Abschlußbericht

Zum Projekt:

Heizen mit der Energie von gefrierendem Wasser

Neubau eines Einfamilienhauses: Bauvorhaben Eheleute Seidt, Rehstraße, in 77749

Hohberg-Niederschopfheim

Gefördert durch den Innovationsfonds des E-Werk Mittelbaden

Hersteller und Erfinder des Eisspeichers: Isocal HeizKühlsysteme GmbH, Donaustr. 12,

88046 Friedrichshafen. Internet: www.isocal.de

Hersteller Wärmepumpe: Waterkotte GmbH, Gewerkenstr. 15 in Herne.

Wärmepumpentyp: Ai1, 5006.3. Internet: www.waterkotte.de

Installierendes Unternehmen: Isocal Regionalcenter Südbaden: Eisheizung GmbH,

Beethovenstr. 15, 77743 Neuried-Schutterzell. Internet: www.eisheizung-gmbh.de

Eingebaut wurden unter anderem Fühler im Luftabsorber und im Eisspeicher. Ebenso

kann der COP und die JAZ abgelesen werden. Zum Erfassen des Energieverbrauches

der Solarpumpe wurde ein Strommessgerät verwendet.

Baubeginn: Juli 2011.

Inbetriebnahme: Juli 2012

Die Idee:

Heizen mit der Energie von gefrierendem Wasser

Einsetzbar in Objekten jeder Größe. Im Einfamilienhaus, genau so wie im Mehrfamilienhaus, dem Bürogebäude, im Gewerbe oder in Kommunen.

Vorteile des SolarEis-Systems gegenüber einer geothermischen Wärmepumpenanlage für kleine Anlagen im Einfamilienhaus

Zeitgarantie - lange Vorlaufzeit für Genehmigung und Bohrung entfällt. Fertighaushersteller können betriebsfertige Wärmepumpenanlage kurzfristig

garantieren. Preisgarantie - im Gegensatz zur Erdbohrung sind SES-Anlagen zuverlässig

kalkulierbar. Ertragsgarantie - im Gegensatz zu SES-Anlagen ist die Leistung von

Geothermieanlagen stark vom (teilweise) unbekannten Untergrund abhängig und schwierig kalkulierbar.

Genehmigungsverfahren entfällt / Risiko der Nichterteilung entfällt. Erd- und Grabarbeiten im Garten deutlich geringer. Risiko der Bohrung entfällt (jede Bohrung birgt Risiken –Grundwasserschichten,

Druckwasser, Leistung…). Umweltrisiko entfällt (kein Glykol im Erdreich / Grundwasser). Thermische Belastung des Erdreichs entfällt (Abkühlung des Erdreichs /

Grundwassers) . Risiko der Beschädigung, bzw. Leistungsminderung der Bohrung im Laufe der

Lebensdauer entfällt, da Reparaturen im SES jederzeit möglich. SES im Frühjahr und Sommer als Regenwasserzisterne nutzbar. Schnittstelle um Solarenergie über Wärmepumpenanlage nutzbar zu machen. Langzeit-Solarwärmespeicher: Solarwärme aus dem Herbst im Winter verfügbar. Thermischer Sonnenkollektor kann optional eingebunden werden – Erhöhung der

Effizienz. Kostenlose und umweltneutrale Kühlung im Sommer optional möglich. Investitionskosten vergleichbar. Wirtschaftlichkeit vergleichbar (im Sommer besser).

Die Komponenten:

SolarLuft-Kollektor

Er nimmt d ie Wärme der Sonne und zusätzlich die der erwärmten Umgebungsluft auf. Und

dies auch bei Dunkelheit oder bedecktem Himmel. Die Nutzung der Sonnenenergie wird

dadurch deutlich effizienter und wirtschaftlicher.

SolarEis-Speicher

In der warmen Jahreszeit wird das gespeicherte Wasser durch überschüssige Sonnenenergie

und die umgebende Erdwärme erwärmt. Mit Beginn der kalten Jahreszeit wird die Wärme aus

dem unterirdischen Speicher entzogen und über die Wärmepumpe dem Warmwasserspeicher

zugeführt.

Das Wasser gefriert in diesem Prozess zu Eis und kann im folgenden Sommer zur

kostenlosen Kühlung verwendet werden.

Regler

Er dirigiert das gesamte System und entscheidet insbesondere, ob die Wärme des Solar Luft-

Kollektors in den Warmwasserspeicher oder den SolarEis-Speicher eingespeist wird.

