Für die Gebäudeenergieversorgung eignen sich langfristig nur Konzepte, die uns in Richtung einer reellen Klimaneutralität lenken. Derartige solare Energieversorgungskonzepte, u.a. mit Eisspeicher, entwickelt das Projekt Sol4City. Saisonale thermische Energiespeicher stellen eine Schlüsseltechnologie für die Umsetzung von tatsächlich bzw. reell klimaneutralen Gebäuden dar. Latentspeicher nutzen den Phasenwechsel von Fest nach Flüssig, um thermische Energie zu speichern. Insbesondere bei kleinen Speichertemperaturdifferenzen fällt dadurch die effektiv nutzbare spezifische Speicherkapazität um ein Vielfaches höher aus als ohne Phasenwechsel.
Ein Eisspeicher lässt sich multifunktional einsetzen
Weil der Einsatz von Wasser als Speichermaterial für Latentspeicher u. a. unter ökonomischen und ökologischen Aspekten sehr attraktiv ist, stellen sogenannte Eisspeicher eine äußerst interessante Technologie dar. Werden beispielsweise Eisspeicher als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt, können diese höhere Leistungszahlen erzielen, als wenn sie Umgebungsluft als Wärmequelle nutzen. Besteht zusätzlich zum winterlichen Wärmebedarf im Sommer ein Kühlbedarf, so lässt sich der Eisspeicher ebenso zur Bereitstellung von Kälte einsetzen. Durch diese Möglichkeit des multifunktionalen Einsatzes ergeben sich für Eisspeicher deutliche Vorteile gegenüber klassischen saisonalen Wärmespeichern.
Beispiel Wohnanlage in Weinstadt
In Weinstadt, etwa 20 km östlich von Stuttgart gelegen, wurde eine Neubau-Wohnanlage errichtet, in der sich eine Nutzfläche von 1.240 m² auf drei Geschosse verteilt. Das solare Energieversorgungskonzept basiert auf einer hydraulischen Verschaltung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, eines Eisspeichers und von photovoltaisch-thermischen Hybrid-Kollektoren (PVT-Kollektoren). Die Wärmepumpe wird bivalent zu einer elektrischen Widerstandsheizung betrieben. Im sogenannten Direktbetrieb nutzt die Wärmepumpe die solaren thermischen Gewinne des Hybrid-Kollektors quellseitig, um senkenseitig das Gebäude zu beheizen bzw. einen Pufferspeicher zu beladen. Sobald die Kollektoraustrittstemperatur unter eine feste Umschalttemperatur (-4 °C) sinkt, wechselt die Systemregelung in den Entzugsbetrieb. Dabei entlädt die Wärmepumpe zur Beheizung des Gebäudes den Eisspeicher. Je nach Ausgangszustand und entzogener Energie kann so eine Vereisung des Speichermediums stattfinden. Die Anlage ist so ausgelegt, dass in der Zeitperiode zwischen September und April sowohl der Direkt- oder Entzugsbetrieb als auch der Regenerationsbetrieb stattfinden kann. Während letzterem belädt der Hybrid-Kollektor den Eisspeicher, wodurch eine Erwärmung bzw. Verflüssigung des Speichermediums erreicht werden kann.
Im Beitrag in Heft 07-2021 finden Sie detaillierte Ergebnisse der Energiebilanz der Wohnanlage, außerdem eines weiteren solaren Eisspeicher-Projekts in Ludwigsburg.
Den Gebäude-Energieberater abonnieren können Sie hier.
Bleiben Sie auf dem Laufenden in Sachen Energieberatung und Energiewende mit unserem Newsletter.
