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    • Die Technik von SolarEis

     Wie arbeitet das SolarEis-System?

    Die innovative Idee entzieht einem unterirdischen Wasserspeicher – dem SolarEis-Speicher - mit Hilfe einer Wärmepumpe die Energie, die zum Heizen und zur Aufbereitung des Warmwassers benötigt wird. Dabei wird die im Sommer gespeicherte Wärme im Winter so lange dem Speicher entnommen, bis sich das Wasser darin zu Eis verwandelt hat. Dieser Vorgang wird in unserem Klima allerdings immer wieder unterbrochen durch die Phasen der Regeneration des Wassers. Durch die Zuführung regenerativer Energien (Wärmeenergie der Sonne, der Luft und der bodennahen Erdschichten) wird nämlich das Eis wieder in seinen flüssigen Aggregatzustand überführt und der Prozess des Kristallisationswärmeentzugs, verbunden mit dem Übergang von Wasser zu Eis, kann von neuem beginnen.Mit dem SolarEis-System kann man jedoch nicht nur heizen, sondern auch die „Kälte des Winters“ zum aktiven Kühlen im Sommer verwenden. Das als „thermisches Abfallprodukt“ im Winterbetrieb erzeugte Eis dient im Sommer als kostenlose Kältequelle und sorgt für angenehme Raumtemperaturen. Der SolarEis-Speicher wird somit zur energie- und umweltneutralen Klimaanlage. Zur Nutzung als Kühlquelle muss lediglich eine kleine Umwälzpumpe eingebaut werden, die den Kaltwasserkreislauf zwischen Gebäude und Eisspeicher stetig aufrecht erhält.

  • Aus welchen Komponenten besteht das System SolarEis?
  • Das Gesamtsystem entwickelt seine Vorzüge durch das abgestimmte Zusammenspiel der folgenden Bauelemente: 1. SolarEis-Speicher  Der SolarEis-Speicher nimmt ganzjährig die Wärme der verschiedenen, regenerativen Energiequellen auf. Er nutzt sowohl Luft- und Solarwärme als auch die regenerative Wärmeenergie der oberen Bodenschichten und arbeitet daher wirtschaftlich sowie umweltfreundlich. 2. SolarEis-Manager Der individuell für das SolarEis-System entwickelte Regler kontrolliert die einzelnen Komponenten des Gesamtsystems. Der Regler legt beispielsweise fest, ob die Wärme des SolarLuft-Kollektors für Warmwasser verwendet oder im SolarEis-Speicher eingelagert wird. 3. Solar- und Luft-Kollektoren  Der Luft-Kollektor nimmt selbst bei Dunkelheit oder Regen Wärme auf und lagert sie im SolarEis-Speicher ein. Der Solarkollektor bietet darüber hinaus im Winter eine attraktive Heizunterstützung.  4. Wärmepumpe Die Wärmepumpe sorgt dafür, dass alle Räume wunschgemäß mit Wärme versorgt werden. Sie greift dafür auf die mit regenerativen Wärmequellen erzeugte Wärme im SolarEis-Speicher zurück. 5. System von Leitungen Das gesamte System von Leitungen unterscheidet sich nicht von herkömmlichen Heizanlagen.

  • Welche Wirkung hat die Nutzung der Kristallisationswärme?
  • Die Kristallisationswärme ist die Wärmemenge, die beim Übergang von flüssigem Wasser von Null Grad Celsius in den festen Zustand (Eis von Null Grad Celsius) freigesetzt wird. Diese dabei freigesetzte Wärmemenge entspricht derselben Wärmemenge, die man gewinnt, wenn man Wasser von 80 Grad Celsius die Wärme entzieht, so dass es auf Null Grad Celsius herabgekühlt wird. Insgesamt handelt es sich damit um eine sehr große Wärmemenge. Sie konnte bisher nicht genutzt werden, da die dabei auftretende Sprengwirkung des Eises technisch nicht beherrschbar war. Mit dem patentierten System SolarEis ist es jetzt gelungen, dieses Problem zu lösen. Damit kann eine regenerative Energie großen Umfangs bei der Heizung zum Einsatz kommen.

