Eisspeicherheizung: Funktionsprinzip, Einbau, Kosten und Nutzen

Eine Eisspeicherheizung, umgangssprachlich auch Eisheizung genannt, ist eine Heizung, die mit Eis als Energiequelle betrieben wird. Wie das? Ganz einfach: Bei Null Grad Celsius kristalliert Wasser und wird zu Eis, ändert also seinen Aggregatszustand von flüssig zu fest – diese Aggregatszustandsänderung wird auch Phasenwechsel genannt. Dabei wird Energie in Form von Kristallisationswärme freigesetzt. Diese Wärmeenergie entspricht der Energie, die benötigt wird, um Wasser von Null Grad Celsius auf 80 Grad Celsius zu erhitzen. Ein Eisspeichersystem von zehn Kubikmeter Volumen kann die gleiche Energiemenge liefern wie die Verbrennung von etwa 110 Litern Heizöl.

Grundlage jeder Eisspeicherheizung ist der Eisspeicher als Energiespeicher. Er besteht aus einer nicht isolierten Betonzisterne, die mit einer Wärmepumpe verbunden ist. Die Zisterne wird unterhalb der Frostgrenze (mindestens 80 Zentimeter Tiefe) ins Erdreich eingesenkt und bietet in der Regel etwa 10.000 Liter Speichervolumen für Wasser. Statt Wasser kann aber auch ein anders phasenwechselndes Material verwendet werden, zum Beispiel eines mit geringerem Volumen, wenn die Zisterne bei gleichem Energieertrag kleiner ausfallen soll.

Innerhalb des Eisspeichers gibt es zwei spiralförmige Leitungen, durch die eine frostsichere Flüssigkeit – die Sole – geleitet wird. Eine Leitung dient als Entzugswärmetauscher, die andere als Regenerationswärmetauscher. Die Leitungsspiralen sind so verlegt, dass das Wasser von innen nach außen gefriert. Dadurch wird die Zisterne vor Beschädigungen geschützt.

Der Kreislauf der Eisspeicherheizung

Der Kreislauf einer Eisspeicherheizung beginnt damit, dass der Entzugswärmetauscher dem flüssigen Wasser in der Zisterne die Energie entzieht und diese an die mit Strom betriebene Wärmepumpe weiterleitet. Dort läuft ein Verdichtungsprozess ab, bei dem ein Kältemittel zunächst verdampft und anschließend komprimiert wird. Die Wärme, die dabei entsteht, kann für ie Heizung und die Aufbereitung von Warmwasser genutzt werden.

Durch den Energieentzug gefriert das Wasser in der Zisterne allmählich zu Eis. Soll die Eisspeicher-Funktion als Wärmequelle effizient funktionieren, muss es irgendwann wieder aufgetaut werden. Das Auftauen geschieht über die Erdwärme und kann durch Sonnenstrahlen und warmen Regen verstärkt werden. Oft wird zusätzlich ein Luftabsorber installiert, um den Auftauprozess zu beschleunigen. Er leitet die Wärmeenergie aus der warmen Umgebungsluft durch eine Umwälzpumpe über den Regenerationswärmetauscher in den Eisspeicher. Der Kreislauf des Gefrierens und Wieder-Auftauens kann beliebig oft wiederholt und die draus gewonnene Energie zum Heizen und zur Aufbereitung von Warmwasser genutzt werden.

• Um eine Eisspeicherheizung installieren zu können, benötigt man für den Speicher genügend Platz im Außenbereich.
• Zum Auftauen des Eises gibt das Erdreich um den Speicher seine Wärme an diesen weiter und kühlt dadurch ab. Dieser Vorgang kann das Wachstum der Pflanzen in diesem Bereich beeinflussen – manche Pflanzen werden besser, manche schlechter wachsen.
• Im Technikraum wird für die Sole-Wasser-Wärmepumpe der wärmepumpenübliche Platz benötigt.
• Es werden Kernbohrungen nach außen gebraucht, um die Soleleitungen zum Eisspeicher führen zu können.
• Der Eisspeicher ist nur in Verbindung mit einer Heizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen empfehlenswert.
• Die Eisspeicherheizung eignet sich somit nicht für den Betrieb klassischer Heizkörper, sondern für Flächenheizungen.
• Die Gebäudehülle muss außerdem gut gedämmt sein, damit sich eine Eisspeicherheizung lohnt.

