SolarEis – Energie zum Heizen und Kühlen
FUNKTIONSWEISE I ANWENDUNGEN I PERSPEKTIVEN
01 Editorial „HeizenmitEis“–eineinnovativeUmwelt- schutztechnologieerobertdenMarkt
02 Die Idee OpasEisspeicherinspiriertForschungund Technik–bisheute
03 Was ist Kristallisationswärme? EinsimplesphysikalischesPhänomenliefert dietechnischeGrundlage
04 Vom Prototyp zum Patent Nachdem„Selbstversuch“kamderDurchbruch
05 Energie im Eis einlagern und jederzeit abrufen Sonne,LuftundandereEnergiequellen dienenals„Antriebskraft“
06 Was kann der Eisspeicher? Heizen,Kühlen–oderbeides: keinSystemistflexibler
07 Ein Blick ins Innere DieseKomponentensorgenfüreinen zuverlässigenBetrieb
08 Wer hat den größten Eisspeicher? DasSolarEis-SystemgibtesinvielenVarianten
09 Umweltverträglichkeit DerEisspeicherschlägtandereLösungen beimUmwelt-undKlimaschutz
10 Wirkungsgrad WieeffizientistderEisspeicherinderPraxis?
11 Wirtschaftlichkeit WieraschamortisiertsichdasSolarEis-System?
12 Langzeitnutzung und Lebensdauer DerEisspeichererweistsichalszukunftssicher undnahezuunverwüstlich
13 Private Anwender HundertevonEigenheimbesitzernhabenbereits einenEisspeicher
14 Gewerbliche Anwender DasSpektrumgewerblicherNutzungen istbreitgefächert
15 Große Wohnprojekte NeubausiedlungenundSanierungsviertel setzenaufdasSolarEis-System
16 Öffentliche Einrichtungen Schulen,Hallenbäder,Sporteinrichtungen– AnfragenderöffentlichenHand
17 Denkmalschutzprojekte DerEisspeichereignetsichbesondersfürdie geschützteGebäudesubstanz
18 Unterstützung für die Photovoltaik EffizienzundWirtschaftlichkeitvonPV-Anlagen durchEiskühlungsteigern
19 Perspektiven und Zukunftsvisionen AufderAgendavonisocalstehenviele neueHerausforderungen
20 Awards DieseInnovations-undUmweltpreiseerhielt isocalbereitsfürseinSolarEis-System
Themen
00
„Heizen mit Eis“ – eine innovative Umweltschutztechnologie erobert den Markt
UnseremoderneArchitekturistohnehelle,lichtdurch-lässigeFassadennichtdenkbar.DieserforderteinesolideDämmungmiteffizientenBaustoffenundeineguteBelüftung.ImmerwichtigerwirdauchdieFrage,wieunsereHäuserdabeiwirklichkostengünstigundum-weltschonendbeheiztundgekühltwerdenkönnen.DiesgiltfürNeubautenebensowiefürBestandsgebäude.
AufderSuchenacheinerTechnologie,dieinderLageist,GebäudeallerArtzuverlässig,sparsamundnahezuCO2-freimitRaumwärmeundKühlklimazuversorgen,gelangindiesemJahrhunderteinwichtigerMeilen-schritt:dasSolarEis-Systemvonisocal.
Mitdieser–kurzEisspeichergenannten–TechnologieeröffnensichfürBauherren,Architekten,PlanerundNutzerneuePerspektiven.NochniewarHeizenundKühlensoeinfach,wirtschaftlich,umweltfreundlichundvielseitig.Undvorallem:soeffizient.BisherigeErfahrungswerte,wissenschaftlicheTestsundmehrerenamhafteAwardssprechenfürsich.
Zweifellosistisocaldabei,dieherkömmlicheGebäude-technikzurevolutionieren.InengerKooperationmitVIESSMANNkonntesichdasSolarEis-SysteminkurzerZeitamMarktetablieren.EinmalmehrgiltDeutschlanddamitalsTechnologieführerineinemwichtigenSegmentderGebäudetechnik.
DerMarktanteildesEisspeichersbeidenHeiz-undKühllösungenwächstinbeeindruckenderWeise.DasSystemhatguteChancen,zueinemwichtigenEnergie-sparmotorbeiNeubautenundModernisierungenzuwerden–imprivatenwieimgewerblichenoderöffent-lichenBereich.
Und:DerEisspeichervonisocalträgtdazubei,dassdieWelt,inderwirleben,auchmorgennochbezahlbarundlebenswertbleibt.
Editorial
01
Opas Eisspeicher inspiriert Forschung und Technik – bis heute
SeitMenschengedenkenistEisextremvielseitigundnützlich.DerbesondersbilligeundweitverbreiteteRohstoffWasserwirdingefrorenemZustandzueinemsolidenWerkmaterial–mitvielenEinsatzmöglichkeiten.
Bisindie50erJahredesvergangenenJahrhundertslebtenEskimosvielfachinEishäusern,sogenanntenIglus.NochheutewerdensiealsSchutzhüttenimewigenEisvonGrönlandoderAlaskagenutzt.EishotelslockenTouristen.
InGroßvatersEiskellerwurdenüberJahrhunderteLebensmittelundGetränkegekühlt.InNordamerikagabeslangeZeiteinenschwunghaftenHandelmitEis-brocken,diezurKühlungverderblicherWareninsHausgeliefertwurden.Miticebucketsbefüllte„Eisschränke“kamensogarinMittel-undSüdamerikazurAnwendung.
