Sinn und Unsinn von Eisspeichern zur Gebäudeheizung

Ich möchte den ursprünglichen Thread nicht mit diesem Nebenthema zerreden, daher hier nun separat …

Eisspeicher kommt immer mal wieder als innovative Idee zur Gebäudeheizung daher und ich frage mich jedes mal wieder - warum? Das Prinzip ist klar, man nutzt den Phasenübergang von fest zu flüssig um Energie zu speichern. Mit Wasser als Basis hat man dann ein recht konstantes Temperaturniveau von 0°C. Eine Wärmepumpe muss dieses Temperaturniveau dann in der gesamten Heizperiode auf die Vorlauftemperatur der Heizung (min. 25°C) heben und für Brauchwasser noch viel mehr. An allen Tagen mit Außentemperatur über 0°C hätte es eine simple Luft/Wasser Wärmepumpe mit Außenluft also thermodynamisch einfacher als die Eisspeicher Variante. Nur an den Tagen unter 0°C (von denen es hierzulande im Jahresverlauf nicht wirklich viele gibt) bringt der Eisspeicher einen energetischen Vorteil. Lohnt sich also der Aufwand für den Eisspeicher überhaupt?

Dass man Wasser als Speichermedium nutzt, muss nicht zwingend gesetzt sein. Andere Stoffe haben höhere Schmelzpunkte, und wenn der Schmelzpunkt näher an Zieltemperatur liegt - und über der Außentemperatur in der Heizperiode - wäre der thermodynamische Vorteil doch wesentlich größer. Gibt es Eisspeicher die zum Beispiel mit Essigsäure (Schmelztemperatur 16,6°C) oder ähnlichem arbeiten? Welche zusätzlichen Probleme bringt das mit sich?

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Weil es eine preisgünstige Alternative zu Erdwärmebohrungen sein kann.

Nicht unbedingt. Wenn du als Luftkollektor zum Beispiel einen Zaun hast, in dem dieselbe Sole fließt wie im Eisspeicher, kannst du diesen auch mit der Sole-Wasser-Wärmepumpe kurz schließen, wenn es draußen über 0°C ist. Außerdem kannst du damit auch den Eisspeicher immer wieder über 0 Grad bringen, wenn es draußen über 0 ist. Das ist wichtig.
Ein Eisspeicher allein taugt nicht viel, da hast du schon Recht.

Auf was für eine Arbeitszahl soll die WP mit dem Eisspeicher kommen?

Mir wurde das mit der Arbeitszahl so eklärt, dass sie hauptsächlich von der Temperaturdifferenz der Sole und des zu erhitzenden Wassers (alles in Kelvin) abhängt.
Es gibt dazu eine Formel, mal sehen, ob ich sie finde.

Okay, das war die Leistungszahl

" Die Formel zur Berechnung der Leistungszahl lautet:

εc = T / T- T0

In dieser Formel entspricht T der Umgebungstemperatur. Bei einer Wärmepumpe wäre das die Raumtemperatur oder die Wassertemperatur. Dem gegenüber handelt es sich bei T0 um die Umgebungstemperatur, aus welcher Wärme bezogen werden soll. Das kann die Temperatur der Erde, der Luft oder dem Grundwasser sein.

Beispiel:

Außentemperatur T von 0° C (= 273 Kelvin)

Vorlauftemperatur der Heizung T0 von 55 °C(=328 Kelvin)

εc = 273 / 273-328

Da der Carnot-Prozess nur ein idealer Prozess ist, wird für ε gleich 0,5 x εc eingesetzt.

Dadurch ergibt sich in diesem Beispiel eine Leistungszahl von 6 für eine Wärmepumpe.
Quelle: [Die Formel zur Berechnung der Leistungszahl lautet:

εc = T / T- T0

In dieser Formel entspricht T der Umgebungstemperatur. Bei einer Wärmepumpe wäre das die Raumtemperatur oder die Wassertemperatur. Dem gegenüber handelt es sich bei T0 um die Umgebungstemperatur, aus welcher Wärme bezogen werden soll. Das kann die Temperatur der Erde, der Luft oder dem Grundwasser sein.

Beispiel:

Außentemperatur T von 0° C (= 273 Kelvin)

Vorlauftemperatur der Heizung T0 von 55 °C(=328 Kelvin)

εc = 273 / 273-328

Da der Carnot-Prozess nur ein idealer Prozess ist, wird für ε gleich 0,5 x εc eingesetzt.

