauschern zu Eis wird, Solar auf dem Dach, Eisheizung im Winter und Kühlung im Sommer – diese Innovation senkt den Energieverbrauch in Wohnhäusern und Gewerbeanlagen und sorgt damit für eine tief greifende Verbesserung der Umweltbilanz.

Woher stammt die Idee der Eisheizung?

Ob der Ruf der Schwaben als Sparspezialisten gerechtfertigt ist, sei dahingestellt. Im Schwabenland ist jedenfalls die Entwicklungsgeschichte der Eisheizung angesiedelt. Entwicklungsingenieur Alexander von Rohr hatte sich bereits seit mehreren Jahren mit der Eigenschaft der Kristallisationsenergie beschäftigt. Er hatte das Potenzial erkannt, welche Energie zur Verfügung steht, wenn Wasser bei Null Grad zu Eis gefriert. Sie entspricht der gleichen Energiemenge, die entsteht, wenn 1 Kilogramm Wasser von 80 Grad auf Null Grad Celsius abgekühlt wird. Er entwickelte die ersten Wärmetauscher- und Wärmepumpenanlagen, die dieses Prinzip umsetzten und erhielt im Jahre 2007 das europaweite Patent auf seine Eisheizungsanlagen.

Alexander von Rohr gründete seine Firma isocal, deren Hauptgesellschafter heute die Viessmann Group ist.

Seit mehreren Jahren bereits arbeiten Eisheizungsanlagen von isocal äußerst zuverlässig und energieeffizient beispielsweise im Stadtarchiv Stuttgart/Bad Cannstadt und in einem Hotel in Konstanz/Bodensee. Was anfangs noch für große Nutzungseinheiten vorgesehen war, wird zunehmend auch für Einfamilienhäuser nutzbar konzipiert. Eisheizungen werden mittlerweile von etlichen Fachbetrieben auch im Wohnungsbau eingebaut.

Auf welchem Prinzip beruht die Heizung mit Eis?

Das Prinzip der Kristallisationsenergie bei der Veränderung vom flüssigen in den festen Aggregatzustand verdoppelt den Nutzeffekt, der im Medium Wasser steckt. Bei der Abkühlung des Wassers von 80 Grad auf Null Grad Celsius werden 80 nutzbare Energieeinheiten freigesetzt. Die gleiche Energiemenge wird nochmals frei, wenn das Wasser in den festen Aggregatzustand Eis übergeht. Umgesetzt wird dieses Prinzip mittels eines Systems aus Wärmetauschern und der Wärmepumpe. Dies entspricht den Erkenntnissen im Energieerhaltungsgesetz, nachdem keine Energie verloren geht, wenn ein Medium seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest verändert. Diese Gesetzmäßigkeiten zu nutzen, ist die Aufgabe und Technologie von Eisheizungsanlagen.

Welche Bauteile gehören zu einer Eisheizungsanlage?

Wie bereits gesagt, begann die Technologie des Heizens mit Eis in großen Anlagen. Mittlerweile schließt dieser Trend auch den Sektor des Einfamilienhausbaus mit ein. Grundlage bildet ein in die Erde eingegrabener Betonspeicher. Sein Einbau ist völlig unproblematisch, da bei einer Einbautiefe bis zu vier Metern keine Besonderheiten bei dessen Genehmigung erforderlich sind. Dieser Behälter wird mit Trinkwasser befüllt, welches im Verlauf des technologischen Vorganges zu Eis gefriert und wieder auftaut. Brunnen- oder Brauchwasser dürfen jedoch nicht verwendet werden, weil die Gefahr der Beschädigung der Anlage durch Schmutzpartikel und Algenbildung zu groß wäre. Die Anlage verliert im Betrieb jedoch nur äußerst wenig Wasser durch Verdunstung etc., sodass der Folgeaufwand gegen Null geht.

Das Wasser wird beispielsweise durch Solarmodule auf dem Dach erwärmt. In herkömmlichen Solar-Heizungsanlagen wurde das erwärmte Wasser direkt zur Heizungsanlage beziehungsweise zur Brauchwassererwärmung geleitet. In der Eisheizungsanlage erwärmt es das Speicherwasser im unterirdischen Speicher und erhöht damit seine Temperaturdifferenz, aus der der Wärmetauscher seine Abkühlungsenergie bezieht. Mittlerweile werden diese Solarmodule durch Solar-Luft-Kollektoren zusätzlich ergänzt. Damit reicht nahezu jede Wettersituation aus, um Energie zu erzeugen, die dem Eisspeicher zugeführt wird. Ergänzt wird das System durch eine Wärmepumpe, sodass SolarEis insgesamt mit Sonne, Eis, Wasser, Luft und Erde fünf Energieträger gleichzeitig nutzt. Jeder von ihnen ist regenerativ, umweltfreundlich und steht nahezu kostenlos und unbegrenzt zur Verfügung. 
Die Technologie der Eisheizung ermöglicht es, diese Energie jederzeit der Heizungsanlage oder der Brauchwassererwärmung zuzuführen. Heizöl oder Erdgas mit ihren beständig steigenden Bezugskosten entfallen somit, und im Heizbetrieb beträgt die Energieeinsparung circa 50 Prozent. Modernste SolarEis-Anlagen beinhalten mittlerweile ein gesamtes System aus Wärmetauschern, Solar-Luft-Kollektoren und Hochleistungswärmepumpen.