AuchinderNaturistEiseinwichtigerStoff:DieEis-deckenanNord-undSüdpolhaltendasWeltklimaimGleichgewicht.SchmelzendiePole–etwadurch„Löcher“inderOzonschicht–erwärmtsichdasWelt-klima.Überflutungen,DürrenundandereunerwünschteKlimaveränderungensinddieFolge.
DochlängsthatdiemodernePhysiknocheinenganzanderenNebeneffektvongefrorenemWasserentdeckt:diesogenannte„Kristallisationswärme“–eineEnergie-menge,dieindemMomentfreiwird,indemWasserzuEisgefriert.
Eis als Energiequelle?
Genau.Darumgehtes.
Die Idee
02
Ein simples physikalisches Phänomen liefert die technische Grundlage
DiePhysikkenntzahlreicheverblüffendeEffekte,übereinigedavonhabenwiralsKinderinderSchulege-staunt.Dochdieserhieristbisheuterelativunbekannt:
WennWasserzuEisgefriert,sichalsozuKristallenverfestigtundsomiteineanderekörperlicheDichteannimmt,wirdEnergiefreigesetzt.DabeiistdieMengeanEnergie,diebeimGefrierprozessfreiwird,erstaun-lichgroß:SieentsprichtdergleichenEnergiemenge,diemanbenötigt,umWasservon80°CelsiusaufnullGradherunterzukühlen.
ForschernennendiesenEffekt:Kristallisationswärme.
MithilfevonWärmetauschern,wiewirsieauchvonunseremKühlschrankherkennen,kanndieseKristal-lisationswärmenuninHeizwärmeverwandeltundanRäumeabgegebenwerden.DerUnterschied:BeimKühlschrankwirdWärmeinKälteverwandelt,beimHeizenistesgenauumgekehrt.
Wenn es so einfach ist: Warum haben wir dann noch nicht längst alle eine solche Eisheizung anstelle von Gas-, Öl- oder Holzkesseln?
TatsächlichhabenIngenieuredasPrinzipschonseitvielenJahrenerkannt–undhättenesgernlängstauchzurAnwendunggebracht.DochganzeHochschul-fakultätenscheitertenaneinemProblem,dassichderUmsetzungbeharrlichindenWegstellte:dieSpreng-kraftdesEises.
WennwireinGlasmitWasserverschließenundindenKühlschrankstellen,wirdesfrüheroderspäterzer-springen.DerGrund:Wassergefriertnormalerweisevonaußennachinnen.Luftbläschen,diesichimInnernbilden,sorgendafür,dasssichdasEiswasserimmermehrausdehnt–bisdieHülleplatzt.
isocalkonntediesesProblemlösen,indemderGefrier-prozessmithilfevonRohrleitungennunvomInnerndesBehältersausbegonnenwird.
DasWasserimEisspeichersystemgefriertalsovoninnennachaußen–nichtumgekehrt.ZurSicherheitbleibtamBehälterrandimmereinStreifenTauwasserzurück.DamitistdieSprengkraftdesEiseserstmalszuverlässigbeherrschbar.UnddieKristallisations-wärmekannendlichauchzumHeizengenutztwerden.
Was ist Kristallisations-wärme?
03
Nach dem „Selbstversuch“ kam der Durchbruch
UrsprünglichwarisocaleinmittelständischerHand-werksbetrieb,dersichaufdieInstallationundWartungvonHeizanlagenrundumdenBodenseespezialisierthatte.VonFriedrichshafenausentwickeltedasTeamrundumIngenieurAlexandervonRohrdabeiauchim-merwiedereigeneLösungen,umAnlagenzuoptimie-ren,ihreWirtschaftlichkeitundUmweltverträglichkeitzuerhöhen.
AlsisocalschließlichimJahr2004neueBetriebsräumebezog,entstandeinehrgeizigerPlan:DerPrototypeinesEisspeichersystemssolltekünftigdieeigeneFirmamitHeizwärmeundKühlungversorgen.BisdahinexistiertederEisspeichernurinPlänenundKonzept-studien.Würdeesgelingen,darauseinefunktionieren-deAnlagezuentwickeln,diedenPraxisanforderungengerechtwirdunddiehohenErwartungenerfüllt?
AlsalletechnischenKomponentenzurVerfügungstandenunddieSachebereitsErfolgversprach,stelltesichdanndochnocheinProblem:WohinmitdemmehrereKubikmetergroßenEistank?AlexandervonRohr:„Icherinneremich,wieichdamalsmeinemkleinenSohnabendsauseinemKinderbuchvorlas.EsgingdarinumeinenBagger,derErdreichfürneueHäuseraushob.Dawarmirklar:SoeinEisspeichergehörtunterdieErde!“
Gesagt,getan.
InwenigeralsvierMeternTiefeverschwandderEis-speicherschließlichunsichtbarunterdemErdboden.
SeitherliefertdieersteEisheizungderWeltimWinterzuverlässigRaumwärme.ImSommerwirddasTau-wasserimSpeicherzurKlimatisierungdesBetriebsgenutzt.
FürdieGebäudetechnikbeganneineneueÄra.