  • Wie muss man sich die Eliminierung der Sprengwirkung des Eises vorstellen?
  • Eis hat die Eigenschaft, dass es sich am Rande bildet; die natürliche Eisbildung verläuft also von Außen nach Innen. Gleichzeitig ist das Wasser unter dem Eis „wärmer“ als das Eis, was bedeutet, dass sich das natürliche Eis von Oben nach Unten bildet. Da bei der Eisbildung grundsätzlich ein größeres Volumen entsteht, kommt es in einem abgeschlossenen Gefäß so zu einer Sprengwirkung. Das patentierte System SolarEis ermöglicht nun einen kontrollierte Eisbildung und zwar von Unten nach Oben und von Innen nach Außen. Damit kann sich in einem Behälter das Wasser/Eis-Gemisch ohne Sprengwirkung noch Oben ausdehnen. Da die Wasserfüllung des SolarEis-Speichers nur etwa 90% beträgt, ist im Speicher genügend Platz um das größere Volumen des Wasser/Eis-Gemischs aufzunehmen.

  • In welchen Gebäuden kann man das System SolarEis einsetzen?
  • Das System SolarEis ist äußerst variabel. Es kann sowohl in großen als auch in kleinen Gebäuden zum Einsatz kommen. Dies bedeutet, das System ist geeignet für die Heizung und Kühlung von Einfamilienhäusern über Mehrfamilienhäuser bis hin zu Industriebauten. Entsprechend variabel sind auch die Speichergrößen, die zum Einsatz kommen. Einfamilienhäuser können bereits mit SolarEis-Speichern ab 12 m³ geheizt und gekühlt werden, Industrieobjekte benötigen dagegen Speichergrößen bis zu 1.000 m³. Aus diesem Grunde bietet die Firma isocal GmbH standardisierte SolarEis-Speicher für Einfamilienhäuser in einer Größe von 10 m³ bis 38 m³, teils in Verbindung mit einer Fertiggarage, an. Für Industriebauten werden dagegen die SolarSpeicher individuell entsprechend dem Heiz- und Kühlbedarf erstellt.

  • Warum ist eine ständige „Regeneration“ notwendig?
  • Durch die ständige Regeneration des Eises zu Wasser wird erreicht, dass die Speicherfüllung des SolarEis-Speichers sich stets auf dem höchst möglichen Energiezustand befindet. Durch die Regeneration des Eises zu Wasser wird die bei der Eisbildung dem Wasser entzogene Kristallisationswärme wieder zugeführt und darüber hinaus das Wasser auch noch erwärmt, so dass bei der Heizung sowohl die Wärme des Wassers als auch die Kristallisationswärme wieder zur Verfügung steht.

  • Sind im den Wintermonaten die Außentemperaturen für eine Regeneration nicht zu niedrig?
  • Nachdem das System die Energie auf niedrigem Temperaturniveau speichert, kann im Gegensatz zu herkömmlichen Solaranlagen beim  System SolarEis die Sonnenenergie bereits bei Temperaturen von knapp über 0°C in den Heizkreislauf eingespeist werden. Das Gleiche gilt auch für die Erdwärme und die Luftwärme. Selbst bei Minus-Graden wird aus der den SolarEis-Speicher umgebenden Erde noch Wärme an ihn abgegeben.

     Die Umweltfreundlichkeit von SolarEis

  • Wie wirkt sich der Einsatz des Systems SolarEis auf die Ökologie aus?
  • Das System SolarEis ermöglicht die Realisation eines uralten Menschheitstraumes, nämlich die Nutzung der Wärme des Sommers im Winter und die Nutzung der Kälte des Winters im Sommer. Dabei ist der CO2-Ausstoß fast Null – es arbeitet damit absolut umweltfreundlich. Aus diesem Grunde kann es auch in hochsensiblen Gebieten zum Einsatz kommen. Der parallele Einsatz von fünf regenrativen Energieformen, die keinen CO2-Ausstoß verursachen, sind ein aktiver Beitrag zur Bewältigung desProblems Klimawandel.

