Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe erreicht im Jahresmittel etwa einen Coefficient-of-Performance (COP) von 3,5. Sie kann also 3,5 kWh Wärme aus einer kWh elektrischer Energie bereitstellen. Im Vergleich dazu hat ein Elektrokessel einen COP von 1, ein Gasheizkessel 0,95, ein Heizkessel für leichtes Heizöl 0,9 und ein Braunkohlekessel 0,75 [1]. Hinsichtlich des Primärenergiebedarfs schneidet die Wärmepumpe also sehr gut ab, da sie der Umgebung Wärme entzieht und diese zum Heizen nutzt. Allerdings ist der COP über das Jahr gesehen nicht konstant, sondern abhängig von der Vorlauftemperatur im Heizkreislauf und der Luftaußentemperatur [2].
Im Vergleich zur Luftaußentemperatur ist die Temperatur der Erdoberfläche im Jahresverlauf ab einer bestimmten Tiefe ungefähr konstant.
Diesen Vorteil kann der Eisspeicher nutzen. Ein Eisspeicher besteht aus einem großen Speicherbecken für Leitungs- oder Regenwasser, das vom Erdreich umgeben ist. Im Speicherbecken befinden sich Kunststoffrohrschleifen, die als Wärmetauscher dienen. Die Wärmepumpe wird an die Kunststoffrohrschleifen angeschlossen und entzieht dem Eisspeicher die Wärme. Dadurch, dass das Wasser im Eisspeicher im Vergleich zur Luftaußentemperatur nur geringen Temperaturschwankungen unterliegt, arbeitet die Wärmepumpe mit einer nahezu konstanten Effizienz. Der Vorteil eines Eisspeichers im Gegensatz zu einer Wärmepumpe mit Kollektoren, die direkt im Erdreich verlegt sind, ist die Nutzbarkeit der latenten Wärme im Wasser. Wasser speichert ohne Phasenübergang etwa 1,164 Wh/(kg K). Der Phasenübergang von Wasser zu Eis speichert achtzigmal so viel Energie aufgrund der beim Erstarren frei werdenden Kristallisationswärme. D.h. die Wärmepumpe könnte Wasser beim Abkühlen von 80 auf 0 °C genauso viel Wärmeenergie entziehen wie beim Abkühlen von 0 °C (flüssig) auf 0 °C (fest). Dadurch, dass der Eisspeicher im Erdboden vergraben und nicht isoliert ist, erwärmt sich das Wasser kontinuierlich durch die relativ konstante Umgebungstemperatur von etwa 10 °C. Die folgende Grafik zeigt den schematischen Aufbau eines Eisspeichers.
Für ein Einfamilienhaus genügt üblicherweise ein Eisspeicher mit einem Fassungsvolumen von 10 m3. Dieser ist in der Lage, etwa 930 kWh Wärmeenergie zu speichern, was der Energiemenge von knapp 100 Litern Heizöl entspricht. Oft wird der Eisspeicher mit einem Solar-Luft-Absorber kombiniert, der den Eisspeicher regelmäßig regeneriert [3]. Der schematische Aufbau stellt eine vereinfachte Konfiguration ohne Solar-Luft-Absorber dar, bei der der Eisspeicher durch die Wärmepumpe und eine PV-Anlage regeneriert werden kann.
Die Vorteile eines Eisspeichers sind der hohe COP von etwa 6 [4], die Genehmigungsfreiheit, der geringere Flächenbedarf als bei Erdkollektoren, die Unabhängigkeit von Öl, Gas oder Holzpreisen und die Mehrfachnutzung der Zisterne als Regenwasserspeicher oder zum Kühlen des Hauses im Sommer. Nachteilig sind hingegen die hohen Investitionskosten. Die folgenden Grafiken zeigen die Amortisationszeit mit und ohne Förderung im Vergleich zu alternativen Heizlösungen mit Luft-Wasser-Wärmepumpe oder Gasheizung.
Die folgenden Parameter wurden für die Berechnung angenommen [5]:
| Eisspeicher | Luft-Wasser-WP | Gasheizung | |
|---|---|---|---|
| Anschaffungskosten | 45.000 € | 14.000 € | 7.500 € |
| Förderung | 55 % | 50 % | – |
| COP | 6 | 3 | 0,9 |
| Wärmebedarf | 20.000 kWh | 20.000 kWh | 20.000 kWh |
| Heizkosten / a | (20.000 kWh / 6) * 0,30 €/kWh = 1.000 € | (20.000 kWh / 3) * 0,30 €/kWh = 2.000 € | (20.000 kWh / 0,9) * 0,10 €/kWh = 2.200 € |
| Wartungskosten / a | 250 € | 200 € | 300 € |
| Betriebskosten / a | 1.250 € | 2.200 € | 2.500 € |
Die Wirtschaftlichkeitsberechnung ergibt, dass der Eisspeicher nach 14 Jahren Betriebsdauer mit und nach 33 Betriebsjahren ohne Förderung günstiger ist als die beiden anderen Lösungen. Zu beachten ist, dass bei der Berechnung von konstanten Energiepreisen ausgegangen wurde. Wenn die Energiepreise in Zukunft ansteigen, ist die Amortisationszeit des Eisspeichers entsprechend kürzer.
Energietipp
Ein Eisspeicher ist nicht nur eine energetisch nachhaltige Lösung, sondern kann auch wirtschaftlich überzeugen. In Kombination mit Photovoltaik oder Solar-Luft-Absorbern können die Systemeffizienz gesteigert und die Betriebskosten langfristig gesenkt werden. Die Investition in einen Eisspeicher kann also als eine wertbeständige Altersvorsorge betrachtet werden. Sowohl für sich selbst, als auch für zukünftige Generationen, die von dauerhaft niedrigen Betriebskosten und reduzierter Abhängigkeit von fossilen Energieträgern profitieren.
Quellen
[1] Schlieger, “Wie gut funktioniert eine Wärmepumpe im Winter”, https://schlieger.de/blog/wie-gut-funktioniert-eine-waermepumpe-im-winter/, Zugriff: 24.07.2025
[2] ee mag, “COP, SCOP, ETA, JAZ”, https://energiewende.eu/cop-scop-eta-jaz/, Zugriff: 24.07.2025
[3] Bosch, “Eisspeicher: Heizung und Kühlung mit Eis”, https://www.bosch-homecomfort.com/de/de/wohngebaeude/wissen/heizungsratgeber/waermepumpe/eisspeicher/, Zugriff: 25.07.2025
[4] Wärme-Strom-Gemeinschaft eG iL, ”Wärmepumpe – Nutzung von Eisspeichern”, http://energie-genossenschaft-schwabach.de/wsg-wp-mwekmale/wsg-wp-eisspeicher, Zugriff: 25.07.2025
[5] Gruenes.haus, “Eisspeicher und Eisheizung: Funktion, Kosten, Nachteile”, https://gruenes.haus/eisheizung/, Zugriff: 25.07.2025
