Eisheizung: Wie Heizen mit Eis beim Energiesparen hilft
Heizen mit Eis – das klingt zunächst nach einem Paradox. Wer sich mit dem Thema genauer befasst, wird merken, dass die Eisheizung ein physikalisches Phänomen nutzt und es technisch brauchbar macht.
Unter normalen Bedingungen kristallisiert Wasser bei null Grad Celsius (°C). Sein Aggregatzustand wird von flüssig zu fest. Für den Phasenübergang wird eine gewisse Energie freigesetzt, die man Erstarrungswärme nennt. Um das Prinzip leichter zu erklären: Wenn man sich einen Eiswürfel auf die Handfläche legt, spürt man, dass er kalt wird. Dem Körper wird nämlich Wärme entzogen, welche das Eis zum Schmelzen bringt. Diese Schmelzwärme ist die genannte Erstarrungswärme.
Der Ursprung der zündenden Idee
Die Entwicklungsgeschichte der Eisheizung begann im Schwabenland, wo Alexander von Rohr seit Jahren von der Eigenschaft der Kristallisationsenergie begeistert war. Er erkannte das Potenzial, welche Energie bei dem Zeitpunkt zur Verfügung steht, wenn Wasser zu Eis gefriert.
Mit dieser Idee und Faszination entwickelte er Wärmetauscher- und Wärmepumpenanlagen. Für seine Kreation erhielt er 2007 ein europaweites Patent. Später wurde die Firma von Alexander von Rohr von der Viessmann Group aufgekauft.
Eisheizungen sind mit einem Taschenwärmer zu vergleichen
Der Phasenübergang von flüssig (Wasser) zu fest (Eis) benötigt eine enorme Menge an Energie. Die Kristallisationswärme von Wasser ist etwa dieselbe, die man benötigt, um die Flüssigkeit von 0 auf 80 Grad Celsius zu erhitzen. Die Schmelzwärme von Wasser ist folglich 80-mal größer als seine Wärmekapazität.
Aus diesem Grund ist dieser Phasenübergang gut geeignet, um Energie als latente Wärme zu speichern. Ein guter Nebeneffekt: Wärme lässt sich in einem niedrigen Temperaturniveau besser speichern.
Das Prinzip der Eisheizung ist im Grunde mit einem Taschenwärmer zu vergleichen. Auch dabei handelt es sich um Latentwärmespeicher: Im Inneren dieses Produktes befindet sich ein Metallblättchen. Sobald man es knickt, erstarrt die Flüssigkeit. Ab dem Zeitpunkt wird Kristallisationswärme freigesetzt.
Dasselbe Prinzip kommt bei Eisheizungen zum Einsatz – zumindest in einem größeren Maßstab: Wasserzisternen mit Betonmanteln werden in das Erdreich (im Garten) eingelassen. Diesen kann man mithilfe von Wärmepumpen und Wärmetauschern die Kristallisationswärme entnehmen. Die Wärmepumpe benötigt dann nur wenige elektrische Energie, um die Wärme, die im Wasser gespeichert ist, auf ein nutzbares Temperaturniveau anzuheben – zum Beispiel zur Beheizung der eigenen vier Wände.
Die einzelnen Bauteile der Eisheizung
Die Eisheizung ist eine der wenigen Systeme, die drei regenerative Energiequellen nutzt, die unsere Natur zur Verfügung stellt. Um diese in Energie zu verwandeln, kommen fünf Komponenten zum Einsatz:
- Solarluft-Kollektor: Nimmt die Wärme der Sonne und Umgebungsluft auf. Sein Energieertrag ist höher als bei klassischen Solaranlagen. Überschüsse werden in dem Solareis-Speicher angelagert.