Solar-Warmwasserspeicher

Er speichert die Wärme, die für Heizung und Warmwasser benötigt wird. In der warmen

Jahreszeit bezieht er seine Energie vom Solar-Luft-Kollektor, in der kalten Jahreszeit in

Teilen vom SolarEis-Speicher.

Wärmepumpe

Sie entzieht dem unterirdischen SolarEis-Speicher Wärme und führt sie dem

Warmwasserspeicher zu. Gleichzeitig versorgt sie die Räume mit Wärme.

Mutter Natur steckt voller Energie

Erneuerbare Energieformen, die keinen CO2-Ausstoß verursachen, sind eines der großen Zukunftsthemen angesichts des Klimawandels. Das SolarEis-System kombiniert daher zum Heizen und Kühlen auf höchst ökonomische Art und Weise fünf natürliche Energiequellen: Sonne, Luft, Erdwärme, Wasser und Eis. Effizienter und umweltschonender können Wärmeversorgung und Kühlung nicht sein.

Sonne

Die Kraft der Sonne ist ein wichtiger Energiespender für das SolarEis-Prinzip. Während

das kalte Wasser zur kostenlosen Kühlung verwendet wird, bring die dabei zugeführte Wärme die Energie für die kommende Heizperiode ein. Darüber hinaus wird über eine spezielle Kollektoranlage auch in der Überganszeit und im Winter Sonnenwärme mit höchster Effizienz in den SolarEis-Speicher eingelagert. Der Kreislauf des Energiespeichers ist damit geschlossen.

Luft

SolarEis nutzt die Wärme der Luft als zusätzliche Energiequelle. Zum Beispiel auch, wenn die Sonne einmal nicht scheint, an einem wolkenverhangenen Tag , wenn es regnet und auch nachts. Um diese Energiequelle zu erschließen wird ein förderungsfähiger kombinierter SolarLuft-Kollektor eingesetzt, der auf Ihrem Hausdach oder einer Garage montiert werden kann.

Erde

Die Erde, die den Speicher umgibt, erfüllt für das SolarEis-Prinzip eine weitere wichtige Funktion. Mit ihren über das Jahr nahezu konstanten 8 bis 10 Grad Celsius schützt die

Erdwärme den Speicher im Winter nicht nur vor dem Auskühlen, sondern unterstützt den Speicher auch mit der Energie der Erde. SolarEis speichert die Wärme wo es am wirtschaftlichsten ist: im niederen Temperaturbereich.

Wasser

Wasser ist eines der effizientesten und wirtschaftlichsten Speichermedien überhaupt.

Allerdings ist es aufgrund der erforderlichen Isolierung unwirtschaftlich, die im Wasser befindliche Wärmeenergie bei hoher Temperatur zuspeichern. SolarEis geht einen anderen Weg: SolarEis lagert Wasser in einem unterirdischen Speicher bei einer Temperatur zwischen 0 und 10 Grad Celsius und nutzt sowohl die zur Verfügung stehende Wärmeenergie als auch die beim Gefrieren entstehende Latentwärme in Verbindung mit einer Wärmepumpe.

Eis

Unter normalen Bedingungen verringert sich die Temperatur eines Speichermediums, je mehr Wärme man ihm entzieht. Jedoch: Beim Übergang von Wasser zu Eis bleibt die Temperatur konstant, weil jetzt die im Wassergespeicherte latente (versteckte Wärme) abgegeben wird. Während das Wasser im unterirdischen Speicher gefriert, nutzt SolarEis die frei werdende Energie zum Heizen. In Phasen, in denen nicht geheizt werden muss, dient das Eis als umweltfreundliche Klimaanlage.

Energiequellen

Als Energiequelle zur Regeneration des Speichers kommen fast alle Arten von umwelt-freundlichen Umgebungs- und Abwärmequellen in Frage. Insbesondere sind dies Solarenergie, Umgebungswärme, Umweltwärmestrahlung, Erdwärme, Abwasserwärme und Luftabwärme. Die am häufigsten genutzte Energiequelle ist Solarthermie mittels Flachdachkollektoren und Luftkollektoren, sowie die ständig in den Speichertank einströmende Erdwärme. Zum Beispiel verfügt ein handelsübliches SolarEis-System „SE 12“ der Firma isocal für Einfamilienhäuser mit einem Fertigspeichertank von 12 m³ Rauminhalt und einer maximalen Heizleistung von 7,5 KW standard-mäßig über 6 Solarkollektoren mit insgesamt 12 Quadratmetern Solarfläche. Reine Luftkollektoren werden als Absorber ebenfalls angeboten und sind gegenüber Solarkollektoren preiswert herzustellen. Offene Luftkollektoren und sog. „Energiekörbe“

