Eisspeicher

Produktbeschreibung und generelle Eigenschaften

Eisspeicher mit konstant großer Eisfläche für schnellstmögliche Kühlung durch Eiswasser

Das Eisspeicher System mit konstant großer Eisfläche ermöglichen Ihnen selbst bei kleiner Kälteanlage in der Kältetechnik die schnellstmögliche Produktkühlung trotz Lastspitzen. Durch das Auffüllen des Eisspeichers in der Nacht, wenn die Stromkosten niedriger sind, kann mit relativ geringem Energieaufwand eine große Menge an Kälte erzeugt werden.

Diese vorproduzierte Kühlleistung kann dann in Zeiten erhöhten Bedarfs genutzt werden, ohne dass große Kälteanlagen eingesetzt werden müssen. Die Eisspeicherung bietet Unternehmen somit eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Möglichkeit zur Kühlung Prozesse.
 

 

Funktionsprinzip des Eisspeichers

Vorteile des Eisspeichers

  • Gleichbleibend niedrige Eiswassertemperatur zur Kühlung bis zum Ende der Abtauperiode
  • Eisspeicher zur Herstellung von Eiswasser einer Temperatur von 0.5°C komplett aus Edelstahl
  • Niedrigster Kältemittelinhalt
  • Sichere Ölrückführung
  • Eisspeicher ist leicht zu inspizieren und zu reinigen
  • Verwendung vorhandener Tanks möglich

Verwendung und Mehrwert des Produktes

Wirtschaftlichkeit und Nutzen des Eisspeichers

Der Eisspeicher ermöglicht eine effizientere Nutzung der vorhandenen Kälteanlage

Der Vorteil eines Eisspeicher-Systems liegt in seiner hohen Kühlleistung, mit der Spitzen-Kühllasten bewältigt werden können. Dadurch können kleinere Kälteanlagen genutzt werden, da sie nur für durchschnittliche Lasten ausgelegt sein müssen.

Ein Eisspeicher reduziert den Bedarf an Kälteleistungsspitzen und ermöglicht eine effizientere Nutzung der vorhandenen Kälteanlage. Das System speichert Eis in Zeiten geringer Nachfrage, wenn die Kälteanlage nicht mit voller Leistung läuft, und gibt es bei Bedarf wieder frei. Durch dieses Eisspeichersystem können Kälteanlagen auf den durchschnittlichen Bedarf anstatt auf Spitzenbedarf ausgelegt werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Die Integration eines Eisspeichers in die bestehende Anlageninfrastruktur kann verhindern, dass Sie in größere Kälteanlagen investieren müssen, wenn Ihr Kühlbedarf steigt oder neue Verbraucher hinzugefügt werden.

Eisspeicher sind thermische Speicher, die in Verbindung mit einer Wärmepumpe oder Kältemaschine genutzt werden können. Beim Laden eines Eisspeichers bildet sich Eis auf der Oberfläche des Wärmeübertragers, sobald die Nukleationstemperatur lokal unterschritten wird. Dadurch verringert sich die Leistungsfähigkeit des Ladeprozesses. Die Nukleationstemperatur ist die Temperatur der Wärmeübertrageroberfläche zu Beginn der Eisbildung.

Ingenieure kennen den Bedarf an zuverlässigen und effizienten Kühlsystemen für jede Umgebung. Die Einführung eines Eisspeichersystems in eine Anlageninfrastruktur bietet Ingenieuren und Unternehmen gleichermaßen die Möglichkeit, die Vorteile einer zuverlässigen Kühlung bei Spitzenbedarf mit der zusätzlichen Effizienz einer kleineren Kälteanlage zu nutzen. 

Für Ingenieure, die zuverlässige Spitzenkühlraten in ihrer Anlageninfrastruktur benötigen, kann ein Eisspeichersystem eine überlegene Alternative in Bezug auf Kosteneinsparungen, Technologie und Effizienz sein. Wenn Sie jetzt in ein Eisspeichersystem investieren, können Sie sicher sein, dass Ihre Anlageninfrastruktur auch in Zukunft zuverlässig bleibt.

Günstige Stromtarife und die Vermeidung von Lastspitzen für Kälteerzeugung durch Eisspeicher nutzen?