SolarEis kann auch kühlen

Im Sommer wird das Prinzip der Energieerzeugung aus SolarEis ins Gegenteil umgekehrt. Dann entzieht SolarEis den Räumen die nicht benötigte Wärme und führt sie dem unterirdischen Eisspeicher zur Erwärmung seines Speicherwassers zu. Hier schließt sich der Kreislauf, denn das erwärmte Wasser wird gleichzeitig im Wärmetauscher in Energie zur Erwärmung des Brauchwassers umgewandelt. Abgesehen von den geringen Energiekosten für die Wärmepumpe geschieht die Klimatisierung der Räume somit nahezu zum Nulltarif. Die Kosten für teure und energiefressende Klimageräte lassen Nutzer von SolarEis kalt.

Ist SolarEis teuer in der Anschaffung?

Der Aufwand für den Bau einer Eisheizungsanlage ist zugegebenermaßen höher, als wenn lediglich eine Gasleitung in das Wohnhaus verlegt, ein Tanklager für das Heizöl geschaffen werden müsste und die dazugehörige Therme installiert wird. Bereits die Schachtarbeiten für den Eistank und die Schaffung des Betonspeichers sind eine erhebliche Investition. Die Amortisation erfolgt über den laufenden Betrieb und nach circa 6 Jahren hat SolarEis die höheren Investitionskosten durch seine enorme Energieeinsparung ausgeglichen. Von diesem Zeitpunkt an besitzt SolarEis Jahr für Jahr ein erhebliches Einsparpotenzial von circa 50 Prozent im Vergleich zu fossilen Energieträgern. Dabei ist jedoch noch nicht die unvorhersehbare Preissteigerung der Brennstoffe berücksichtigt worden. Insgesamt ist die Kostenaufstellung bei SolarEis ähnlich der bei der Anschaffung einer Pelletheizung.

Aber auch die Geothermie als regenerative Energiequelle besitzt einen bedeutenden Anteil am Gesamtaufkommen der installierten Anlagen. Immerhin ist derzeit mehr als jedes zehnte installierte Heizgerät eine Wärmepumpe. Rechnet sich SolarEis dennoch?

Geothermie ist immer abhängig von den geografischen und physikalischen Verhältnissen. Bereits die Schaffung des unterirdischen Eisspeichers ist klar kalkulierbar. Die Kosten für Erdbohrungen hingegen können immer durch Grundwasserschichten, Glykol im Erdreich oder thermische Belastungen aus dem Ruder laufen.

SolarEis-Anlagen können sofort errichtet werden und benötigen kein langes Genehmigungsverfahren wie die Geothermie. Damit verbunden sind auch eventuelle Auflagen, die bei der Einbringung einer Erdbohrung erfüllt werden müssen.

SolarEis bietet eine klar definierbare Energiemenge. Bei geothermischen Anlagen muss immer mit einem Energieverlust im Laufe des Betriebes oder einer Erneuerung der Erdbohrung gerechnet werden. Bei SolarEis sind alle Bauteile jederzeit zugänglich. Erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten sind deshalb problemlos möglich.

Kann SolarEis nachgerüstet werden?

Beim Neubau eines Hauses sind das Ausschachten und der Einbau des unterirdischen Eisspeichers völlig problemlos. Den Betonspeicher nachträglich einzubauen, kann jedoch in einer dicht angelegten Wohnanlage erschwert sein. Alle sonstigen Komponenten wie die Wärmepumpe, der SolarEis-Regler und die Solar-Luft-Kollektoren können jederzeit installiert werden. In vielen Fällen kann eine bestehende Heizungsanlage sofort in die neue SolarEis-Anlage ohne Umbauten eingebunden werden.

Gibt es finanzielle Anreize zum Einbau von SolarEis?

Die Energieeinsparverordnung EnEV fordert von Hausbauern den Einbau energieeffizienter Heizungsanlagen. Dazu gehört auch SolarEis. Ähnlich wie beim Einbau von Pelletheizungen stellt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle BAFA Unterstützungen in Form von bis zu 2.400 Euro beim Einbau von SolarEis bereit.

Ist SolarEis bereits am Ende seiner Innovation angekommen?

Die Vorteile von SolarEis zur Beheizung von Räumen und zur Brauchwassererwärmung liegen klar auf der Hand. Seit die Viessmann Group im Oktober 2012 die Mehrheit an der Firma isocal übernommen hat, richtet sich die Forschung auch auf die Nutzung der Eisheizung als Speicher von Elektroenergie. Noch ist dies Zukunftsmusik, aber jede von ihnen beginnt mit einer Innovation und mit Menschen wie Alexander von Rohr, die sie umsetzen.

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