können aus beabstandeten Kunststoffröhren preiswert gewickelt werden. Sie werden von einem Wärmeträgermedium durchströmt und sind damit in der Lage, sowohl die Umgebungsstrahlung einzufangen, als auch Luftwärme zur Regeneration von SolarEis aufzunehmen und über Wärmetauscher auf das Speichermedium zu übertragen. Luftkollektoren haben eine sehr gute Regenerationsleistung, besonders wenn die kalten Rohre vom Wind umstrichen werden. Sie lassen sich bevorzugt auf flachen Garagen oder Industriedächern montieren. Kombinationen aus Solarkollektoren und Luftkollektoren

sowie auch der Einsatz von Hybridkollektoren sind je nach Einsatz vorteilhaft. Damit

eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten, ein SolarEis-System den lokalen Gegebenheiten und dem jeweiligen Wärme- oder Kühlbedarf anzupassen.

Energiequelle Erdwärme

Im Gegensatz zu oberirdischen Speichern besitzt der unterirdische SolarEis-Speicher der Firma isocal keine Isolierung. Ganz bewusst wurde darauf verzichtet, um zusätzlich die den Speicher umgebende Erdwärme zur Regeneration des Speichermediums nutzen zu können. Da das Erdreich im Jahresmittel eine Temperatur von ca. 8°C besitzt, fällt aus dem Boden ein nicht unerheblicher Anteil an Wärmeenergie für den kälteren

Speichertank an. Im Regelfall weist er zu den meisten Betriebszeiten eine Temperatur von ca. 0°C auf. Zur Gewinnung dieser natürlichen Energie wird keine Hilfsenergie benötigt. Der Wärmestrom fließt vielmehr über die viele Quadratmeter umfassenden Behälterwände selbstständig direkt in den Speichertank. So wird auf vorteilhafter Weise der Gesamtwirkungsgrad der Anlage deutlich erhöht.

Energiequelle Solar

Die Sammlung und wirtschaftliche Nutzung von Wärme auf einem vergleichbar tiefen Temperaturniveau ist mit herkömmlichen Solar-Systemen nicht möglich, da die Kollektoren hier immer erst eine bestimmte Mindesttemperatur erreichen müssen, bis sie energetisch genutzt werden können. Dagegen speichert das System aufgrund der Schmelztemperatur von Eis die Energie bei konstant niedriger Temperatur ein. Bei der Nutzung von Solarenergie für Heizzwecke wird die Sonnenenergie, die beispielsweise aus

Solarkollektoren gewonnen wird, schon bei Temperaturen von knapp über 0°C in den SolarEis-Behälter eingespeichert und damit dem Heizkreislauf zur Verfügung gestellt. Das SolarEis-System kann somit kurzfristige bzw. niedertemperierte Solarerträge nutzen und verhilft z. B. Solarkollektoren zu deutlich mehr Flächenertrag.

Pufferung von Schwankungen

Natürliche Energieangebote sind im zeitlichen Verlauf oft stark schwankend. Es ist deshalb wirtschaftlich vorteilhaft, eine oder mehrere solcher günstigen Quellen für eine kontinuierliche Nutzung in einem zentralen Speicher zu puffern, um sie für eine gleichmäßige Wärmeversorgung bereitzustellen. Diese Aufgabe erfüllt das SolarEis-System in der denkbar besten Form, da es nicht nur den Tagesgang, sondern auch den

saisonalen Gang der Wärmelast und der regenerativen Energieangebote auszugleichen vermag. Es verbessert daher nicht nur erheblich die Ausnutzung schwankender Energiequellen, sondern arbeitet auch zuverlässig und erreicht als Gesamtsystem einen sehr hohen Anteil an regenerativer Energie beim Gesamtenergieverbrauch.

Wie funktioniert das SolarEis System?

Kristallisationswärme

Die Kristallisationswärme (auch Erstarrungswärme genannt) wird freigesetzt, wenn ein Stoff seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest ändert. Auf Grund des Energieerhaltungssatzes ist die freiwerdende Energiegleich groß wie die für das

Schmelzen des Stoffes aufzuwendende Energie(siehe auch Schmelzwärme).

Bei verschiedenen Stoffen ist die Erstarrungswärme (=Schmelzwärme) pro Kilogramm

Masse unterschiedlich groß. Die Kristallisationswärme (auch Erstarrungswärme genannt) wird freigesetzt, wenn ein Stoff seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest ändert. Auf Grund des Energieerhaltungssatzes ist die freiwerdende Energie gleich groß wie die für das Schmelzen des Stoffes aufzuwendende Energie (siehe auch Schmelzwärme).