HundertevonpatentiertenEisspeichersystemensindseitherimEinsatz–inEigenheimenundMehrfamilien-häusernebensowieinGewerbebetrieben,Firmenver-waltungen,öffentlichenEinrichtungenoderganzenWohnsiedlungen
Vom Prototyp zum Patent
04
Sonne, Luft und andere Energiequellen dienen als „Antriebskraft“
UmdieKristallisationswärmeausdemEisspeichernutzenzukönnen,mussdasWasserimunterirdischenTankersteinmalgefrieren.Diesgeschiehtaufnatür-licheWeise,sobaldimHerbstdieUmgebungskälteeinsetzt.UmdiesenProzesszubeschleunigen,kommenzusätzlichgeringeMengenKältemittelzumEinsatz.
EineWärmepumpeverwandeltdiefreiwerdendeEnergieinWärme.DasdamiterwärmteHeizwasserwirdüberentsprechendeLeitungeninsGebäudeinneregeführt.
DerGefrierprozessimEisspeicherwirdinAbständenvonwenigenWochenwiederholt,umdieEnergiederKristallisationswärmevollausschöpfenzukönnen.ZudiesemZweckwirddasEisindenWintermonatenim-merwiederangetaut–undgefriertimmerwiederaufsNeue.
DiesgeschiehtmitdenKräftenderNatur:
Einspezieller„SolarLuft“-KollektorfängtaufdemHaus-dachEnergieausSonnenkraftundUmgebungsluftein.SogarbeiDunkelheitundRegenbeziehtderKollektornochWärmeenergie,dieerandenEisspeicherabgibt.DortwerdenSonneundLuftgewissermaßen„eingela-gert“.ImSommerwirddieEnergievomDachzusätzlichgenutzt,umBrauchwasserzuerzeugen–imWinterbietetderKollektoreinekräftigeHeizunterstützung.AuchdienatürlicheErdwärmeträgtdazubei,dassderEisspeichermitEnergieversorgtwerdenkann.
EsgibtabernochvieleandereMöglichkeiten,umindenEisspeicher„Power“zuspeisen:
InVerwaltungsgebäudenlässtsichdafürdieAbwärmevonComputeranlagennutzen.InöffentlichenEinrich-tungenmithoherBesucherfrequenzkanndieRaum-wärme,diedurchdieAnwesenheitvielerMenschenentsteht,indenSpeicherzurückgeführtwerden.IndustriebetriebeverfügenbeiderHerstellungvonProduktenüberfreiwerdendeProduktionswärme.SogardieAbwärmevonAbwasserkanälenkann–ohnejedeGeruchsbelästigung–imEisspeicher„ein-gelagert“undjederzeitabgerufenwerden.
DieEnergiequellendesEisspeichersystemssindalsoohnehininderNaturvorhandenoderstehen–bisherungenutzt–alsAbwärmezurVerfügung.LediglichdieWärmpumpebenötigtgeringeMengen(Öko-)Strom.
MehrUmweltschutzundWirtschaftlichkeitgehtnicht.
Energie im Eis einlagern und jederzeit abrufen
05
Heizen, Kühlen – oder beides: Kein System ist flexibler
ImWintersorgtderEisspeicherselbstbeiextremenWitterungsbedingungenfürwohligeWärmeimHaus.DochauchimSommerbleibtdasSystemnichtunge-nutzt.WährenddasEisimunterirdischenTanknachdemEndederHeizperiodelangsamauftaut,kanndieKältedesTauwassersohneZusatzkostengenutztwerden,umdieRäumezukühlen.HierfürwirdlediglicheinekleineUmwälzpumpebenötigt,dieFußboden-oderWandheizkörpermitangenehmerFrischeversorgt.DasgabesindieserFormzuvornochnie–einHeiz-system,dasaufganznatürlicheWeiseauchzurRaum-klimatisierungbeiträgt.
DochdamitistderKomfort,dendasSystembietet,nochlangenichterschöpft.DenngeradeindenÜber-gangsmonatenimFrühjahrundimHerbstwünschensichvieleeinausgeglichenesRaumklimaindenPrivat-räumenoderamArbeitsplatz.MitdemEisspeicherkeinProblem:InkühlenNächtendienteralsHeizung.SteigendieAußentemperaturenamTagkräftigan,springtdasSystemaufKühlungum.DieseFlexibilitätinnerhalbeinerEnergiequelleisteinzigartig.
WiefeinsichdasRaumklimadabeisteuernlässt,zeigteinBeispielausdemöffentlichenBereich–dasStadt-archivStuttgart.DiedortaufbewahrtenwertvollenhistorischenDokumenteundGemäldebenötigeneinenbesonderenSchutz.DaherdürfenRaumtemperaturundLuftfeuchtigkeitnichtvondenerforderlichenSollwertenabweichen–ganzgleich,welchesWetteroderwelcheJahreszeitgeradeherrscht.UmdasRaumklimajederzeitkonstanthaltenzukönnen,entschiedmansichfüreinEisspeichersystem.
Was kann der Eisspeicher?
06
Diese Komponenten sorgen für einen zuverlässigen Betrieb
DasSolarEis-SystembestehtausmehrerenBauteilen,diebedarfsgerechtaufeinanderabgestimmtwerden:
DaszentraleElementistderunterirdischeEisspeicherselbst.DieserbestehtauseinermassivenBetonhülle,sowieauszweiWärmetauschern:demsogenanntenEntzugswärmetauscher,mitdessenHilfedemWasserEnergieentzogenwerdenkann.UnddemRegenera-tionswärmetauscheramBehälterrand.
