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Heizen mit Eis wird populär

Systeme kombinieren Kollektoren, Speicher und Pumpe

07.05.2009, 08:36

Die Grafik veranschaulicht die Verbindung von Kollektoren, Speicher und Wärmepumpe
So arbeitet das System von Terrasun. © Terrasun

Heizungssysteme, die mit Eis als Speichermedium arbeiten, gewinnen an Relevanz. Einige davon werden auch auf der Intersolar zu sehen sein. Die einen sind erst noch in der Erprobung, andere bereits im Einsatz.

Über 100 Systeme vor allem in Ein- und Mehrfamilienhäusern hat Terrasun Energy aus Hamm nach eigenen Angaben bereits installiert. "Das Besondere an unserem System ist, dass wir auch Übergangstemperaturen und geringe solare Erträge im Winter nutzen können, um mit der Wärmepumpe effektiv zu arbeiten", sagt Geschäftsführer Stefan Pap. Um das zu erreichen, schickt das System das Wasser aus dem Kollektor in einen speziellen Niedertemperaturspeicher. Dort entzieht ihm die Wärmepumpe die Wärme. "So nutzen wir die Sonnenstrahlung im Winter wenn die Kollektoren zum Beispiel nur 20 Grad warmes Wasser erzeugen", sagt er. Das erhöht die Arbeitszahl der Wärmepumpe, "bei sachgerechter Installation kann die Arbeitszahl auf bis zu 8 steigen", sagt Pap.

Im Sommer dient die Entnahme von Wärme in einen Niedrigtemperaturspeicher außerdem dazu, die überschüssige Wärme abzuführen und die Leistungsfähigkeit der Kollektoren zu erhalten.

Daneben arbeitet das System mit einem Latenteisspeicher. Latentwärmespeicher nutzen den Phasenübergang ihres Speichermediums, um möglichst viel Wärmeenergie in möglichst wenig Masse zu speichern. Beim Aufladen von Latentwärmespeichern wird Wasser als Speichermedium geschmolzen, und nimmt dabei Energie in Form der Schmelzwärme auf. Beim Erstarren gibt es diese Wärmemenge wieder ab. Die Nutzung eines Phasenübergangs ist effektiver als das bloße Erwärmen des Mediums: So wird beispielsweise beim Erstarren von Wasser, dem Phasenübergang vom flüssigen Wasser zum festen Eis bei 0 Grad, ungefähr soviel Wärme frei, wie zum Erwärmen der selben Menge Wasser von 0 auf 80 Grad benötigt wird.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei geeigneter Wahl des Speichermediums die Wärme auch in einem Behälter gespeichert werden kann, dessen Inhalt die gleiche Temperatur aufweist wie die Umgebung, so dass auch bei langfristiger Speicherung kaum Wärmeverluste auftreten. Das Gemisch aus Eis und Wasser weist einen geringen Temperaturunterschied zur Bodentemperatur aus, die in der Regel zwischen 6 und 8 Grad liegt. "Durch die Nutzung dieses Effektes kommt unser System mit vergleichsweise kleinen und unisolierten Speichern aus, nur der Heißwasserspeicher im Haus ist isoliert", sagt Pap.

Eine Besonderheit seines Systems sei auch, dass der Absorber, der das Eis erzeugt, nicht im Wasservorrat, sondern darüber angebracht ist. Der wird mit dem Wasser aus den Kollektoren berieselt und entzieht diesem so lange Wasser, bis das Wasser zu Eis wird. Das Eis wird dann in kleinen Stückchen in den darunter liegenden Vorratsbehälter geschüttet. Das Verfahren habe man komplett patentiert, so Pap.

Auch Consolar hat ein Patent auf sein System. "Wir haben ein Patent für das Solaera-Gesamtsystem, bestehend aus dem Hybridkollektor, dem Latentspeicher, dem Kombispeicher und der Wärmepumpe“, sagt Consolars Marketingleiterin Silke Fuchs. Das Patent wurde am 9.1.2003 angemeldet und 2007 erteilt.

Terrasun greife auf ein altes Patent zurück, in dem eine Regenwasserzisterne in Verbindung mit einer speziellen Eismaschine als Speicher genutzt wird für eine Wärmepumpe mit Solaranlage. Diese Patentschrift stelle das eigene Patent nicht in Frage, da mit dem Terrasun-System die Aufgabe nicht gelöst werde, die dem Consolar- Patent zu Grunde liege: ein kompaktes Solarsystem, das ohne Erdarbeiten breit eingesetzt werden kann, um eine überdurchschnittlich hohe Energieeinsparung zu erreichen. Neben einer ungünstigeren Systemverschaltung fehle der Hybridkollektor bei Terrasun, sagt Silke Fuchs. Ein entsprechendes Patent auf einen Hybridkollektor sei bei Terrasun in Arbeit, erklärt Pap.

Patrick zur Hörst, Technikexperte beim Energieberaterverband GIH, hält Eisspeicher für einen spannende Technologie, um die Effizienz von Wärmepumpen zu erhöhen. Er warnt allerdings vor zu großen Versprechungen, weil eine genaue Einsparung auf Grund unterschiedlicher Nutzungsprofile nicht anzugeben sei.

Wegen des trägen Phasenübergangs ist eine Auslegung als einzigen Wärmespeicher nicht gegeben. Die schnelle Anhebung auf ein Temperaturniveau für Warmwasser sei nicht möglich. Ein zusätzlicher Pufferspeicher ist von Nöten um eine entsprechende Wärmebereitstellung zu gewährleisten. Zur Deckung der Grundlast sei ein solches System hervorragend geeignet, um die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe zu verbessern. Wärmeverluste an den Aufstellraum sind nicht gegeben wegen der niedrigen Speichertemperatur. Dir solare Heizungsunterstützung trägt ebenfalls zur Heizungs- und Warmwasserunterstützung bei. Ob die Wirtschaftlichkeit bei den Systeme mit insgesamt 30.000 bis 35.000 Euro inklusive Wärmepumpe, Solarmodulen, Eislatentspeicher und Pufferspeicher gegeben sei, werde sich in der Zukunft zeigen, meint zur Hörst.

Terrasun Energy nennt keine Preise für sein System, diese werden auf Anfrage und je nach Auslegung erstellt. pgl

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