Um sich eine bessere Vorstellung von den Energieumsetzungen in einem SolarEis-Speicher und dem hohen Energiespeichervermögen von Wasser machen zu können, ist

folgende energetische Betrachtung hilfreich:

Um einen Liter Eis zu schmelzen, ist etwa die gleiche Wärmemenge erforderlich, die man benötigt, um einen Liter Wasser von 0 auf 80° C zu erhitzen. Oder anders ausgedrückt, um 126 Liter (= 0,126 m³)Eis von 0°C in Wasser von 0°C umzuwandeln, ist die Energiemenge erforderlich, die der Heizkraft eines Liters Heizöl entspricht.

Ein SolarEis-Speicher mit 800 Kubikmetern Eisinhalt, speichert den Energiegehalt von ca.

6.350 Litern Heizöl. Das entspricht einer Emission von fast 20 Tonnen CO2. Sofern dieses

Eis natürlich regeneriert wird, werden hier enorme Mengen an fossiler Energie und CO2

gespart.

Das SolarEis-Konzept

Das neuartige und innovative System „SolarEis“ ist eines der wirtschaftlichsten und flexibelsten Wärme- und Kälteversorgungssysteme, die der Markt derzeit zu bieten hat. Das SolarEis-Konzept ermöglicht es, verschiedene frei verfügbare Energien aus der Umwelt sowie andere günstige Quellen gleichzeitig einzusammeln. Es kann somit zeitlich schwankende Energieangebote mit hoher Effizienz in einem patentierten Langzeit-

Energiespeicher zur gleichmäßigen Nutzung einspeichern. Das System besitzt damit ein sehr hohes Energiesparpotenzial und fördert den Klimaschutz. Es ist darüber hinaus extrem umweltfreundlich und darum auch besonders zukunftsträchtig.

Vorteile

Durch die Langzeitspeicherung von ansonsten schwankender Umweltenergie mit Hilfe von

Kristallisationswärme werden die Umweltangebote ausgeglichen und optimal als

Energiequellen verfügbar gemacht. SolarEis ermöglicht auf diese Weise ein kostengünstiges Heizen mit sehr hohem regenerativem Energieanteil und gestattet sogar die Nutzung für Gebäude- oder Lagerraumkühlung.

Das SolarEis-System kombiniert Heizen und Kühlen auf höchst ökonomische Art und Weise und nutzt dabei vier natürliche Energiequellen: Sonne, Luft, Erdwärme und Wasser. Im Vergleich zu anderen Heizsystemen überzeugt SolarEis durch Effektivität, Zuverlässigkeit, Umweltbewusstsein sowie durch attraktive Investitions- und Betriebskosten. Solar-Eis vereint die Vorteile der besten am Markt verfügbaren Heizsysteme mit der einer innovativen Speichertechnologie. Es ermöglicht, Energie über

viele Monate im preiswerten Speichermedium Wasser zu konservieren. Jede Hauswasserleitung kann man vor Ort zum Befüllen eines SolarEis-Speichers zu nutzen. Somit entfallen Transportkosten für das Speichermedium zum Bauplatz. Zudem ist es als Wärmespeicher hocheffektiv und völlig umweltneutral. Im Heizbetrieb treten Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Systemen von etwa 50% auf, bei der Kühlung von über 95%. Die CO2-Belastung der Umwelt wird dadurch massiv reduziert. Weitere Vorteile liegen auch in der Herstellung. Die Speicherbehälter für die Versorgung kleinerer Einheiten, wie z. B. für Einfamilienhäuser, sind auf Straßen per Lkw transportierbar und müssen nicht umständlich auf der Baustelle erstellt werden. Anschlussfertige Speichertanks können beispielsweise in zentralen Werken in Massenproduktion preiswert gefertigt werden. Sie müssen am Einsatzort nach dem Transport nur noch in den Boden eingebracht werden. Die Leitungen und Steuerungen

lassen sich einfach anschließen. Dadurch ist im Gegensatz zur Tiefengeothermie auch eine kurzfristige Inbetriebnahme von SolarEis-Heizungen ohne umständliche Bohrungen oder Genehmigungsfristen möglich.

