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

13

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,info@isocal.de,www.isocal.de

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