Hintergrund

Wie funktioniert ein Eisspeicher?

Foto: KLM So soll das „Wohnquartier Westhedig“ im Jahr 2027 aussehen, wenn das letzte Gebäude fertiggestellt sein wird. Mitten durch das Gebiet führt die Straße Westhedig in leicht geschwungener Form und als Einbahnstraße, die von der Bastianstraße aus in Richtung Kjeirstraße befahren werden kann.

Westerland. Ein modernes Wohngebiet, wie auf Seite 6 beschrieben, soll auch eine moderne, zukunftsweisende Energieversorgung erhalten, wenn es um das Thema Heizwärme geht. „Wir sprechen im aktuellen Fall von einem zu bauenden Nahwärmenetz für die 16 Häuser und die Azubi-Wohnungen. Und dieses Netz muss natürlich irgendwo eine Wärmequelle haben“, erläutert Rudi Stiewe, der sich für das neue Wohngebiet genau um dieses Thema kümmert.
Stichwort Eisspeicher-System: Das Herz dieser Anlage sind drei Sole-Wärmepumpen, die in einer Heizzentrale inmitten des Wohnquartiers untergebracht sind. Die Wärmequelle für die Pumpen ist die Sole in dem 500.000 Liter großen Eisspeicher, der seine Wärmeenergie ausschließlich aus Sonne-, Erd- und Umgebungswärme bezieht.
Die Wärmequelle dafür befindet sich in der Heizzentrale des neuen Quartiers. Dort sind Wärmepumpen installiert. Und die nehmen Umgebungswärme über Schlaufen, durch die ein Sole-Wasser-Gemisch fließt, aus dem tieferen Erdreich auf. Dieses aus dem Erdreich kommende, nun etwas wärmere Wasser wird mittels Verdichtung in der Heizzentrale von 10 auf 40 Grad erwärmt.
Eisspeicher-Heizungen sind eine Erfindung, die die Vorzüge eines Eisspeichers mit denen der Wärmepumpe verbindet. Eine Zisterne wird in der Nähe der zu heizenden Gebäude in den Boden eingelassen. Die Zisterne besteht aus Beton und ist nicht isoliert. Sie ist bis knapp unter die Oberkante mit Wasser befüllt, im Fall des Baugebiets Westhedig mit einer halben Million Liter Wasser in einem 17 Meter durchmessenden und drei Meter tiefen runden Becken. Im Inneren der Zisterne sind PE-Rohre installiert. Zu- und Abfluss des Rohrsystems führt zu einer Wärmepumpe, welche wiederum an einen Warmwasserspreicher, der die Gebäude mit Warmwasser versorgt, und an das Heizsystem der Häuser angeschlossen ist. Die Wärmepumpen lassen ein Sole-Wasser-Gemisch in der Zisterne zirkulieren. Dabei wird die im Wasser vorhandene Wärme vom Sole-Wasser-Gemisch über die PE-Rohre aufgenommen und anschließend zur Wärmepumpe transportiert, so dass diese Wärme für die Heizungswärme nutzbar gemacht wird. Das Wasser in der Zisterne muss mit externer Wärmeenergie versorgt werden, damit die Wärmepumpe diese erneut abschöpfen kann. Zum einen werden Solar-Luft-Absorber aufgestellt, die Wärme aus der Umgebungsluft und der Sonne abschöpfen. Dazu werden die Solar-Luft-Absorber mit einem Sole-Wasser-Gemisch durchströmt, das die Wärme aus Sonne und Luft aufnimmt. Die Wärme kann dann mit Hilfe des Sole-Wasser-Gemischs zur Zisterne zurückgeführt werden und diese mit Wärmeenergie versorgen. Zum anderen – und das ist der wichtigere Effekt – erwärmt sich das Wasser über die im Erdreich auch im Winter schlummernde Erdwärme, da die Zisterne nicht isoliert ist. In aller Regel führen kurz vor Ende der Heizperiode die Solar-Luft-Absorber der Zisterne kaum oder gar keine Energie mehr zu. Dem Wasser wird dann so viel Wärmeenergie entzogen, dass es langsam von innen nach außen gefriert und sich die Zisterne zu einem Eisspeicher entwickelt. Der Clou ist, dass hierbei die sogenannte latente Wärme genutzt wird, die bei einem Phasenwechsel freigesetzt wird. Sobald das Wasser gefriert, wird die sogenannte Kristallisationswärme freigesetzt. Das Null Grad Celsius kalte Wasser bildet dabei Kristalle und wird zu Null Grad Celsius kaltem Eis. Dabei gibt es Wärme an die Umgebung ab. Diese Kristallisationswärme entspricht der selben Energiemenge, die man benötigt, wenn man Wasser von Null Grad auf 80 Grad Celsius erhitzt. Die Vorteile der Eisspeicherheizung sind vielfältig: Im Vergleich zu Öl- oder Gasheizungen entstehen keine CO2-Emissionen. Außerdem werden erhebliche Energiekosten eingespart. Der Nachteil ist ein höherer Anschaffungspreis gegenüber konventionellen Heizsystemen.
Der Eisspeicher nutzt als Wärmequelle ausschließlich regenerative Energie.
Mit diesem Konzept ist das Heizsystem zu 100 Prozent emissionsfrei. Es geht, übertragen beschrieben, also ausschließlich um regenerative Energien: um Sonnenwärme, um die Umgebungswärme der warmen Luft, die uns umgibt, und um die Erdwärme, die den großen Wasserbottich nutzt. Es gibt für das neue Wohngebiet Westhedig also keine einzige Gas-Brennwert-Therme mehr. Willkommen in der Zukunft!

Geschrieben von: Heiko Wiegand / veröffentlicht am: 19.12.2023