Energiespeicherung und -entnahme

Der Speicherbehälter wird bei Inbetriebnahme einmalig mit Wasser befüllt und ist damit

sofort einsatzbereit. Er speichert alle ihm zugeführten günstigen Energieangebote in Form von

latenter Wärme ein und nutzt die hohe Kristallisationsenergie des Wassers beim Gefrieren zu

Eis. Beim Entzug von latenter Energie aus dem Speicher wird somit Eis gebildet und der

Speicher energetisch wieder entleert. Beim Regenerieren des Speichers wird dagegen dem

Speicher latente Wärmeenergie wieder zugeführt. Vorhandenes Eis schmilzt dabei ab.

Für die Versorgung von Gebäuden mit Heizwärme werden vorzugsweise Kompressions- oder

Absorptionswärmepumpen zum Entladen des Speichers eingesetzt. Sie entnehmen dem

Speicher die benötigte latente Heizenergie bei konstant ca. 0° C. Des Weiteren dient das den

Speicher umgebende warme Erdreich als externe Speichermasse und vergrößert zeitweilig

die Speicherkapazität.

Wenn im Winter beispielsweise tiefer Frost herrscht, bleibt die Speichertemperatur aufgrund

des unveränderbaren Schmelzpunktes von Wasser auf ca. konstant 0°C. Aufgrund der richtig

dimensionierten Kapazität des Speichers ist immer ausreichend viel ungefrorenes Wasser im

Speicher vorhanden. Aus ihm wird latente Wärme bis zum Erstarren entnommen. In so einem

Falle kann die Wärmepumpe dann ihre Energie aus dem Speicher bei einer höheren

Temperatur entnehmen, als sie sie in der Umwelt vorfinden würde, und erreicht dabei eine

gute Leistungsziffer. Tagsüber kann der Speicher dann z. B. durch Sonnenenergie wieder

ganz oder teilweise regeneriert werden.

SolarEis im Jahresverlauf

Das System entzieht dem unterirdischen Wasserspeicher – dem SolarEis-Speicher – mit Hilfe

einer Wärmepumpe die Energie, die zum Heizen und zur Aufbereitung des Warmwassers

benötigt wird. Beim Heizen kommt es zu einer Abkühlung des Speichermediums Wasser.

Dabei wird im Winter die im Sommer gespeicherte Wärme so lange dem Speicher

entnommen, bis sich das Wasser vollständig zu Eis verwandelt hat. Dieser Vorgang wird in

unserem Klima allerdings immer wieder unterbrochen durch Phasen der Regeneration des

Wassers. Durch die Zuführung regenerativer Energien (Wärmeenergie der Sonne,

Wärmeenergie der Luft, Wärmeenergie der bodennahen Erdschichten) wird das Eis wieder in

seinen flüssigen Aggregatzustand überführt, bzw. das abgekühlte Wasser wieder erwärmt, und

der Prozess der Entnahme von Wärme kann von Neuem beginnen.

Mit dem SolarEis-System kann man jedoch nicht nur heizen, sondern auch die „Kälte des

Winters“ zum aktiven Kühlen im Sommer verwenden. Das als „thermisches Abfallprodukt“

im Winterbetrieb erzeugte Eis dient im Sommer als kostenlose Kältequelle und sorgt für

angenehme Raumtemperaturen. Der SolarEis-Speicher wird somit zur energie- und

umweltneutralen Klimaanlage. Zur Nutzung als Kühlquelle muss lediglich eine kleine

Umwälzpumpe eingebaut werden, die den Kaltwasserkreislauf zwischen Gebäude und

Eisspeicher aufrecht erhält.

Fragen und Antworten:

Wie arbeitet das SolarEis-System?

Die innovative Idee entzieht einem unterirdischen Wasserspeicher – dem SolarEis-Speicher - mit Hilfe einer Wärmepumpe die Energie, die zum Heizen und zur Aufbereitung des Warmwassers benötigt wird. Dabei wird die im Sommer gespeicherte Wärme im Winter so lange dem Speicher entnommen, bis sich das Wasser darin zu Eis verwandelt hat. Dieser Vorgang wird in unserem Klima allerdings immer wieder unterbrochen durch die Phasen der Regeneration des Wassers. Durch die Zuführung regenerativer Energien (Wärmeenergie der Sonne,

der Luft und der bodennahen Erdschichten) wird nämlich das Eis wieder in seinen flüssigen Aggregatzustand überführt und der Prozess des Kristallisationswärmeentzugs, verbunden mit dem Übergang von Wasser zu Eis, kann von neuem beginnen. Mit dem SolarEis-System kann man jedoch nicht nur heizen, sondern auch die „Kälte des Winters“ zum aktiven Kühlen im Sommer verwenden. Das als „thermisches Abfallprodukt“ im Winterbetrieb erzeugte Eis dient im Sommer als kostenlose Kältequelle und sorgt für angenehme

Raumtemperaturen. Der SolarEis-Speicher wird somit zur energie- und umweltneutralen Klimaanlage. Zur Nutzung als Kühlquelle muss lediglich eine kleine Umwälzpumpe eingebaut werden, die den Kaltwasserkreislauf zwischen Gebäude und Eisspeicher stetig aufrecht erhält.