DieWärmepumpeverwandeltdiedemEisspeicherentzogeneEnergieinWärme,währenddasEisimTankgefriert.DieWärmepumpekannsowohlelektrischalsauchmitGasbetriebenwerden.SiebenötigtnurwenigeKilowattstundenBetriebsenergie.UntergebrachtistsiemeistimKelleroderinderEnergiezentraledesversorg-tenGebäudes.
AlsweitereEnergieerzeugerdienenjenachAnforde-rungeinSonne-/LuftkollektoraufdemHausdach–oderanderenatürlicheundregenerativeEnergie-quellenwiezumBeispielErdwärmeoderdieAbwärmevonComputeranlagen.
ÜbereinezentraleSteuerungseinheit–denSolarEis-Manager–kanndieVersorgungdesGebäudesmitRaumwärme,WarmwasseroderKühlungexaktgesteuertwerden.
BesonderskomfortabelundeffizientarbeitetdasSolarEis-SystemzusammenmitFußbodenheizungen,großflächigenWandheizkörpernundisoliertenLeitungen.AberauchvorhandeneRohreundHeiz-flächenkönnenproblemlosmitWärmeenergieausdemEisspeicherversorgtwerden.
Ein Blick ins Innere
07
Das SolarEis-System gibt es in vielen Varianten
JedeSolarEis-AnlagewirdindividuellkonfiguriertundexaktdemjeweiligenHeizwärme-undKühlbedarfange-passt.EntsprechendgroßsinddieUnterschiedebeimVolumendesunterirdischenTanks.
EinfamilienhäuserkommeninderRegelmitsehrkom-paktenEisspeichernaus:10bis15Kubikmetergenü-gen.DiesekleinenSpeicherverschwindenmeistunterderGarageoderimGarten.
BeigrößerenGebäudenkannderSpeicherinhaltmeh-rereZehntausend,manchmalgarmehrereHunderttau-sendLiterumfassen.SolchgroßeEisspeicherwerdeninderRegelunterdemFirmen-oderBesucherparkplatzverbaut.
GanzeWohnanlagenodersehrgroßeBürogebäudebenötigengarXXL-TanksmitübereinerMillionLiterFassungsvermögen.SowurdeeineNeubausiedlunginKölnmiteinemEisspeicherausgestattet,der1,2Mio.Literfasst–fürinsgesamt7.500QuadratmeterWohn-fläche.IneinemHamburgerSanierungsensemblemit480WohneinheitenkommteinTankmit1,5Mio.LiternzurAnwendung.
DiebislangweltweitgrößteEisspeicheranlagemitins-gesamt1,6Mio.LiternversorgtdieDeutschlandzentraleeinesmultinationalenUnternehmensinderNähevonDüsseldorf.DamitwirdeineBüroflächevoninsgesamt22.500QuadratmeternmitdemSolarEis-Systembeheiztundklimatisiert.
Wer hat den größten Eisspeicher?
08
Der Eisspeicher schlägt andere Lösungen beim Umwelt- und Klimaschutz
IndenletztenJahrenwurdenzahlreicheHeizanlagenentwickelt,dieaufneuen,umweltfreundlicherenTech-nologienbasierenalsetwaherkömmlicheGas-oderÖlheizkessel.DazuzählenzumBeispieldieNutzungvonLuft-undErdwärmeodergeothermischeAnlagen.AuchdieseSystemearbeiten–wiederEisspeicher–miteinerWärmepumpe.Doch:WieumweltfreundlichundsichersindsieinderPraxis?
HiereinigeBeispiele:
FüreineErdwärmepumpeistzunächsteineausreichen-deGartenflächeerforderlich.AuchsolltedieInstallationdererforderlichenLeitungenmöglichstvorderErstbe-pflanzungdurchgeführtwerden.DochauchspäternochkönnenSchädenamErdkollektorauftreten–etwadurchstarkenWurzelwuchsvonBäumenundSträuchern.
BeiderNutzungdesGrundwassersfürdieErzeugungvonHeizenergie–auchGeothermiegenannt–istmeisteinaufwendigesGenehmigungsverfahrendurchdieört-licheWasserbehördePflicht.DieBohrungensindzudemteuerundmitgewissenRisikenfürdieBausubstanzderumliegendenGebäudeverbunden.SozeigtensichetwaimSchwarzwaldstädtchenStaufennachumfangreichenErdwärmebohrungenRissean256Häusern–einScha-denvonmehrals40MillionenEuro.KeinEinzelfall.
Völlig„ungefährlich“sinddagegenLuftwärmepumpen–allerdingserreichensienichtimmerdieerforderlicheVorlauftemperaturundmüssendahernichtseltendurchklassischeÖl-undGasheizbrennerunterstütztwerden–schlechtfürUmweltundKlimaschutz.
AuchPelletheizungensindinzwischenweitverbreitet.Siegeltenalsweitgehend„CO2-neutral“,dadiePellet-presslingeausHolzabfällenbestehenundHolzzudemeinnachwachsenderRohstoffist.Allerdings:AuchPelletssetzenbeimVerbrennungsprozessschädlicheTreibhausgasefrei.Zudemistnichtsicher,wielangebeiderHerstellungvonPelletsnochaufrecycelteHolz-spänezurückgegriffenwerdenkann.Dennauchdieser„Rohstoff“istnichtunbegrenztvorhanden.WerdenlängereTransportefürdasHolzerforderlich–etwabeiImportenausÜbersee–drückendiebeiSchiffsfrachtenoderLKW-LieferungenentstehendenUmweltgiftezu-sätzlichaufdieCO2-Blilanz.
