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Energiequellenspeicher steigern die Effizienz von Wärmepumpensystemen, die aus Anergiequellen gespeist werden. Sie sind beispielsweise gut mit oberflächennahen Geothermie-Anwendungen oder PVT-Anlagen kombinierbar.
Ein Energiequellenspeicher kann Umwelt- und Erdwärme zwischenlagern und der angeschlossenen Wärmepumpe für einen bestimmten Zeitraum zur Verfügung stellen. Ist der Eisspeicher fast komplett (bis ca. 85 %) vereist, wird er mithilfe von Umweltwärme-Quellen wie PVT oder mittels Abwärme wieder regeneriert, das heißt aufgetaut. Die Kälte des Eises kann zudem zur Kühlung von Gebäuden eingesetzt werden. Mehr zur Funktionsweise eines Eisspeichers und dem Phasenwechsel finden sie in unserem Blogbeitrag „Eisspeicher: Energie aus erneuerbaren Quellen effizient aufbewahren“.

Trotz seines relativ geringen Wasservolumens kann der Energiequellenspeicher eine erhebliche Energiemenge in Form von Kristallisationswärme zwischenspeichern. So stellt ein Wasservolumen von 1 m³, als Eisspeicher genutzt, ca. 90 kWh bereit, während ein Heizungspuffer mit einem Volumen von 7,5-8 m³ vorgehalten werden müsste, wenn von einer Spreizung von 10 K ausgegangen wird! Natürlich verringert sich das Puffervolumen, wenn die Spreizung verdoppelt werden kann. Das hat aber auch negative Folgen für die Anlageneffizienz.

Saisonal genutzte Eisspeicherlösungen benötigen meist allerdings sehr viel Platz und können daher nur mit erheblichem Aufwand installiert werden. „Saisonal“ meint hier, dass der Eisspeicher länger als alleinige Wärmequelle dient, wenn keine Regeneration von außen zu erwarten oder möglich ist. Da der Speicherbehälter unterirdisch platziert wird, sind die Erdarbeiten erheblich: Denn um ein Haus mit 120 m²-Wohnfläche zu versorgen, muss der Eisspeicher ein Volumen von 10.000 Litern (10 m³) haben, wenn er über längeren Zeitraum als Quelle nutzbar sein soll - und das gilt es erstmal unterzubringen. Zudem erfordern Transport und Einsetzen des Eisspeichers entsprechend große Maschinen.
Doch auch ein Eisspeicher mit 10 m³ Volumen kombiniert mit einer 10 kW Wärmepumpe braucht seine Energie nach ca. 8-10 kalten Tagen auf. Bei geringerer Heizlast und kleinerer Wärmepumpenleistung reicht die gespeicherte Quellenenergie entsprechend länger. Also bräuchte es eigentlich ein größeres Volumen und im Idealfall auch mehr Flächenreserve bei dem eingesetzten Wärmeübertrager, um ohne Regeneration durch einen kalten Dezember und Januar zu kommen.
Hier müssen Hauseigentümer überlegen, wo die wirtschaftlich sinnvolle Grenze zu ziehen ist. Eine Kombination mit einer leistungsfähigen Wärme- bzw. Regenerationsquelle ist in vielen Fällen die bessere Variante.
Trotzdem: Bei jeder Eisspeicheranlage ist ein 100 %-Heizstab für den Winterbetrieb einzuplanen, der in der Lage sein muss, die Heizarbeit bei erschöpfter Wärmequelle zu übernehmen.

Eine Neuentwicklung der Firma qficiency GmbH ist besonders für Besitzer von Ein- und Mehrfamilienhäusern interessant: Der kleine Eisspeicher, den EQS® unterscheidet sich von bisherigen Modellen: 

• Funktionsweise

Der qficiency EQS® ist nicht als Saisonalspeicher, sondern für den „Pendelbetrieb“ ausgelegt: Die Vereisung erfolgt je nach Jahreszeit und Außentemperaturen über Nacht und in den frühen Morgenstunden. Tagsüber wird der Eisspeicher bei vorhandenem Regenerationspotenzial wieder regeneriert. Hierfür stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung, z. B. Erdwärmekörbe, Speichersonden, Energiezäune, PVT-Absorber, Energie aus Regenwasser, Grauwasser-Wärmerückgewinnung usw. In der Jahreszeit mit besonders kalten Außentemperaturen wird die Regenerationsquelle mit niedriger Last direkt betrieben und ein zweiter Wärmeerzeuger unterstützt bei Bedarf.