Aus welchen Komponenten besteht das System SolarEis? Das Gesamtsystem entwickelt seine Vorzüge durch das abgestimmte

Zusammenspiel der folgenden Bauelemente: 1. SolarEis-Speicher Der SolarEis-Speicher nimmt ganzjährig die Wärme der verschiedenen, regenerativen

Energiequellen auf. Er nutzt sowohl Luft- und Solarwärme als auch die regenerative Wärmeenergie der oberen Bodenschichten und arbeitet daher wirtschaftlich sowie umweltfreundlich. 2. SolarEis-Manager Der individuell für das SolarEis-System entwickelte Regler kontrolliert die einzelnen Komponenten des Gesamtsystems. Der Regler legt beispielsweise fest, ob die Wärme des SolarLuft-Kollektors für Warmwasser verwendet oder im SolarEis-Speicher eingelagert wird.

3. Solar- und Luft-Kollektoren Der Luft-Kollektor nimmt selbst bei Dunkelheit oder Regen Wärme auf und lagert sie im SolarEis-Speicher ein. Der Solarkollektor bietet darüber hinaus im Winter eine attraktive Heizunterstützung. 4. Wärmepumpe Die Wärmepumpe sorgt dafür, dass alle Räume wunschgemäß mit Wärme versorgt werden. Sie greift dafür auf die mit regenerativen Wärmequellen erzeugte Wärme im SolarEis-Speicher zurück. 5. System von Leitungen Das gesamte System von Leitungen unterscheidet sich nicht von

herkömmlichen Heizanlagen.

Welche Wirkung hat die Nutzung der Kristallisationswärme? Die Kristallisationswärme ist die Wärmemenge, die beim Übergang von flüssigem

Wasser von Null Grad Celsius in den festen Zustand (Eis von Null Grad Celsius) freigesetzt wird. Diese dabei freigesetzte Wärmemenge entspricht derselben Wärmemenge, die man gewinnt, wenn man Wasser von 80 Grad Celsius die

Wärme entzieht, so dass es auf Null Grad Celsius herabgekühlt wird. Insgesamt handelt es sich damit um eine sehr große Wärmemenge. Sie konnte bisher nicht genutzt werden, da die dabei auftretende Sprengwirkung des Eises technisch nicht beherrschbar war. Mit dem patentierten System SolarEis ist es jetzt gelungen, dieses Problem zu lösen. Damit kann eine regenerative Energie großen Umfangs bei der Heizung zum Einsatz kommen.

Wie muss man sich die Eliminierung der Sprengwirkung des Eises vorstellen?

Eis hat die Eigenschaft, dass es sich am Rande bildet; die natürliche Eisbildung verläuft also von Außen nach Innen. Gleichzeitig ist das Wasser unter dem Eis „wärmer“ als das Eis, was bedeutet, dass sich das natürliche Eis von Oben nach Unten bildet. Da bei der Eisbildung grundsätzlich ein größeres Volumen entsteht, kommt es in einem abgeschlossenen Gefäß so zu einer Sprengwirkung. Das patentierte System SolarEis ermöglicht nun einen kontrollierte Eisbildung und zwar von Unten nach Oben und von Innen nach Außen. Damit kann sich in einem Behälter das Wasser/Eis-Gemisch ohne Sprengwirkung noch Oben ausdehnen. Da

die Wasserfüllung des SolarEis-Speichers nur etwa 90% beträgt, ist im Speicher genügend Platz um das größere Volumen des Wasser/Eis-Gemischs aufzunehmen.

In welchen Gebäuden kann man das System SolarEis einsetzen? Das System SolarEis ist äußerst variabel. Es kann sowohl in großen als auch in

kleinen Gebäuden zum Einsatz kommen. Dies bedeutet, das System ist geeignet für die Heizung und Kühlung von Einfamilienhäusern über Mehrfamilienhäuser bis hin zu Industriebauten. Entsprechend variabel sind auch die Speichergrößen, die zum Einsatz kommen. Einfamilienhäuser können bereits mit SolarEis-Speichern ab 12 m³ geheizt und gekühlt werden, Industrieobjekte benötigen dagegen Speichergrößen bis zu 1.000 m³. Aus diesem Grunde bietet die Firma isocal GmbH standardisierte SolarEis-Speicher für Einfamilienhäuser in einer Größe von 10 m³ bis 38 m³, teils in Verbindung mit einer Fertiggarage, an. Für Industriebauten werden dagegen die SolarSpeicher individuell entsprechend dem Heiz- und Kühlbedarf erstellt.