Dadurch ergibt sich in diesem Beispiel eine Leistungszahl von 6 für eine Wärmepumpe.]"(JAZ, COP & ETA: Bedeutung der Wärmepumpe-Kennzeichen)

Die Jahresarbeitszahl hängt dann wohl auch noch von der Qualität der Wärmepumpe und der Steuerung ab. Das ist in dem link vermutlich auch erklärt.

Hm, ich habe noch nie von dem Prinzip gehört. Aber jetzt mal danach gesucht:

Die Eisspeicher-Funktion einfach erklärt

Für mein Gefühl sind das ziemlich viele Komponenten, die da ineinander greifen müssen. Mir erschließt sich der Vorteil gegenüber einer Wärmepumpe nicht.

Aber vielleicht hast jemand anderes noch einen guten Link?

Von der Kristallisationswärme hast Du aber schon gehört?

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Ja, aber

noch von keiner Anlage, die das zum Heizen nutzt.

Tut sie auch nicht. Das Heizen macht die WP. Es ist eher eine Optimierung des Speichermediums.
In Ermanglung eines links zur Erklärung aller Vorteile hier ein Versuch:

Die Energie, um Eis mit 0° aufzutauen, ist die gleiche wie die, Wasser von 0 auf 80° zu erhitzen.
Für eine WP, die von 1° auf 80° kommt, brauche ich einen Speicher mit dem Volumen X.
Für eine WP, die von -1° auf 80° kommt, brauche ich nur X/2.

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Vielleicht ist es verständlicher, wenn du den Eisspeicher mit einer Erdwärmebohrung vergleichst.
Du brauchst irgendein Medium, aus dem sich die Sole-Wasser-Wärmepumpe im Winter die Wärmeenergie holen kann.
Wenn du sie aus der Erde holst, vereist die Umgebung ja auch und muss dann spätestens vor dem nächsten Winter wieder aufgetaut sein.

Je nach Konstrukt friert der Eisspeicher auch gar nicht ein oder nur teilweise, und kann während der Heizperiode immer wieder aufgetaut werden. Wenn er komplett durchgefroren ist, kann er erst mal keine nennenswerte Energie mehr liefern.

Nicht ganz richtig. Auch Eis kann man weiter abkühlen. Kommt drauf an, wie weit die Sole runter gehen kann. Wird aber immer weniger effizient.

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Ich werde es ändern in „Keine nennenswerte Energie“

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Es gibt auch Energiespeicher nach diesem Prinzip, die mit Salzlösungen arbeiten. Da liegt der Schmelzpunkt höher und damit verringert sich der Temperaturhub. Allerdings muss der Speicher dann u.U. besser gedämmt sein.

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Eines Tages werden wir so weit sein, dass die verschiedenenen Eisspeicherhersteller sich einen erbitterten Konkurrenzkampf um die effizientetste Technik liefern, um sich gegenseitig Marktanteile abzujagen.
Bis dahin müssen wir wohl noch ein bisschen mit neuen Prototypen experimentieren.

Robert hat in seiner Zeit in Schleswig-Holstein den Spatenstich für einen kommunalen Eisspeicher in Rendsburg getätigt.
Ich kenne persönlich einen Unternehmer aus der Umgebung von Augsburg der einen Eisspeicher als Heizung und Klimaanlage nützt. Das ist kein Spinner, sondern will mit diesem System Geld einsparen.
Die Grünen aus Rendsburg haben auf meine Anfrage keine Wirtschaftsdaten geliefert.

Hier Thermische Energiespeicher und hier Die wichtigsten Energiespeicher-Technologien im Überblick wird das Prinzip auch erklärt. Ich finde es interessant und hoffnungsvoll, dass es viele Varianten für unterschiedliche Anwendungen gibt und entwickelt werden.

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Habe Anfangs der 90er Jahre so was versucht.
Es ging darum, die Kühlwasser-Wärme eines „Explosions-Heizungs-Motors“ (wie Jörg schreiben würde) aufzubewahren. Einige Tage lang. Um einen Kaltstart zu vermeiden.
Es gab solche Speicher im Zubehörhandel. Schmelztemperatur etwa 70°C. Einen hab’ ich noch 'rumliegen.

Hat zwar funktioniert. War aber ein heißer Gaul ! Das Zeug ist korrosiv.

Wasser, im geschlossenen Kreislauf, ist - wenn der gelöste Sauerstoff verbraucht ist - inert.

Vor allem aber:
Diese großartige „Anomalie des Wassers“ ! (Hat meines Wissens nach nichts anderes auf der Welt.)
Größte Dichte knapp über dem Gefrierpunkt. Also in der flüssigen Phase !
Damit schichtet sich der Speicher von selbst.

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