• Klein und leistungsstark

Der EQS® ist lediglich 2,5 m³ groß (Höhe 2.400 mm, Durchmesser 1.225 mm, Grundplatte 1.400x1.400 mm). Er kann sowohl im Erdreich versenkt als auch – mit einer zusätzlichen Isolierung – außen aufgestellt werden. In der Höhe ist der Schacht des EQS® noch variabel einstellbar (5-15 cm). Seine spezifische Wärmeübertragerleistung ist jedoch – relativ gesehen – erheblich größer: (EQS® 3,13 kW/m³ vs. Wettbewerb 1,18 kW/m³), was für den Einsatz volatiler Regenerationsquellen, wie z. B. PVT ideal ist.

• Zeit- und Kostenersparnis beim Einbau

Der EQS® wird komplett montiert angeliefert. Durch das geringe Gewicht (ca. 220 kg) reduzieren sich die Transportkosten, da der Eisspeicher mit einem kleinen LKW (3,5-7,5 Tonnen) geliefert werden kann. Auch die Einbringung ist wesentlich einfacher, da kein Kran benötigt wird.
Sofern der EQS® ganz oder teilweise in den Boden versenkt werden soll, erfordert die geringe Aushubtiefe kein spezialisiertes Tiefbauunternehmen, sondern kann mit Mini-Baggern (z. B. von Landschaftsgärtnern) kostengünstig durchgeführt werden. Dies gilt ebenso für eine Ausschachtung der Anbindeleitungen.
Für den Kunden entstehen daher keine Zusatzkosten für einen Tieflader oder (Auto-) Kran und auch die Erdarbeiten sind aufgrund des geringeren Volumens günstig.

• Plug & play –Vorfertigung im Werk mit höchsten Qualitätsansprüchen

Der EQS® wird von unserer Schwesterfirma GRATEC GmbH in deren Werk in Rödermark bei Frankfurt/Main gefertigt. Hochwertige Materialien (Behälter PE; Wärmeübertragerrohre aus Edelstahlwellrohr) und sorgfältige Verarbeitung kennzeichnen den Prozess. Die standardisierte Wärmeübertrager-Einheit wird bereits werkseitig eingebaut, ohne lösbare Verbindungen (plug & play). Sensible und sicherheitsrelevante Prozesse wie Druck- und Dichtprüfung oder der Einbau von Sensorik werden ebenfalls bereits im Werk durchgeführt, so dass der Zeitplan für den Einbau vor Ort problemlos einzuhalten ist.

Der qficiency EQS® kann flexibel nach Kundenwünschen konzeptioniert werden. Aufgrund flexibler Fertigungsprozesse sind nicht nur Standardgrößen, sondern auch Sonderlösungen einfach und schnell umsetzbar. Kleinere Lösungen aufgrund technisch nur begrenzt-möglicher Aushubtiefe erhalten die nötige Leistung, indem mehrere Speicher miteinander kombiniert werden. Ebenso kann eine zweite Wärmeübertragerebene mit bestellt werden, die eine einfache Einbindung einer zweiten Regenerationsquelle direkt am Speicher ermöglicht.
Die Kombination mit einer oder mehreren leistungsfähigen Wärmequellen ist nötig, um den Eisspeicher schnell regenerieren zu können. Hierbei gibt es unterschiedliche Herangehensweisen. Jede Regenerationsquelle hat spezielle Eigenschaften, die kombiniert dazu führen, dass in jeder Jahreszeit ausreichend Umweltenergie für den Wärmepumpenbetrieb bereitgestellt werden kann.

• Kombination PVT und EQS®: Regeneration des kleinen Eisspeichers über PVT-Anlagen oder PVQ® (PVT-Absorber von qficiency) zur direkten Nutzung thermischer Erträge einer PV-Fläche (solarthermische Komponente) und thermischer Erträge aus der Kondensation bzw. Kristallisation der Luftfeuchtigkeit sowie der direkten Temperatur der Außenluft.
• Geothermische Erträge aus zusätzlich installierten oder bereits vorhandenen Erdwärmesonden, -körben, -speichersonden oder Flächenkollektoren, welche nur auf die Bereitstellung von Regenerationsenergie über 45-60 Tage im Winter ausgelegt sind und ansonsten nur Grundlast liefern können.
• Grauwasseranwendungen: Wärmerückgewinnungsanlagen für Grauwasser können ebenso in den Wärmeübertragerkreis des EQS® eingebunden werden und so eine hocheffiziente Nutzung von Abwärme aus Abwasser sicherstellen.
• Abwasserwärmerückgewinnung: direkte und indirekte Nutzung
• System Power-2-Heat: Regeneration des EQS® durch einen regelbaren Heizstab, der PV-Strom in Wärme umwandelt und dem Speicher zuführt.
• Integration des EQS® in kalte Nahwärmenetze und trotzdem eine eigene PVQ/PVT erstrangig für die eigene energetische Verbesserung des Anlagenbetriebs zu nutzen.