Warum ist eine ständige „Regeneration“ notwendig? Durch die ständige Regeneration des Eises zu Wasser wird erreicht, dass die

Speicherfüllung des SolarEis-Speichers sich stets auf dem höchst möglichen

Energiezustand befindet. Durch die Regeneration des Eises zu Wasser wird die bei der Eisbildung dem Wasser entzogene Kristallisationswärme wieder zugeführt und darüber hinaus das Wasser auch noch erwärmt, so dass bei der Heizung sowohl die Wärme des Wassers als auch die Kristallisationswärme wieder zur Verfügung steht.

Sind im den Wintermonaten die Außentemperaturen für eine Regeneration nicht zu niedrig?

Nachdem das System die Energie auf niedrigem Temperaturniveau speichert,

kann im Gegensatz zu herkömmlichen Solaranlagen beim System SolarEis die Sonnenenergie bereits bei Temperaturen von knapp über 0°C in den Heizkreislauf eingespeist werden. Das Gleiche gilt auch für die Erdwärme und die Luftwärme. Selbst bei Minus-Graden wird aus der den SolarEis-Speicher umgebenden Erde noch Wärme an ihn abgegeben.

Die Umweltfreundlichkeit von SolarEis

Wie wirkt sich der Einsatz des Systems SolarEis auf die Ökologie aus? Das System SolarEis ermöglicht die Realisation eines uralten Menschheitstraumes,

nämlich die Nutzung der Wärme des Sommers im Winter und die Nutzung der Kälte des Winters im Sommer. Dabei ist der CO2-Ausstoß fast Null – es arbeitet damit absolut umweltfreundlich. Aus diesem Grunde kann es auch in

hochsensiblen Gebieten zum Einsatz kommen. Der parallele Einsatz von fünf regenerativen Energieformen, die keinen CO2-Ausstoß verursachen, sind ein aktiver Beitrag zur Bewältigung des Problems Klimawandel.

Lässt sich das System SolarEis auch in Schutzgebieten einsetzen? Nachdem das System absolut umweltschonend und umweltfreundlich ist, benötigt

es deshalb für die Nutzung auch keine amtlichen Genehmigungen. Es kann damit selbst in Wasserschutzgebieten eingesetzt werden. Langfristig kann davon

ausgegangen werden, dass das System SolarEis die mit Risiken für die Umwelt behaftete Geothermiebohrung (Hebungen und Senkungen des Bodens, Auskühlung des Untergrundes, Unsicherheit bezüglich der erreichbaren Energiemenge, Haftung des Auftraggebers usw.) ersetzt.

Welche Vorteile bietet das System SolarEis gegenüber der Geothermie? Das System SolarEis bietet gegenüber der Geothermie die folgenden Vorteile:

o Preissicherheit: Finanzielle Risiken treten beim SolarEis-System nicht auf. Herstellungs- und Betriebskosten können zuverlässig berechnet werden.

o Zeitsicherheit: Zeitsicherheit entsteht dadurch, dass keine Bohrgenehmigung benötigt wird; es entsteht damit keinen Vorlaufzeit mit dem Risiko der Verweigerung der Bohrgenehmigung.

o Kein Umweltrisiko: Immer häufiger entstehen bei der Geothermie Schäden im Zusammenhang mit Erdbohrungen. Diese Risiken sind beim SolarEis-System ausgeschlossen. Bohrungsrisiken gibt es nicht; damit besteht auch keine Gefahr für den Kunden für Schadensersatzforderungen Dritter.

o Optionale Kühlung: Als einzigen Rückstand hinterlässt SolarEis am Ende des Winters Eis. Das Eis kann auf Wunsch im Sommer über lange Zeit zum Kühlen verwendet werden.

o Ertragssicherheit: Während geothermische Anlagen unter Leistungsminderung durch Abkühlung des Erdreichs und Vereisung leiden können, liefert der SolarEis-Speicher konstant berechenbare Ergebnisse.

o Vielfältiger Einsatz: Da von einem SolarEis-Speicher kein Risiko für

Erdreich oder Grundwasser ausgeht, kann er im Gegensatz zur Geothermie auch in Grundwasserschutzgebieten eingesetzt werden. Ein Genehmigungsverfahren, wie es für eine Erdbohrung notwendig ist, entfällt.