AlldiesegenanntenNachteileweistdasEisspeicher-systemnichtauf.Esstelltsomitdiederzeitumwelt-freundlichsteLösungbeimHeizenundKühlendar.
Umwelt-verträglichkeit
09
Wie effizient ist der Eisspeicher in der Praxis?
ModerneHeizungenoderKlimaanlagenverfügenmeistübermehrereMegawattLeistung.DieserWertsagtje-dochnichtsdarüberaus,wieeffizienteineAnlagearbei-tet–alsoinwelchemVerhältnisderEnergieverbrauchzuErzeugungundNutzensteht.
DietatsächlicheLeistungsfähigkeitspiegeltsichimsogenanntenWirkungsgradwieder.
WissenschaftlerderFachhochschuleBiberachattes-tierendemEisspeichersysteminKombinationmitdemangeschlossenenSolarkollektoreinenWirkungsgradvon5,46(nachderVDI-Richtlinie4650).DamitistderWirkungsgradbeimSolarEis-SystemhöheralsbeiallenanderenHeiz-undKühlsystemenamMarkt.
EinebesondershoheEffizienzweistdasSolarEis-SystemvorallemauchdurchdieKombinationvonHeiz-undKühlfunktioninnerhalbeinereinzigenAnlageauf.
DasInstitutfürKälte-undUmwelttechnikinGladbeckkommtineinerLangzeitstudiezudemSchluss,dassaufgrunddergleichzeitigenNutzungvonWärmeundKälte„eineGesamteffizienzvonüber200Prozent,be-zogenaufdieeingesetztePrimärenergie,erreichtwird.“
Bessergehtesnicht.
Übrigens: Ein 12 Kubikmeter-Eisspeicher in einem Einfamilienhaus erzeugt etwa so viel Energie wie 100 Liter Heizöl. Mit einem Unterschied: Während Heizöl verbrennt und laufend nachgefüllt werden muss, bleibt die Wassermenge im Eisspeicher konstant und liefert Energie so oft und so viel, wie benötigt wird
Wirkungsgrad
10
Wie rasch amortisiert sich das SolarEis-System?
DerAufwandfürdasSolarEis-SystemistzunächstetwasgrößeralsdieInstallationeinesgewöhnlichenHeizkessels.Erdreichmussausgehoben,derBeton-speichereingebrachtundkonfektioniertwerden.HinzukommendieMontagedesSolarkollektorsaufdemDachundderWärmepumpeimHeizungsraum.
DerdamitverbundeneMontageaufwandunddieKostenfürMaterialundTechniksindjedochangesichtsdesaußergewöhnlichgroßenEinsparpotenzialsbeidenlaufendenBetriebskostenmehralsgerechtfertigt.
BeieinemEinfamilienhausamortisiertsichdasSolarEis-SysteminderRegelbereitsnachsechsbissiebenJahren.
EinVergleichderInvestitions-undBetriebskostenzeigt:
GegenübereinemBrennwertkessellassensichineinemZeitraumvon15JahrenalleinbeimHeizenmehrals10.000EuromitdemSolarEis-Systemsparen.Gegen-übereinerPelletheizungsindessogarfast24.000Euro.
WirdmitdemEisspeicherzusätzlichgekühlt,verdoppeltsichdasEinsparpotenzialsogarimVergleichzueinerherkömmlichenLösung.
DengenanntenSchätzwertenliegteineangenommenePreissteigerungbeidenkonventionellenBrennstoffenvonvierProzentzugrunde.SteigendieÖl-,Gas-oderHolzpreiseindenkommendenJahrenstärker,verbes-sertsichdiepositiveKostenbilanznochmehrzugunstendesSolarEis-Systems.
BeigroßenWohnanlagenoderGewerbebautenfallendieEinsparmöglichkeitenbeiderEisspeichernutzung–jenachAnforderungundAuslegung–inderPraxisnochwesentlichgünstigeraus.
Wirtschaftlichkeit
11
Der Eisspeicher erweist sich als zukunftssicher und nahezu unverwüstlich
DasEisspeichersystemistaufdieLebensdauerdesGebäudesabgestellt,indemesinstalliertwird.Wasbedeutetdas?
SämtlicheKomponentensindfüreinenlangfristigenDauerbetriebausgelegt.DasZiel:einmöglichstgeringerWartungsaufwand.
DerSpeicherselbstbenötigtsogutwiekeineInspek-tion.AllepaarJahregenügteinkurzerBlickindieBehälteröffnung.DaderSpeicherinhalthermetischvonLichtundLuftabgeriegeltist,tretenauchnachJahrenwederGerüchenochAlgenbildungauf.
isocalgewährtzudem30JahreGarantieaufdieDicht-heitdesSpeichers.
DieGarantiezeiträumefürdieübrigenKomponentenwieSolarkollektorundWärmepumperichtensichnachderenjeweiligerAusführung.EmpfindlicheBrennkammern,strapazierteKesselwändeodereinefragileMechanikgehörenmitdemEisspeicherebensoderVergangenheitanwiederPlatzbedarffürBrennstofflagerundTransporteinrichtungen.
DasSolarEis-SystemgehörtsomitzudenHeiz-undKühlanlagenmitdemgeringstmöglichenWartungs-undReparaturbedarf.
