Blick von der Eisspeicherdecke aus auf die vereisten Rohre des Wärmetauschers: Mit Beginn der kalten Jahreszeit wird die hier gesammelte Wärme für den Heizbetrieb genutzt. Beim Einfrieren entsteht während des Phasenüberganges von flüssig zu fest zudem Kristallisationswärme.
Ein Heiztank voll mit Eis
Fünf Elemente für weniger Kohlendioxid
Genau betrachtet sind es die fünf Energiequellen Sonne, Luft, Wasser, Erde und Eis, die die Gemeinde Lindlar für ihr Rathaus nutzt. Eine innovative Eisspeicherheizung sorgt im Winter für warme Füße und im Sommer für kühle Köpfe.
Im Zuge der Planung eines Rathausanbaus und aufgrund der Sanierungsbedürftigkeit der in die Jahre gekommenen Gasheizung begann im oberbergischen Lindlar die Suche nach einer neuen Heizung. Beides war Anstoß für die Gemeinde, energetisch neue Wege zu beschreiten und zu überlegen, wie der Gesamtkomplex nach heutigen Klimaschutzanforderungen vernünftig beheizt werden könnte.
„Wir haben uns nach verschiedenen Alternativen umgeschaut. Weder Erdwärmepumpe noch ein Blockheizkraftwerk kamen in Betracht. Alles führte uns nicht so richtig zum Ziel“, beschreibt Harald Käsbach, der Leiter des Zentralen Grundstücks- und Gebäudemanagements, die intensive Suche nach einer zukunftsweisenden Lösung.
Letztendlich gab der inzwischen pensionierte Gemeindekämmerer Werner Hütt den Impuls für eine Eisspeicherheizung. Er war gleichzeitig Geschäftsführer der Baugrundstücks- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft der Gemeinde, die unter anderem ein Geschäftshaus mit Mietwohnungen mit der ersten Eisspeicherheizung in Lindlar gebaut hat. Auf seinen Rat hin wurde anschließend in einem Hotel- und Kongresszentrum die zweite größere Eisspeicherheizung eingebaut und letztendlich das dritte Projekt fürs Rathaus geplant.
Ein unterirdisch angelegter Entzugswärmetauscher, bestehend aus vielen gebogenen Rohren (hier eisfrei), sorgt für den Eisaufbau im Eisspeicher.
Projekt mit nachvollziehbarem Nutzen
Insgesamt schlug diese Anlage mit den Photovoltaik-Kollektoren mit 630.000 Euro in der Gemeinde zu Buche. Gerechnet wird mit einer jährlichen Einsparung von zirka 11.700 Euro. Die CO2-Emission wird sich über die Lebensdauer – berechnet auf der Basis von 20 Jahren – um etwa 1400 Tonnen reduzieren, bei einer Energieeinsparung von fast 352.000 Kilowattstunden pro Jahr. Einen Zuschussantrag stellte der Klimaschutzmanager der Gemeinde im Rahmen der Umsetzung des Klimaschutzkonzeptes. Ein unabhängiges Institut testierte die 82-prozentige CO2-Einsparung im Heizbetrieb und die Projektträgergesellschaft Jülich bewilligte 200.000 Euro Fördergeld der Nationalen Klimaschutzinitiative. Die Gesellschaft verwaltet die Mittel des Bundesministeriums für Umwelt und Naturschutz und nukleare Sicherheit.
Eine besondere Herausforderung des Projektes war die Installation der Photovoltaikanlage, da die Statik des dafür angedachten Rathausdaches nicht für das Gewicht der 396 Quadratmeter großen Anlage ausgelegt ist. Ein neuer Standort auf dem Gelände wurde gefunden und im Frühjahr 2019 ging die Eisspeicherheizung im Rathaus für die 106 Mitarbeiter an den Start. Für Harald Käsbach steht dahinter eine ausgefeilte Technik: „Denn nur durch die Kombination aus Eisenergiespeicher, Wärmepumpe und einer intelligenten Steuerung lassen sich gleichzeitig mehrere regenerative Energiequellen wirtschaftlich nutzen und speichern.“
Links: Blick vom unterirdisch eingebrachten Eisspeicherboden nach oben zum Revisionsschacht, den man per Leiter erklimmen kann. Rechts daneben ruht der Eisblock, der ein Wasservolumen von 242 Kubikmetern besitzt und für den Wärmeaustausch genutzt wird.
