Abbildung: Viessmann Werke

Wärmepumpen nutzen Umweltwärme aus Erdreich, Luft und Wasser. Die Nutzung von Wasser als Wärmequelle ist besonders effektiv, stößt aber an eine Grenze: Sobald keine Temperaturdifferenz mehr zur Verfügung steht, kann dem Wasser keine Wärme mehr entzogen werden, und es bewegt sich auf den Gefrierpunkt zu. Genau hier setzt der Eisspeicher an, denn beim Gefrieren wird zusätzliche Energie frei. Wir erklären, wie ein Eisspeicher funktioniert, was er kostet und welche Hersteller es gibt.

Funktionsweise des Eisspeichers

Neben der Energie im flüssigen Wasser gibt es eine zweite Energieebene. Wenn Wasser auf den Gefrierpunkt abkühlt und zu kristallisieren beginnt, wird die sogenannte Kristallisations- oder Gefrierwärme frei. Diese latente Wärme stellt der Eisspeicher der Wärmepumpenheizung zusätzlich zur Verfügung. Dadurch lässt sich die Wärmegewinnung über einen größeren Temperaturbereich ausdehnen, als es die reine Wassertemperatur erlauben würde. Dieses Prinzip nutzen Eisspeicherheizungen.

Niedrige Speichertemperatur und Regeneration

Die Ausweitung des Temperaturfeldes bis in den Minusbereich erlaubt es, die durchschnittliche Speichertemperatur niedrig zu halten. Der Vorteil: Der Eisspeicher muss kaum gedämmt werden, da die Temperaturdifferenz zur Umgebung gering ist. Bei fortwährender Nutzung gefriert das Wasser Stück für Stück, bis es vollständig kristallisiert ist. Erst dann muss Fremdenergie zugeführt werden, um das Eis wieder aufzutauen. Für diese Regeneration sind nur geringe Energiemengen nötig, da die Zieltemperaturen niedrig sind. Typische Lieferanten dieser Wärme sind Sonnenkollektoren, Luft-Wasser-Wärmetauscher oder die Abwärme aus Abwasser und Abluft. So entsteht ein fortwährender Kreislauf: Dem Wasser wird Energie entzogen, bis es gefriert, und anschließend wird es wieder aufgetaut.

Wirtschaftlichkeit und Kosten

Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist der Stromverbrauch der Wärmepumpe entscheidend, denn die erweiterte Nutzung des Wassers verlangt eine sorgfältige Auslegung des Gesamtsystems. Eine seriöse Bewertung berücksichtigt sowohl die Betriebsenergie der Wärmepumpe als auch die benötigte Regenerationswärme. Vorteilhaft ist, dass das niedrige Temperaturniveau energiesparender zu halten ist als bei Speichern mit hoher Vorhaltetemperatur. Ein Nachteil sind die hohen Anschaffungskosten: Der Preis allein für den Eisspeicher liegt bei etwa 10.000 Euro. Hinzu kommen Kosten für die Wärmepumpe, die Solarthermie sowie Zubehör und Montage.

Hersteller und Systeme

Der Heizungshersteller Viessmann definiert sein Eisspeichersystem als Zusammenspiel von fünf Wärmequellen:

1. und 2.	Wasser im flüssigen und im gefrorenen Zustand
3.	Solarenergie
4. und 5.	Luft- und Erdwärme

Ein weiterer Anbieter ist Calmac, der aus der industriellen Kälte- und Klimatechnik stammt und Polyethylen-Eisspeicher auch für Wohngebäude anbietet. Die tankähnlichen Behälter werden auf dem Grundstück vergraben. Größere Dimensionierungen ermöglichen eine längere und damit effizientere Nutzung der latenten Wärme, da mehr Wasser gefrieren kann.

Förderung und Einordnung

Der Eisspeicher selbst wird nicht isoliert gefördert. Als Wärmequelle einer Wärmepumpe kann er jedoch Teil der förderfähigen Kosten sein, wenn er zusammen mit einer förderfähigen Wärmepumpe installiert wird. Damit fließt er in die Bundesförderung für effiziente Gebäude ein, über die Wärmepumpen mit bis zu 70 Prozent (in der untersten Einkommensstufe bis zu 80 Prozent) bezuschusst werden. Da Eisspeicherheizungen bislang selten sind, gibt es vergleichsweise wenige Langzeiterfahrungen. Wegen der hohen Anschaffungskosten ist diese Heizform vor allem bei hohem Wärmebedarf und dem Wunsch nach einem weitgehend autarken System interessant.

Für wen eignet sich ein Eisspeicher?

Ein Eisspeicher ist vor allem dann interessant, wenn eine Erdsonde nicht möglich oder nicht gewünscht ist, etwa weil der Untergrund keine Bohrung zulässt oder die Genehmigung fehlt. Der im Erdreich vergrabene Speicher übernimmt dann die Rolle der Wärmequelle für die Wärmepumpe. Im Vergleich zur Erdsonde entfällt die teure Tiefenbohrung, dafür ist ein größerer Erdaushub für den Speicher nötig. Im Vergleich zur reinen Luftwärmepumpe arbeitet das System durch die konstantere Quelltemperatur potenziell effizienter, ist in der Anschaffung aber deutlich teurer. Der Eisspeicher lohnt sich daher vor allem bei hohem Wärmebedarf, ausreichend Grundstücksfläche und dem Wunsch nach einem weitgehend witterungsunabhängigen System.

Planung und Auslegung

Da Eisspeicher, Wärmepumpe und Regenerationswärmequellen genau aufeinander abgestimmt sein müssen, ist die Planung anspruchsvoller als bei einer Standardwärmepumpe. Die Größe des Speichers richtet sich nach dem Wärmebedarf und der zur Verfügung stehenden Regenerationsenergie aus Solarthermie oder Luft. Eine fachkundige Auslegung ist entscheidend, damit das System über die gesamte Heizperiode zuverlässig und effizient arbeitet. Vor der Entscheidung sollten mehrere Angebote eingeholt und die Gesamtkosten den Erträgen gegenübergestellt werden.

Fazit

Der Eisspeicher ist eine technisch elegante Wärmequelle, die die beim Gefrieren frei werdende Kristallisationswärme nutzt und so den Betrieb einer Wärmepumpe über einen größeren Temperaturbereich ermöglicht. In Kombination mit Solarthermie kann er eine Bohrung für Erdsonden ersetzen und arbeitet mit niedrigen Speichertemperaturen und entsprechend geringem Energieaufwand. Den Vorteilen stehen hohe Investitionskosten gegenüber, weshalb sich eine sorgfältige Einzelfallbetrachtung lohnt. In Verbindung mit der Förderung für Wärmepumpen kann das System für die richtige Ausgangslage eine zukunftssichere Lösung sein.