Langzeitnutzung und Lebensdauer
12
Hunderte von Eigenheimbesitzern haben bereits einen Eisspeicher
SpätestenswenndereigeneNachbarseinneuesAutoausderGarageholtundstolzbehauptet,dassesstattmitBenzinmitWasserfährt,beginnenwirunsSorgenumihnzumachen–stimmt‘s?
GanzähnlichmussesJohannesWinklerergangensein,alserseineneueHeizungbekam.Dassdiesebesonderssparsamist,wolltemandempromoviertenMaschinen-bauingenieurundEigenheimbesitzerausTettnangamBodenseejanochgernglauben.Undauch,dassdabeiSolarwärmeundandereregenerativeEnergiequelleneineRollespielen.AberetwasmachteNachbarn,FreundeundBekanntedanndochstutzig:DieWinklersheizenmit…Eis.
Genauergesagt:mit12KubikmeterngefrorenemRegenwasserineinembetonummanteltenTank,dereinesTagesimHandumdrehenhinterdemHausvonFamilieWinklerunterderErdeverschwand.
EinSolarEis-Speichervonisocal.
Fortanwecktder„geheimnisvolleTank“inWinklersGartennichtnurdieNeugierderNachbarn,sondernauchderMedien:„WirhabenunsfürdenEisspeicherentschieden,weilwirdamitSonnenenergiezwischen-speichernundsowohlzumHeizenalsauchzumKühlennutzenkönnen,“berichteteJohannesWinkleretwadenReporterndesARD-Ratgebermagazins„BauenundWohnen“.AndereNutzerlobendieungewöhnlicheEffizienzderAnlage.MancheberichtenvonHeizkosten„umdie30Euro“proMonat.
SchonjetztsetzenHundertevonEigenheimbesitzernzwischenFlensburgundGarmischaufdieEisheizung.UnddieAuftragsbüchersindweiterhingutgefüllt:BiszumJahr2013werdenalleininDeutschlandmehrals500SolarEis-SpeichervonisocalinEin-undMehr-familienhäusernverbautsein.
Private Anwender
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Das Spektrum gewerblicher Nutzungen ist breit gefächert
Ein5-Sterne-HotelamBodenseemachtedenAnfang:DasHotel„Riva“inKonstanzheiztundkühltseineüber50GästezimmerundSuitenbereitsseitvielenJahrenmiteinemEisspeicher.DieHeizleistungbeträgtindiesemFall280kW,dieKälteleistung180kW.DabeikommtnichtnureinDachabsorberzumEinsatz,dessenSonnen-undLuftenergieindenunterirdischenSpeicher„eingelagert“wird.AuchdieAbwärmeausdemBereich„Küche“und„Lebens-mittellagerung“wirdzurSteige-rungderEffizienzgenutzt.Nacheinerwissenschaft-lichenProjektstudievorOrtattestiertdasGladbeckerInstitutfürKälte-undUmwelttechnikdemLuxushoteleinaußergewöhnlichgroßesEnergiesparpotenzial–trotzderhohenKomfortansprücheseinerGäste.
SeithernutzenzahlreichenamhafteUnternehmendasSolarEis-System.HiereinekleineAuswahl:
• VerwaltungeinesFinanzdienstleistersin Düsseldorf • IndustriekomplexinGeislingenbeiStuttgart • „TrigemaArena“aufderschwäbischenAlb • BüroensembleimhessischenViernheim • HotelsinHeidelberg,KetschundaufLangeoog • PrivatklinikinFrankfurt
undvieleweiteremehr.
EinenergetischesHighlightmarkiertdieimJahr2012fertiggestellteLogistikzentralederFirma„GalaxyEnergy“:Dercirca3600QuadratmetergroßeNeubauinBerghülenbeiUlmerzeugtmehrEnergiealserver-braucht–unddieserstmalsimindustriellenBereich.DerKomplexbestehtauseinerVerwaltungsebene,Forschungslaboren,WerkstättenunddemZentrallagerdesPhotovoltaik-Herstellers.NebeneinergroßflächigenPV-AnlageauseigenerFertigungsorgtvorallemdasEisspeichersystemvonisocalfürdieungewöhnlichpositiveEnergiebilanzjenseitsder„Plus“-Marke.
UndnocheineWeltpremieremachtvonsichreden:DieneueDeutschlandzentraledesReinigungsher-stellersEcolabinMonheimbeiDüsseldorfverfügtüberdenbislangweltweitgrößtenEisspeicher.Mit1,6Mio.LiternFassungsvermögenbeheiztundkühltdasSolarEis-SystemabNovember2012BürosundLaborevonknapp1.000MitarbeiternauffünfEtagen.NebenderEnergieausSonneundLuftwirdbeiEco-labauchdieAbwärmedereigenenComputerfürdieEisspeicherfunktiongenutzt.DerGeschäftsführerdeszuständigenPlanungsbürosPBS&PartnerinHaan,RalfMnich,betont:„GegenübereinerkonventionellenAnlagelassensichbeiEcolabmitdemEisspeichermehralsfünfzigProzentEnergiekosteneinsparen!“
Gewerbliche Anwender
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Neubausiedlungen und Sanierungsviertel setzen auf das SolarEis-System
ImKölnerStadtteilPorzentstehtderzeiteinesoge-nannte„Klimaschutzsiedlung“mit112Wohnungen.SchonbaldwerdenhieramRheinuferinsgesamt7.500QuadratmeterWohnflächemitdemEisspeichersystembeheiztodergekühlt–jenachBedarf.