Die Betriebskosteneffizienz der Kühlung in Form der Eisspeicherung beruht insbesondere auf der Möglichkeit, entweder preisgünstigen Nachtstrom zu nutzen, der oft nur die Hälfte im Vergleich zum normalen Tarif kostet oder aber den maximalen Strombedarf zu limitieren, denn dieser bestimmt den Grundpreis des Elektrizitätsversorgers. 

Eisspeichersysteme bieten eine einzigartige Lösung für das Management von Stromnetzlasten. Sie dienen als thermisches Energiespeichersystem, das überschüssige Elektrizität in Form von Kälte speichert, wenn diese durch Solar- oder Windkraftanlagen erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Kapazität der erneuerbaren Energiequellen zu einem späteren Zeitpunkt wieder genutzt werden, so dass die Belastung des Stromnetzes stabil und gleichmäßig bleibt. Die Eisspeicherung spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung eines effizienten und effektiven Netzbetriebs, was ihre Bedeutung für die Nachhaltigkeit verdeutlicht.

Die erreichte Kosteneinsparung durch Eisspeicher basiert darauf, dass die Kompressionskältemaschine zur Spitzenlastdeckung nicht während der Hochtarifzeit läuft. Stattdessen wird die benötigte Kälte vom Eisspeicher bereitgestellt. In den Nachtstunden (Niedertarifzeit) wird der Eisspeicher von der Kältemaschine wieder aufgeladen und somit neues Eis für den nächsten Tag bereitgestellt. Neben dem Kostenvorteil durch günstigere Stromtarife gibt es auch einen thermodynamischen Vorteil: Bedingt durch die niedrigere Außentemperatur in der Nacht weist die Kältemaschine eine bessere Arbeitszahl auf. Dadurch kann bei leicht verbesserten Leistungszahlen die notwendige tiefere Temperatur für die Eisherstellung erzeugt werden.

Maximale Leistungsreserve und Sicherheit für konstant niedrige Eiswassertemperaturen

Eine Eisbank ist ein innovatives System, das gefrorenes Wasser und eine speziell entwickelte Technologie nutzt, um Wärmeenergie über längere Zeiträume effizient zu speichern und zu verwalten, damit sie bei Bedarf genutzt werden kann. Mit dieser Methode können große Energiemengen kostengünstig gespeichert werden, was sie perfekt für Projekte mit hohem Energiebedarf während des Tages und niedrigen Energietarifen macht.

Eisspeicher passen sich sehr schnell wachsendem Kühlbedarf an. Dies gilt in mehrfacher Hinsicht, bezüglich des Energieverbrauches, der Energiekosten, der Investitionskosten, sowie der Verfügbarkeit von Platz und Elektrizität. Die Eisspeicherung ist eine effektive und effiziente Methode des Energiemanagements. Wenn Wasser gefriert, bleibt die Temperatur des Eises konstant bei 0 °C, bis das gesamte flüssige Wasser in der Umgebung gefroren ist. Während dieses Prozesses wird die mit dem Gefrieren verbundene Energie in Form von latenter Wärme im Eis selbst gespeichert. Diese gespeicherte Energie wird anschließend wieder verfügbar, wenn das Eis schmilzt, und kann für eine Reihe von Anwendungen wie Klimaanlagen oder als Puffer zur Stabilisierung von Stromnetzen genutzt werden. Die Eisspeicherung macht sich diese physikalische Eigenschaft des Wassers zunutze und ermöglicht es, bis zu 80-mal mehr Energie zu speichern als dies in flüssigem Wasser allein möglich wäre.

Die Eisspeicherung ist ebenfalls und generell eine kosteneffiziente und energieeffiziente Methode zur Kühlung von Gebäuden und Prozessen in Zeiten mit hohem Bedarf.

