Carsten Jasper auf dem Dach der Wohnsiedlung mit Eisspeicherheizung
Erneuerbare Energien

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Wärme aus Eis

Wärme aus dem Eis, kann das funktionieren? Der Sternenberger Hof macht es vor: Die Klimaschutzsiedlung in Köln-Porz nutzt einen unterirdischen Eisspeicher zum Heizen.

Anneliese Pulter, Bewohnerin des Sternenberger Hofs
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Anneliese Pulter fühlt sich in ihrer Wohnung rundum behaglich – dank der Eisheizung.

Anneliese Pulter freut sich jeden Tag über ihre Wohnung: Die 81-jährige Kölnerin lebt auf 65 behaglichen Quadratmetern. Sie hat schöne helle Räume, ein großes Wohnzimmer mit offener Küche und Terrasse zu einem ruhigen Innenhof. Pulter wohnt in einer Anlage aus vier Häusern, in einer großen Parkanlage 500 Meter vom rechten Rheinufer entfernt. Das Beste an Pulters Wohnung in Köln-Porz aber ist ihre Heizkostenrechnung. Da stehen keine Kosten für Brennstoff drin, nur der Strombedarf für die Wärmepumpe.

Anneliese Pulter, kurze weiße Locken, freundliche Augen, wohnt im Sternenberger Hof. Die Klimaschutzsiedlung mit 112 Wohnungen, erbaut vom Wohnungsunternehmen Vivawest Wohnen GmbH, besitzt einen unterirdischen Eisspeicher, der die Wohnungen heizt. „Was bitte ist ein Eisspeicher?“, hat sich Pulter verwundert gefragt, als sie 2013 als Mieterin der ersten Stunde im Sternenberger Hof einzog. Und: „Wie soll das funktionieren, Heizen mit Eis?“ Das funktioniert wunderbar, ökologisch vorbildlich und vor allem günstig, denn ein Eisspeicher nutzt gleich drei natürliche Energiequellen, die kostenlos zur Verfügung stehen: Sonnenlicht, Luft und Erdwärme.

Carsten Jasper an der Eisspeicherheizung
Gut geheizt

Carsten Jasper erklärt im Keller die neue Heizung.

Denn wirklich geheizt wird mit dem Eis nicht, es ist nur der Speicherort für die Wärmeenergie, die auf dem Dach und aus dem umgebenden Erdreich eingesammelt wird. Ein Eisspeicher nutzt die thermische Energie, die beim Erstarren von Wasser zu Eis frei wird, und speichert Wärme aus einem solaren Luft-Kollektor, die das Eis wieder zum Schmelzen bringt. In der Eisspeicherheizung ändert das Wasser seinen Zustand laufend – vom Erstarren zum Schmelzen und umgekehrt. Ähnlich wie bei einem aufladbaren Akku.

Das Grundprinzip ist alt, bereits in den 30er Jahren meldeten amerikanische Forscher dafür ein Patent an. Aber letztlich war es der deutsche Ingenieur Alexander von Rohr, der das enorme Potenzial des Prinzips richtig erkannte. Er entwickelte die ersten Wärmetauscher und Wärmepumpanlagen, die das Prinzip des Eisspeichers als Kernelement eines neuen Heizsystems für Häuser umsetzten. Im Jahr 2007 erhielt er das europaweite Patent auf seine Eisheizungsanlagen. Seine Firma Isocal hat von Rohr 2012 an die hessische Viessmann Group verkauft.

War das Heizen mit einem Eisspeichersystem anfangs vor allem für große Nutzer wie Hotels vorgesehen, wird es jetzt auch im Wohnungsbau und für Einfamilienhäuser beliebter. Viessmann hat seit der Übernahme von Isocal 120 Eisspeicheranlagen an Bürogebäude und andere große Nutzungseinheiten verkauft – und schon über tausend Anlagen für Ein- und Zweifamilienhäuser. „Wir rechnen auch in den nächsten Jahren mit einem weiter wachsenden Marktanteil in Neubauten und bereits bestehenden Gebäuden, die modernisiert werden“, prognostiziert Wolfgang Rogatty, Sprecher bei Viessmann.


Das Gerät steuert, ob gerade geheizt oder gekühlt wird.
Heiss. Kalt.

Das Gerät steuert, ob gerade geheizt oder gekühlt wird.

Im Sommer kann das Prinzip auch umgekehrt werden. In der Wärmepumpe befinden sich integrierte Hydraulik-Komponenten für eine Kühlfunktion. Wenn diese über das Energiequellenmanagement im Heizungskeller aktiviert werden, wird die Funktion der Wärmepumpe umgedreht: Dann saugt sie die Wärme aus den Räumen, führt die Wärme dem Eisspeicher zu und kühlt das Haus – Experten sprechen von „Natural Cooling“. Der Eisspeicher ist das bisher einzige Energieversorgungssystem, das beides kann, heizen und kühlen. „Ein Gewinn“, sagt Mieterin Anneliese Pulter. „Im Sommer ist es in meiner Wohnung an warmen Tagen schön angenehm!“

CO₂-Emissionen einsparen

Vivawest dachte bei der Planung der Klimaschutzsiedlung zuerst daran, Wärme aus dem Grundwasser zu nutzen. Dann erkannte man aber, dass die entsprechenden wasserrechtlichen Genehmigungen schwierig zu erhalten sind – und entdeckte den Eisspeicher für sich.