Das Prinzip einer Eisspeicherheizung
Ein unterirdisch eingebrachter Speicherbehälter mit einem Wasservolumen von 242 und einem Gesamtvolumen von 264 Kubikmetern nimmt während der Sommermonate Wärme auf – gewonnen aus Einstrahlung und Umgebungsluft über Solarabsorber. Diese wird im Solareisspeicher zwischengelagert und für die Heizperiode nutzbar gemacht. Mit Beginn der kalten Jahreszeit braucht sich der Wärmepuffer sukzessive auf. Die gesammelte Wärme wird dem Speicher entzogen und dem Gebäude im Heizbetrieb zur Verfügung gestellt. Das Wasser im Speicher wird bis zum Gefrierpunkt abgekühlt. Beim Phasenübergang von flüssig zu fest entsteht Kristallisationswärme, die ebenfalls für das Heizen und die Warmwasserversorgung verwendet wird. Ein Wasser-Glykol-Gemisch dient dabei als Übertragungsmedium und wird durch eine hocheffiziente Wärmepumpe transportiert. Die für die Wärmepumpe benötigte elektrische Energie liefert die Photovoltaik-Freiflächenanlage mit einer Nennleistung von 54 Kilowattpeak. Für Frostperioden von minus 15 Grad Celsius ist zur Spitzenlastabdeckung eine kleine Gasheizung im Einsatz. Mit Ende der Heizperiode setzt ein gegenläufiger Vorgang ein, um den Solareisspeicher zu regenerieren. Das im Speicher vorhandene Eis kann in der warmen Jahreszeit zur Kühlung verwendet werden. Die Wärme aus dem Gebäude wird in den Speicher transportiert – das sorgt im Sommer für ein angenehmes Raumklima und taut gleichzeitig den Speicher auf, so dass dieser im Winter wieder zum Heizen bereitsteht. In der warmen Jahreszeit funktioniert die Kühlung in Lindlar zurzeit über die Fußbodenheizungen im neuen Anbau und im Ratssaal „Altes Wasserwerk“, der nachträglich eingebaut wurde. Die Komponente Fußbodenheizung ist wichtig, da es beim Kühlen ausschließlich um große Flächen geht und sich an kleinen Heizkörpern Kondensfeuchtigkeit absetzen würde. Zur Kühlung im alten Bestand des Rathauses sind Decken- oder Wandpanele im vierten Obergeschoss in Planung. Hier heizt sich die Raumtemperatur bei starker Sonneneinstrahlung über die großen Glasflächen besonders auf.
Harald Käsbach kommt ins Schwärmen: „Unser bisheriger Erfahrungswert hat uns sehr überrascht. Wir erleben eine sehr angenehme Kühle ohne Luftbewegung, im Gegensatz zu Klimaanlagen, über die kalte Luft in die Räume geblasen wird und die eine permanente Geräuschkulisse haben.“ Zudem sei jetzt kein Filterwechsel mehr notwendig. Und Bürgermeister Dr. Georg Ludwig fasst das gelungene Projekt zusammen: „Getreu unserem Leitbild ‚Lindlar 2020‘ bekennt sich die Gemeinde Lindlar mit dieser Maßnahme zum Klimaschutz. Dass an heißen Tagen im Ratssaal und im neuen Anbau die Heizung zur Kühlung wird, wissen wir in heißen Sommermonaten zu schätzen.“
Maßgeblich betreut wurde das Projekt „Eisspeicherheizung im Rathaus Lindlar“ von (von links) der Architektin Annemarie Imscheid-Hornbach, unterstützt durch Gemeindekämmerin Cordula Ahlers, Michael Eyer (Beigeordneter), Bürgermeister Dr. Georg Ludwig und dem Leiter des Zentralen Grundstücks- und Gebäudemanagements Harald Käsbach.