Funktionsweise des Speicherbetriebes und des Eisaufbaues

Der BUCO ice chill Eisspeicher dient zur Speicherung von Energie in Form von Eis. Dazu wird an einem Verdampfersystem, dass sich in einem Wasserbehälter befindet, eine Kälteanlage angeschlossen. Durch Verdampfung eines Kältemittels wird dem Wasser Energie entzogen. Dadurch gefriert das Wasser an den Oberflächen der Verdampferplatten. Das Eis wird durch warmes Wasser, das von einem Kühlprozess kommt und in den Tank eingeleitet wird, abgeschmolzen. So lassen sich kurzfristig große Kühlleistungen bei relativ geringer Kompressorleistung realisieren. Beim statischen Eisspeicher stehen die Verdampferplatten in einem mit Wasser gefüllten, offenen Tank, i. A. in einem Rechtecktank. Eis gefriert, in Abhängigkeit der Speicherzeit bei einer Verdampfungstemperatur von -4 bis -10 °C an den senkrechten Platten zu einer homogenen Schicht von bis zu 55 mm, die fest an den Platten haftet (statischer Eisspeicher).

Durch die Nutzung des Phasenwechsels und der Schmelzenthalpie von Wasser mit 333 kJ/kg bieten Eisspeicher im Vergleich zu Kaltwasserspeichern eine viel höhere Speicherdichte von bis zu 84,9 kWh/m³ basierend auf dem Wasservolumen. Dies geschieht bei einer Temperaturdifferenz von 6 K. Darüber hinaus haben Eisspeicher geringe thermische Verluste. Im Gegensatz zu Kaltwasserspeichern speichern Eisspeicher sowohl spürbare als auch latente Wärme. Beim Wärmeentzug, der als Beladung des Eisspeichers bezeichnet wird, bildet sich Eis auf der Oberfläche des Wärmeübertragers, sobald die Nukleationstemperatur lokal erreicht oder unterschritten wird.

Eisspeicher und Wärmepumpen

Industrielle Eisspeicher sind eine effektive Möglichkeit, überschüssige Energie in Form von Kälte zu speichern und zu nutzen, wenn sie gebraucht wird. Durch die Kombination von Eisspeichern mit Wärmepumpen können Unternehmen signifikante Energieeinsparungen erzielen.

Der Eisspeicher ist ein thermischer Speicher, der in Verbindung mit einer Kältemaschine verwendet werden kann, um die Spitzenlasten zu verringern und die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Kältebereitstellung zu erhöhen. In Kombination mit einer Wärmepumpe fungiert der Eisspeicher als Wärmequelle für das Heizen im Winter. Wärme wird aus dem Speicher entnommen und er friert ein. Im Sommer wird er durch Wärmezufuhr regeneriert und kann gleichzeitig zur Kühlung des Gebäudes verwendet werden.

Industrielle Prozesse erfordern oft eine erhebliche Menge an Energie, um die notwendigen Temperaturen für die Produktion aufrechtzuerhalten. In der Regel werden dafür fossile Brennstoffe oder elektrische Heizsysteme eingesetzt, die mit hohen Energiekosten verbunden sind. Doch es gibt alternative Methoden zur Temperaturregulierung, die deutlich energiesparender sind.

Die Kombination von industriellen Eisspeichern und Wärmepumpen kann dazu beitragen, den Energieverbrauch in der Industrie zu reduzieren. Hierzu wird überschüssige Energie, die beispielsweise während der Produktion oder in der Nacht entsteht, genutzt, um den Eisspeicher zu füllen. Wird dann Wärmeenergie benötigt, wird das gefrorene Wasser im Eisspeicher genutzt, um die Wärmepumpe anzutreiben und die benötigte Wärmeenergie zu erzeugen.

Eisspeicher sind zu einer etablierten Alternative zu herkömmlichen Energiequellen für Wärmepumpen geworden. Sie sind ein integraler Bestandteil moderner Wärmeversorgungssysteme für Gebäude, können sowohl als Wärmequelle dienen als auch effizient Niedertemperaturwärme speichern. Immer mehr Wohn- und Geschäftsgebäude setzen auf diese Technologie der saisonalen Energiespeicherung.

Die Verwendung von industriellen Eisspeichern in Kombination mit Wärmepumpen führt zu erheblichen Energieeinsparungen auch für Unternehmen. Durch die Nutzung von überschüssiger Energie in Form von Kälte zur Wärmeerzeugung kann der Energiebedarf des Unternehmens erheblich reduziert werden. In einigen Fällen kann die Kombination von Eisspeichern mit Wärmepumpen eine Energieeinsparung von bis zu 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Heiz- und Kühlmethoden ermöglichen.