- Solareis-Speicher: Bildet das Herzstück des gesamten Systems. In warmen Perioden des Jahres wird überschüssige Sonnenenergie in Wassermengen niedriger Temperatur gespeichert. Sobald die kalte Temperaturperiode beginnt, wird dem Wasser Wärme entzogen, sodass es zu Eis gefriert. Bei diesem Vorgang wird Kristallisationsenergie freigesetzt.
- Solareis-Steuerung: Kontrolliert das gesamte System und entscheidet, ob Wärme in den Speicher eingespeist oder Energie ans Gebäude abgegeben wird.
- Wärmepumpe: Entzieht dem Speicher Wärme und führt diese dem Heizsystem zu. Die Räume werden gleichzeitig aufgeheizt.
- Warmwasserspeicher: Speichert Wärme, welche zur Versorgung mit Warmwasser benötigt wird. Seine Wärme erhält er über die Wärmepumpe.
Ein Eisspeicher kombiniert drei regenerative Energiequellen
Der Eisspeicher ist in der Lage, sich über die Aufnahme von Energie aus drei unterschiedlichen Quellen eigenständig zu regenerieren:
- geothermische Energie
- Wärme aus Luft
- Wärme von Sonne
Der Eisspeicher sammelt die benötigte Energie selbst und stellt für die Wärmepumpe die primäre Energiequelle dar.
Sein Einsatz dient nicht nur zur Wärmezufuhr im Winter, im Sommer wird er zur passiven Kühlung verwendet. Ein Wärmetauscher leitet die Wärme aus dem Gebäude heraus zum Eisspeicher, wo das Eis geschmolzen wird. Bis zur Heizperiode ist der Tank komplett mit flüssigem Wasser gefüllt, welches dann wieder zu Eis wird – der Zyklus beginnt von Neuem.
Unproblematische Genehmigung für Eisheizung
Im Gegensatz zu geothermischen Wärmpumpen müssen Heimwerker nicht befürchten, dass dem Bau einer Eisheizung ein langes Genehmigungsverfahren vorausgeht. Die Eisheizung wird nicht so weit versenkt, dass sie mit Grundwasser in Kontakt kommen kann. Folglich sind die Auflagen weniger streng.
Laut Alexander von Rohr, Erfinder und Patentinhaber dieser regenerativen Energiequelle, wird ein Aushub von bis zu vier Metern benötigt. Dies erfordert keine besondere Genehmigung.
Fördermöglichkeiten der Eisheizung
Eisheizungen werden als gesamtes System aktuell (Stand: September 2015) nicht gefördert. Dennoch gibt es staatliche Förderungen auf einzelne Komponenten, die den Kauf einer solchen Anlage günstiger gestalten. Derzeit gibt es Förderungen für Wärmepumpen und Solarthermieanlagen. Der genaue Förderungsbetrag hängt von der Leistung beziehungsweise Kollektorfläche ab.
- Förderung der Wärmepumpe: Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle fördert Wärmepumpen mit einer Leistung von maximal 100 Kilowatt. Konkret gibt es maximal 40 Euro je Kilowatt, mindestens aber 4.000 Euro für Anlagen, deren Wärmequelle Erde und Wasser ist.
- Förderung der Solarthermieanlage: Das BAFA fördert Solarthermieanlage mit 140 Euro je Quadratmeter Kollektorfläche, mindestens aber 2.000 Euro.
Um eine Förderung für die Wärmepumpe und Solarthermieanlage zu erhalten, sind die Voraussetzungen zu prüfen, bevor man eine solche Anlage kauft.
Die Kombination von Wärmepumpe und Solarthermieanlage beschert Heimwerkern eine Bonusförderung von 500 Euro.
Zusammenfassung
Die Eisheizung ist ein Energielieferant, der drei erneuerbare Energiequellen nutzt. Der Vorteil liegt darin, dass keine Genehmigungen für den Bau einer Eisheizung im Garten benötigt wird. Da die Investition mit hohen Kosten verbunden ist, müssen Heimwerker zunächst rechnen, ob sie sich für ihre Immobilie lohnt.
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