DasWasserausdem1.200KubikmeterfassendenEis-tanklässtsichmithilfeeinerWärmepumpezumHeizenaufeineVorlauftemperaturvon32°Celsiusbringen.IndenSommermonatenströmtaufAbrufKaltwasserüberdieWärmetauscherindieFußbodenheizungenundsorgtfüreinangenehmesRaumklima.
InHamburgwirdeinEisspeichermit1,5MillionenLiterFassungsvermögenkünftig483modernisierteAltbau-wohnungenbeheizenundklimatisieren.
WeitereWohnsiedlungen,diemitdemSolarEis-Systemversorgtwerden,entstehenderzeitauchinanderenTeilenDeutschlandsoderbefindensichinderModerni-sierungsphase.
Große Wohnprojekte
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Schulen, Hallenbäder, Sporteinrichtungen – Anfragen der öffentlichen Hand
HallenbädersindenergetischaufwendigundverursachenstetshoheBetriebskosten.EinwichtigerKostenfaktoristdabeiderAufwand,derfürdasEntfeuchtenderSchwimmhallenerforderlichist.BishergeschiehtdiesmeistmithilfevonherkömmlichenKältemaschinen,dietropischeDämpfeausdemerwärmtenBadewasserherunterkühlenunddadurchverringern.DerEnergieauf-wandfürdiesenEffektkannjedochumetwa90Prozentgesenktwerden–derEisspeicherliefertdienotwendigeKältefür„lau“.LediglichdieUmwälzungderkühlenLuftinWandschächtenderSchwimmhallenerfordertnochetwasEnergieaufwand.
DiesistnureinBeispielfürdievielseitigenundbe-sonderseffizientenEinsatzmöglichkeitendesSolarEis-SystemsinöffentlichenGebäuden.Gleich,obesumKühlung,HeizwärmeoderWarmwasserbereitunggeht:GeradeöffentlicheEinrichtungenprofitiereninbeson-dererWeisevonderWirtschaftlichkeitdesEisspeichers.
DabeikommtesvorallemaufeinoptimalesZusammen-spieldesEisspeichersystemsmitdenjeweiligenGe-bäudeeigenschaftenan.DieSynergiensindvielfältig: • InVerwaltungenkannzumBeispieldie ComputerabwärmefürSolarEisgenutztwerden.
• InSchulen,Kindergärten,Gerichtsgebäuden, RathäusernoderVeranstaltungsräumendient dienatürlicheAbwärmederBesuchereiner weiterenEffizienzsteigerung.
• DieinKlär-oderMüllverbrennungsanlagen entstehendeAbwärmelässtsichebenfallsals kostenfreies„Abfallprodukt“indenEisspeicher einspeisen.
IneinigenGemeinden(z.B.RemshaldenbeiWinnenden)wird–nacherheblichenProblemenbeiderRealisationvongeothermischenWärmepumpen–nunauchdasEisspeichersystemalszuverlässigeundsichereAlter-nativefürdieVersorgungdesRathausesgeprüft.
Öffentliche Einrichtungen
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Der Eisspeicher eignet sich besonders für die geschützte Gebäudesubstanz
DasArchivderStadtStuttgartimHeilquellenschutz-gebietvonBadCannstattwurdeineinemeigensdafürsaniertenehemaligemLagerhauskomplexuntergebracht.DerhistorischeBaustehtunterDenkmalschutz.NichtdieeinzigeHürdefürdiePlanerbeiderEnergieversor-gungdesGebäudes.DenndiehierlagerndenArchivali-enbedürfeneinesstetskonstantenRaumklimas:Exakt18°Celsiusund50ProzentLuftfeuchtigkeitmüssenessein,umdenErhaltderaltenDokumenteundGemäldenichtzugefährden.
DerSprecherdesStuttgarterStadtarchivs,Dr.JürgenLotterer,ziehtnach20MonatenDauerbetriebeineersteBilanz:„DasZiel,etwa30ProzentEnergiekostengegen-überderNutzungeinerkonventionellenKlimaanlageeinzusparen,konnteerreichtwerden.DieAnlageläuftstörungsfrei.“AuchderLeiterderAbteilungStadter-neuerungundBodenordnungbeiderStadtverwaltungStuttgart,MatthiasBertram,zeigtsichhochzufriedenmitderEisspeicherlösung:„WirsindimStadtarchivaufeinewasserfreie,alsoluftgestützteKlimatisierungange-wiesen,ummöglicheWasserschädenandenwertvollenUnikatenauszuschließen.DerStromverbrauchfürdasGebäudelagnachunserenZahlenimerstenBetriebs-jahrtrotzderintensivenLuftumwälzungsogar25.000EurounterdenursprünglichgeschätztenVerbrauchs-kosten.“
ArchivsprecherJürgenLotterersiehtdabeiauchbe-sondereVorteilegegenüberkonventionellenKlima-maschinen:„EinenormaleKlimaanlageführtstoßweiseklimatisierteUmluftindieRäume,damitdievoreinge-stelltenSollwertefürRaumtemperaturundLuftfeuchtig-keiterreichtundgehaltenwerdenkönnen.DerEisspei-cherdagegenlieferteinesehrausgeglicheneKlimati-sierung,weilerselbstübereineherträgesunddamitkonstantesTemperaturniveauverfügt.EskommtalsozukeinenunerwünschtenkurzzeitigenSchwankungen,diesichzumBeispielaufaltePapierenachteiligauswirkenkönnten.“
DamiterweistsichdasSolarEis-SystemalsbesondersprädestiniertfürdieKlimatisierungvondenkmalge-schützterBausubstanzsowiehistorischemInteriorundempfindlichenWertsachen.