Welche regenerativen Energien kommen beim System SolarEis zum

Einsatz? Die Ausgangsvision der Firma isocal GmbH ist die 100%ige Gebäudeklimatisierung

mit regenerativen Energien. Der Einsatz der regenerativen Energien sollte dabei in Kombination von möglichst vielen regenerativen Energiequellen zur Einsparung von Heiz- und Kühlkosten unter weitest gehender Schonung der Natur erfolgen. Außerdem muss für den Kunden die Sicherheit höchste Priorität haben. An regenerativen Energien kommen beim System SolarEis zum Einsatz:

o SolarWärme o Wärme der Luft o Wärme der den SolarEis-Speicher umgebenden bodennahen Erdschichten o Wärme des Wassers o Kristallisationswärme des Wassers beim Übergang zu Eis

Es war dabei eine Herausforderung, auch die Kristallisationswärme, die beim Übergang des Aggregatzustandes „flüssig“ von Wasser in den Aggregatzustand „fest“ entsteht, zu nutzen. Hierzu war die Entwicklung eines besonderen Verfahrens zur Aufhebung der Sprengwirkung des Eises notwendig. Das Ergebnis dieser Entwicklungen ist der Betrieb einer äußerst umweltschonenden Heizung und Kühlung für Gebäude, das über Patente abgesichert ist. Alle anderen auf dem Markt befindlichen Heiz- und Kühlsysteme verwenden lediglich ein bis maximal

zwei regenerative Energiequellen und sind bezüglich der Regeneration weitaus schwächer positioniert. Das System SolarEis arbeitet dagegen mit den oben

beschriebenen fünf regenerativen Energiequellen unter Nutzung des Speichermediums Wasser in den beiden Aggregatzuständen fest und flüssig. Aufgrund von Messungen in der Praxis wird die Energie zu etwa 40 % aus den Solar- und Luft-Kollektoren, zu etwa 40 % aus dem Erdreich und zu etwa 20%

über den SolarEis-Speicher gewonnen.

Die Wirtschaftlichkeit von SolarEis

Wie groß sind die Kosteneinsparungen beim Heizen und Kühlen mit dem System?

Das System SolarEis ermöglicht die Realisation eines uralten Menschheitstraumes, nämlich die Nutzung der Wärme des Sommers im Winter und die Nutzung der Kälte des Winters im Sommer. Dabei ist der CO2-Ausstoß fast Null – es arbeitet damit absolut umweltfreundlich. Aus diesem Grunde kann es auch in hochsensiblen Gebieten zum Einsatz kommen. Der parallele Einsatz von fünf regenerativen Energieformen, die keinen CO2-Ausstoß verursachen, sind ein aktiver Beitrag zur Bewältigung des Problems Klimawandel.

Gibt es für das System SolarEis Fördermöglichkeiten? Für das System SolarEis gibt es zahlreiche Fördermöglichkeiten des Bundes. Sie

werden einmal von der BAFA und zum anderen von der KfW-Bank gewährt. Damit Fördermittel fließen, müssen die Anträge hierzu von den Bauherren gestellt werden. Die Anträge können von der Internetseite der beiden Behörden herunter

geladen werden.

Welche finanziellen Vorteile bietet das System SolarEis? Beim Einsatz des Systems SolarEis treten im Heizbetrieb gegenüber

herkömmlichen Systemen Kosteneinsparungen von etwa 50% auf, bei der Kühlung treten gegenüber herkömmlichen Systemen Kosteneinsparungen von etwa 99% auf. Die Kosten bei der Heizung sind nur noch notwendig für den Betrieb die Wärmepumpe, bei der Kühlung nur noch für den Betrieb der Umwälzpumpe. Theoretisch lassen sich durch geeignete Installationen zur Stromerzeugung die Kosten für Heizung und Kühlung auf Null reduzieren.

Welche Kosten kommen bei der Nutzung des Systems noch auf den

Betreiber zu? Beim Einsatz des Systems SolarEis treten für den Heizbetrieb gegenüber

herkömmlichen Systemen Kosten von etwa 50% auf, beim Kühlbetrieb treten gegenüber herkömmlichen Systemen Kosten von etwa 1% auf. Diese Kosten bei

der Heizung sind nur noch notwendig für den Betrieb die Wärmepumpe, bei der Kühlung nur noch für den Betrieb der Umwälzpumpe. Theoretisch lassen sich durch geeignete Installationen zur Stromerzeugung die Kosten für Heizung und Kühlung auf Null reduzieren.