  • Lässt sich das System SolarEis auch in Schutzgebieten einsetzen?
  • Nachdem das System absolut umweltschonend und umweltfreundlich ist, benötigt es deshalb für die Nutzung auch keine amtlichen Genehmigungen. Es kann damit selbst in Wasserschutzgebieten eingesetzt werden. Langfristig kann davon ausgegangen werden, dass das System SolarEis die mit Risiken für die Umwelt behaftete Geothermiebohrung (Hebungen und Senkungen des Bodens, Auskühlung des Untergrundes, Unsicherheit bezüglich der erreichbaren Energiemenge, Haftung des Auftraggebers usw.) ersetzt.
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  • Welche Vorteile bietet das System SolarEis gegenüber der Geothermie?
  • Das System SolarEis bietet gegenüber der Geothermie die folgenden Vorteile:

    • Preissicherheit: Finanzielle Risiken treten beim SolarEis-System nicht auf. Herstellungs- und Betriebskosten können zuverlässig berechnet werden.
    • Zeitsicherheit: Zeitsicherheit entsteht dadurch, dass keine Bohrgenehmigung benötigt wird; es entsteht damit keinen Vorlaufzeit mit dem Risiko der Verweigerung der Bohrgenehmigung.
    • Kein Umweltrisiko: Immer häufiger entstehen bei der Geothermie Schäden im Zusammenhang mit Erdbohrungen. Diese Risiken sind beim SolarEis-System ausgeschlossen. Bohrungsrisiken gibt es nicht; damit besteht auch keine Gefahr für den Kunden für Schadensersatzforderungen Dritter.
    • Optionale Kühlung: Als einzigen Rückstand hinterlässt SolarEis am Ende des Winters Eis. Das Eis kann auf Wunsch im Sommer über lange Zeit zum Kühlen verwendet werden.
    • Ertragssicherheit: Während geothermische Anlagen unter Leistungsminderung durch Abkühlung des Erdreichs und Vereisung leiden können, liefert der SolarEis-Speicher konstant berechenbare Ergebnisse.
    • Vielfältiger Einsatz: Da von einem SolarEis-Speicher kein Risiko für Erdreich oder Grundwasser ausgeht, kann er im Gegensatz zur Geothermie auch in Grundwasserschutzgebieten eingesetzt werden. Ein Genehmigungsverfahren, wie es für eine Erdbohrung notwendig ist, entfällt.
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  • Welche regenerativen Energien kommen beim System SolarEis zum Einsatz?
  • Die Ausgangsvision der Firma isocal GmbH ist die 100%ige Gebäudeklimatisierung mit regenerativen Energien. Der Einsatz der regenerativen Energien sollte dabei in Kombination von möglichst vielen regenerativen Energiequellen zur Einsparung von Heiz- und Kühlkosten unter weitestgehender Schonung der Natur erfolgen. Außerdem muss für den Kunden die Sicherheit höchste Priorität haben. An regenerativen Energien kommen beim System SolarEis zum Einsatz:

    • SolarWärme
    • Wärme der Luft
    • Wärme der den SolarEis-Speicher umgebenden bodennahen Erdschichten
    • Wärme des Wassers
    • Kristallisationswärme des Wassers beim Übergang zu Eis

    Es war dabei eine Herausforderung, auch die Kristallisationswärme, die beim Übergang des Aggregatzustandes „flüssig“ von Wasser in den Aggregatzustand „fest“ entsteht, zu nutzen. Hierzu war die Entwicklung eines besonderen Verfahrens zur Aufhebung der Sprengwirkung des Eises notwendig. Das Ergebnis dieser Entwicklungen ist der Betrieb einer äußerst umweltschonenden Heizung und Kühlung für Gebäude, das über Patente abgesichert ist. Alle anderen auf dem Markt befindlichen Heiz- und Kühlsysteme verwenden lediglich ein bis maximal zwei regenerative Energiequellen und sind bezüglich der Regeneration weitaus schwächer positioniert. Das System SolarEis arbeitet dagegen mit den oben beschriebenen fünf regenerativen Energiequellen unter Nutzung des Speichermediums Wasser in den beiden Aggregatzuständen fest und flüssig. Aufgrund von Messungen in der Praxis wird die Energie zu etwa 40 % aus den Solar- und Luft-Kollektoren, zu etwa 40 % aus dem Erdreich und zu etwa 20% über den SolarEis-Speicher gewonnen.