DochnichtnurArchive,MuseenundBibliothekeninteressierensichzunehmendfürdenEisspeicher.AuchDenkmalschutzprojekte,diederStadterneuerungdienenundneuenWohnraumoderBüroflächenschaffen,ge-hörenmehrundmehrzudenAnwendernvonSolarEis.
JüngstesBeispiel:
DeralteBahnhofinKöln-Nippes–einEnsembleausei-nemsaniertenhistorischenBahnhofsgebäudeundzweiflankierendenNeubautenimLoftstil.EinerderBauher-ren,derMünchnerArchitektStefanSchramm,entschiedsichausgutenGründenfürdenEisspeicher:„DazupassteineGebäudetechnik,diewirklichumweltfreund-lichist,demneuestentechnologischenStandentsprichtundzugleichhohenKomfortliefert.“
Denkmalschutz-projekte
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Effizienz und Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen durch Eiskühlung steigern
DeutschlandgehörtzudenführendenNationen,wennesumdieNutzungvonPhotovoltaikzurStromerzeu-gunggeht.IndenletztenzehnJahrenkonntendiebiszurJahrtausendwendeinstalliertenPV-AnlagenummehralsdasDreihundertfacheaufrund20TerrawattLeistunggesteigertwerden.
DengrößtenAnteildaranhabenFreiflächenanlagenundDachaufstellungenmitjeweilsmehrerenHundertMega-wattLeistung.
VieleAnlagenarbeitenmitkonventionellenModulen,diesichinheißenSommernoderbeihohemSonnenstandstarkaufheizenkönnen.DiesführtinderRegelzueinemerheblichenLeistungsabfallbeiderStromerzeugung.
InderVergangenheitgabeskeinekostengünstigeunddamitausreichendwirtschaftlicheLösung,umdieerhitztenModuleherunterzukühlenunddamitdieLeistungsverlustevonPV-Anlagenauszugleichen.AbhilfeschafftnundieInstallationeinesEisspeichers.
MitdemSolarEis-SystemkanndieLeistungvonPV-Anlagenumbiszu25Prozentgesteigertwerden.„Nebenbei“lässtsichderEisspeicherschließlichauchfürangrenzendeGebäudenutzen–zumHeizen,KühlenoderfürdieBrauchwasserbereitung.
Unterstützung für die Photovoltaik
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Auf der Agenda von isocal stehen große Herausforderungen
KeineKältemaschine,keinefossilenBrennstoffe,keineTreibhausgase.Nureinriesiger,unterirdischerSee,derimWinterzuEisgefriert.Dassollausreichen,umNeubausiedlungenundneueGewerbeeinheiteneiner100.000-Einwohner-StadtindenSommermonatenangenehmherunterzukühlenundzusätzlichimWintersogarmitHeizenergiezuversorgen?
ImSchweizerWinterthurglaubtmanfestdaran.
DeshalbwurdedieZüricherHochschulefürangewandteWissenschaften(ZHAW)bereitsmiteinerentsprechendenMachbarkeitsstudiebeauftragt.
UnddeshalbschauendieSchweizerausnahmsweiseeinmalgernnachDeutschlandherüber.DenninFriedrichshafen,aufderhiesigenSeitedesBodensees,wurdenmitdemSolarEis-SystemdietechnischenVor-aussetzungenfürunterirdischeLatentwärmetanksausgefrierendemWasserfürKühl-undHeizanwendungennahezujederGrößenordnungundNutzungsartgeschaf-fen.
DochdiehohenErwartungeninWinterthursindnichtdieeinzigegroßeHerausforderung,dersichisocalinZukunftstellenwird.
Überalldort,woesdarumgeht,RaumwärmeoderKühlungzurVerfügungzustellen,stelltSolarEisdiederzeitinnovativsteLösungparexcellencedar.
SosuchenetwadieVeranstalterundBauherrenderFußballstadienfürdiegeplanteWMinKatarnacheinermöglichsteffizientenundkostengünstigenLösung,umStadienwieauchUnterkünfteimextremheißenarabischenSommerkühlenzukönnen.
DerSolarEis-SpeicherbietetsichauchhieralsoptimaleLösungan.
NachAbschlussderWMkönntederEisspeichereinaufdenStadienflächengeplantesEinkaufszentrumklimatisieren.
Perspektiven und Zukunftsvisionen
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Diese Innovations- und Umweltpreise erhielt isocal bereits für sein SolarEis-System
2012 KyoceraUmweltpreis
2011 NominiertfürdenUmwelttechnikpreis Baden-Württemberg
2011 VR-InnovationspreisMittelstand
2010 Landesinnovationspreis Baden-Württemberg
2010 InnovationspreisdesDeutschen Industrie-undHandelskammertages
2006 Innovationspreisder DeutschenGaswirtschaft
Awards
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isocalHeizKühlsystemeGmbH,Donaustraße12,D-88046FriedrichshafenT075412072-40,F075412072-44,[email protected],www.isocal.de
www.isocal.de/medienwww.youtube.com/SolarEis www.facebook.com/SolarEis i
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