Zu den Vorteilen einer Eisspeicherheizung zählen unter anderem folgende:

• Die Eisspeicherheizung nutzt regenerative Energien und stellt somit eine umweltschonende Technologie dar. Wie umweltschonend das Heizen mit Eis ist, hängt allerdings auch davon ab, wie die mit dem Eisspeicher verbundene Wärmepumpe betrieben wird – ob zum Beispiel durch eine Photovoltaikanlage oder mit Strom aus regenerativen Energien.
• Die Energie für den Betrieb der Eisspeicherheizung ist kostenlos: Umgebungswärme, Solarenergie, Erdwärme (Geothermie) und Kristallisationsenergie. Kosten fallen nur für den Betrieb der Wärmepumpe an.
• Der Regenerationsprozess kann beliebig oft wiederholt werden.
• Eine Eisspeicherheizung ist sicher im Betrieb und wartungsarm. Nur die Wärmepumpe muss gewartet werden.
• Im Betrieb ist eine Eisspeicherheizung somit auch wirtschaftlich.
• Eine Eisspeicherheizung kann genehmigungsfrei montiert werden, da keine tiefen Bohrungen notwendig sind.
• Bei entsprechenden Voraussetzungen ist mit der Eisspeicherheizung eine passive Kühlung im Sommer möglich.

Wie jede Heizung hat auch die Eisspeicherheizung ein paar Nachteile. Hier die wichtigsten:

• Eine Eisspeicherheizung ist sehr kostspielig in der Anschaffung.
• Der notwendige individuelle Planungsaufwand für eine Eisspeicherheizung ist hoch.
• Die Installation (Erdarbeiten) einer Eisspeicherheizung ist aufwendig.
• Für eine Eisspeicherheizung muss viel Platz im Außenbereich vorhanden sein.

Eine Eisspeicherheizung macht nur in Kombination mit einem Niedertemperaturheizsystem Sinn und ein solches System bewährt sich nur in energieeffizienten Gebäuden mit Flächenheizungen. Klassische Heizkörper benötigen hohe Vorlauftemperaturen, wodurch der Stromverbrauch der Wärmepumpe sehr hoch wäre.

Von einer Eisspeicherheizung abzuraten ist bei weniger effizienten Gebäuden oder wenn das Haus durch kleine Heizflächen hohe Heizwassertemperaturen braucht, um angenehm warm zu werden. In diesen Fällen wäre die Differenz zwischen Speicher- und Vorlauftemperatur höher, sodass die Wärmepumpe mehr leisten müsste, dadurch mehr Strom verbrauchen und mehr Heizkosten verursachen würde.

Die Kosten für eine Eisspeicherheizung inklusive Sole-Wasser-Wärmepumpe setzt sich grob aus folgenden drei bis vier Kostenpunkten zusammen:

• den Kosten für den Eisspeicher (abhängig vom Volumen)

• den Kosten für die Sole-Wasser-Wärmepumpe
• den Kosten für die Erdarbeiten im Außenbereich für den Eisspeicher (abhängig von der Bodenbeschaffenheit und der Größe des Speichers)
• den Kosten für einen Heiz-Pufferspeicher inklusive Einbau – sofern ein solcher gewünscht ist

Die Preise in der Baubranche sind momentan sehr instabil. Trotzdem zur groben Orientierung hier zwei Werte: Anfang 2022 kostete ein Eisspeicher mindestens 15.000 Euro und eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mindestens 20.000 Euro inklusive Montage.

Während die Anschaffungskosten einer Eisspeicherheizung vergleichsweise hoch sind, bleiben die laufenden Kosten im überschaubaren Rahmen. Nur für die Sole-Wasser-Wärmepumpe fallen Stromkosten an. Sparen kann man hier durch eine eigene Photovoltaik-Anlage.

Für die Eisspeicherheizung gibt es keine eigene staatliche Förderung, stattdessen aber für ihre einzelnen Komponenten:

• Für die zugehörige Sole-Wasser-Wärmepumpe ist im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) ein Zuschuss von bis zu 30 Prozent der Investitionskosten möglich.
• Für die Solaranlage kann ebenfalls eine Förderung beantragt werden. Hier liegt der maximale Förderzuschuss bei 25 Prozent.

Darüber hinaus sind folgende Prämien möglich:

• Wird durch die Eisspeicherheizung eine alte Ölheizung ausgetauscht, kann es eine Austauschprämie von bis zu zehn Prozent zusätzlich geben.

• Erfolgt der Austausch nicht als Einzelmaßnahme, sondern im Zuge einer ganzheitlichen Sanierung, sind ebenfalls Förderungen möglich.