Der größte Vorteil der neuen Technik sei ihre Sparsamkeit, erklärt Carsten Jasper, Fachbereichsleiter der Grundstücksentwicklung bei Vivawest: „Die Wärmepumpe im Eisspeichersystem braucht nur einen Bruchteil der Energiemenge, die eine herkömmliche Heizung verschlingt, egal, ob die Heizung mit Pellets, Erdgas, Öl oder Kohle betrieben wird“, erklärt Jasper. Anders als zum Beispiel bei einer Pelletheizung entstünden beim Eisspeicher im laufenden Betrieb wesentlich geringere Energiekosten, da Außenwärme als Heizmittel ja quasi ständig gratis zur Verfügung steht. „Bei der Eisheizung wird nichts verbrannt, wir vermeiden also vor Ort die Produktion von klimaschädlichem CO₂“, so Jasper. Gleichzeitig sei die Energiemenge, die der Eisspeicher produziere, enorm: Beim Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand werde in etwa so viel Energie frei, wie man brauche, um 0 Grad kaltes Wasser auf 80 Grad zu erhitzen – die Energieausbeute der Eisheizung sei also riesig!

Die KfW fördert

Der Eisspeicher unter dem Sternenberger Hof wurde mit Mitteln des Programms Energieeffizient Bauen (153) finanziert.

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„Die Klimaschutzsiedlung spart gegenüber vergleichbaren Gebäuden CO₂-Emissionen von etwa 50 Prozent ein“, erklärt Jasper. Nicht umsonst gilt der Sternenberger Hof als Vorreiter für nachhaltige Immobilien, deren Branche zunehmend heiß auf Eis als Energiespeicher ist. Die KfW hat den Bau mit einem Darlehen in Höhe von 5,6 Millionen Euro unterstützt. „Die Förderung ist Teil des Programms Energieeffizient Bauen für Häuser mit anspruchsvollen Anforderungen an ihren Primärenergiebedarf“, erklärt Petra Bühner, Prokuristin bei der KfW Bankengruppe. „Das Programm ist ein Instrument für die Ziele der Bundesregierung, die bis 2050 den Bedarf von Primärenergien in Gebäuden um 80 Prozent reduzieren möchte.“

Quelle
CHANCEN-Cover

Dieser Artikel ist erschienen in CHANCEN Herbst/Winter 2016 „Die Macht des Wassers“ .

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Angesichts positiver Werte macht das Wohnen im Sternenberger Hof doppelt Freude, sagt Anneliese Pulter: „Der Eisspeicher ist für die Umwelt wirklich eine tolle Sache. Und dann diese Ruhe hier und die Nähe zum Rhein. In dieser Siedlung habe ich mich vom ersten Tag an wohlgefühlt – ich hoffe, ich habe noch ganz viele Jahre hier!"

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Illustration Eisspeicher Köln

Das Prinzip der Eisspeicherheizung

Eine Eisspeicherheizung besteht aus drei wichtigen Teilen: einer Wasserzisterne in der Erde, Solar-Luft-Kollektoren auf dem Hausdach und einer Wärmepumpe im Heizungskeller. Die Wasserzisterne wird etwa vier Meter tief in die Erde versenkt. Auf dem Grundstück des Sternenberger Hofs ist die 1200 Kubikmeter große Zisterne zwischen zwei Häusern unter einer Rasenfläche vergraben. Die Wärmepumpe zieht Wärme aus dem Zisternenwasser. Die Pumpe funktioniert dabei umgekehrt wie ein Kühlschrank. Ein Wärmetauscher überträgt die Energie auf das Heizungswasser. In der Zisterne wird das Wasser nun immer kälter, bis es gefriert – daher der Name Eisspeicher. Durch den Übergang des Zisternenwassers von flüssig zu fest wird zusätzlich enorme Kristallisationsenergie frei. Die Solar-Luft-Kollektoren auf dem Dach des Hauses nehmen auch im Winter ausreichend Sonnenwärme auf, um den Eisspeicher zu regenerieren und das Wasser wieder aufzuwärmen. So kann das Eis im Speicher immer wieder aufgetaut und erneut mit Energie geladen werden.

Auf KfW Stories veröffentlicht am: Dienstag, 21. März 2017

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Alle Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen verabschiedeten im Jahr 2015 die Agenda 2030. Ihr Herzstück ist ein Katalog mit 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung, den Sustainable Development Goals (SDGs). Unsere Welt soll sich in einen Ort verwandeln, an dem Menschen ökologisch verträglich, sozial gerecht und wirtschaftlich leistungsfähig in Frieden miteinander leben können.