Die Wirtschaftlichkeit von SolarEis

 

  • Wie groß sind die Kosteneinsparungen beim Heizen und Kühlen mit dem System?
  • Das System SolarEis ermöglicht die Realisation eines uralten Menschheitstraumes, nämlich die Nutzung der Wärme des Sommers im Winter und die Nutzung der Kälte des Winters im Sommer. Dabei ist der CO2-Ausstoß fast Null – es arbeitet damit absolut umweltfreundlich. Aus diesem Grunde kann es auch in hochsensiblen Gebieten zum Einsatz kommen. Der parallele Einsatz von fünf regenrativen Energieformen, die keinen CO2-Ausstoß verursachen, sind ein aktiver Beitrag zur Bewältigung desProblems Klimawandel.

  • Gibt es für das System SolarEis Fördermöglichkeiten?
  • Für das System SolarEis gibt es zahlreiche Fördermöglichkeiten des Bundes. Sie werden einmal von der BAFA und zum anderen von der KfW-Bank gewährt.
    Damit Fördermittel fließen, müssen die Anträge hierzu von den Bauherren gestellt werden. Die Anträge können von der Internetseite der beiden Behörden herunter geladen werden.
  • Ab Mai 2015: Förderung für den Eisspeicher auch im Neubau:

    Mögliche Fördersummen :


    Neubau :                  bis  5.000 €    (4.000 € Innovationsförderung + 500€ für Nutzung Solarabsorber als Wärmequelle + 500€ beim Einbau eines Puffers Lastmanagementbonus)

    Modernisierung          bis  7.000€     (4.000€ Basisförderung + 2.000 € Innovationsförderung + 500€ für Nutzung Solarabsorber als Wärmequelle + 500€ beim Einbau eines Puffers Lastmanagementbonus)

     

    Wärmepumpe kombiniert mit einem Eisspeicher

    Kombination einer förderfähigen Wärmepumpe mit einem Eisspeicher, der mindestens ein Wasservolumen von 0,95 m³ je kW thermischer Leistung der Wärmepumpe (B0/W35) hat.

    Es gilt folgende weitere Bedingung:

    Es muss mindestens eine System-Jahresarbeitszahl (SJAZ) von 4,1 nachgewiesen werden.

    Der Nachweis erfolgt durch Vorlage einer Simulationsberechnung.

     

  • Welche finanziellen Vorteile bietet das System SolarEis?
  • Beim Einsatz des Systems SolarEis treten im Heizbetrieb gegenüber herkömmlichen Systemen Kosteneinsparungen von etwa 50% auf, bei der Kühlung treten gegenüber herkömmlichen Systemen Kosteneinsparungen von etwa 99% auf. Die Kosten bei der Heizung sind nur noch notwendig für den Betrieb die Wärmepumpe, bei der Kühlung nur noch für den Betrieb der Umwälzpumpe. Theoretisch lassen sich durch geeignete Installationen zur Stromerzeugung die Kosten für Heizung und Kühlung auf Null reduzieren.
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  • Welche Kosten kommen bei der Nutzung des Systems noch auf den Betreiber zu?
  • Beim Einsatz des Systems SolarEis treten für den Heizbetrieb gegenüber herkömmlichen Systemen Kosten von etwa 50% auf, beim Kühlbetrieb treten gegenüber herkömmlichen Systemen Kosten von etwa 1% auf. Diese Kosten bei der Heizung sind nur noch notwendig für den Betrieb die Wärmepumpe, bei der Kühlung nur noch für den Betrieb der Umwälzpumpe. Theoretisch lassen sich durch geeignete Installationen zur Stromerzeugung die Kosten für Heizung und Kühlung auf Null reduzieren.

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