Die industrielle Produktion erfordert eine große Menge an Energie, die oft aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Angesichts der steigenden Energiekosten und des wachsenden Bewusstseins für den Klimawandel suchen Unternehmen nach innovativen und nachhaltigen Energielösungen. Eine vielversprechende Technologie zur Energieeinsparung ist die Kombination von industriellen Eisspeichern mit Wärmepumpen.

Industrielle Eisspeicher in Kombination mit Wärmepumpen sind eine vielversprechende Technologie zur Energieeinsparung in der industriellen Produktion. Durch die Nutzung von günstiger Nachtstrom und erneuerbarer Energiequelle kann das Unternehmen seine Energiekosten senken und gleichzeitig seine CO2-Emissionen reduzieren.

Der Eisspeicher als innovative Alternative zu herkömmlichen Energiequellen

Die Solarenergie-Eisspeicher-Kombination

Sonnenkollektoren der Solarthermie bieten eine viel höhere Effizienz mit einem Wirkungsgrad von 80%. Im Vergleich dazu haben Photovoltaikmodule nur einen Wirkungsgrad von 14 bis 22%. Mit einer Solarwärmeanlage benötigen Sie also viel weniger Quadratmeter Austellfläche und haben einen klaren Flächenvorteil gegenüber der Photovoltaik.

Der Einsatz eines Eisspeichers in Kombination mit Solarenergie bietet eine saisonale Energiezwischenlagerung für die Verwendung von Wärmepumpen. Wenn Erdwärmesonden nicht erlaubt sind, das Erdreich nicht verfügbar ist, das Grundwasser nicht genutzt werden kann und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgeschlossen ist, ist ein Eisspeicher eine gute Option. Zusätzlich kann eine aktive Kühlung der Räume im Sommer als überzeugendes Argument hinzukommen, insbesondere angesichts der steigenden Sommertemperaturen. Dies könnte auch in Wohnungen von Privatpersonen eine plausible Alternative sein.

Der Eisspeicher wird mit Sonnenenergie und Umgebungswärme gespeist. Diese Energie stammt von der Luft um die Sonnenkollektoren, der natürlichen Wärme des Erdreichs und möglicherweise auch von anderen Wärmequellen wie der Abwasser-Wärmerückgewinnung. Zusätzlich kann die beträchtliche Kristallisationsenergie von 93 kWh/m3 genutzt werden, die beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis freigesetzt wird.

Als Hauptwärmequelle und zur Regeneration des Eisspeichers werden Solarkollektoren oder Absorber verwendet. Diese Kollektoren ermöglichen eine sehr effiziente und effektive Betriebstemperatur. Zudem kann durch den Einsatz unverglaste Kollektoren oder aktive Belüftung auch Wärme aus der Umgebungsluft genutzt werden. Die Kondensation auf der Kollektoroberfläche trägt signifikant zum Wärmeertrag bei. Wenn verglaste und/oder selektive Kollektoren verwendet werden, kann die Solarwärme auch auf höherer Temperatur direkt für Heizung und/oder Brauchwarmwasser genutzt werden.

Eisspeicher werden immer beliebter als alternative Lösung für die Speicherung von saisonaler Wärme in verschiedenen Wohn- und Gewerbegebäuden. Angesichts des geringeren Heizbedarfs und steigender Kühlbedürfnisse mit erneuerbarer Energie gewinnt die Eisspeicher-Technologie in Kombination mit Solarenergie zunehmend an Bedeutung.

Eisdickenmessung zur Überwachung und Steuerung der Eisdicke

Über einen Sensor, der sich zwischen den Wärmetauscher-Platten befindet, kann die gewünschte Eisstärke eingestellt werden. Der Sensor übermittelt das Signal an einen Eisdickenregler. Der Regler übernimmt die Funktion, das Ein-/Ausschaltsignal für den Betrieb an die Kälteanlage zu liefern. Üblicherweise werden Hat der Eisspeicher bereits eine montierte Kälteanlage von uns, dann wurde der Eisdickenfühler bereits getestet. Dennoch ergeben sich nach längerem Betrieb Zustände die im Probebetrieb nicht simuliert werden konnten. So ist eventuell die Eisstärke neu einzustellen.

Kombination eines Eisspeichers mit einem Rieselkühler als Vorkühler

Bei Tanksystemen „ohne“ Warmwasserverteilsystem (i. a. mit Rieselfilmkühler als Vor- kühler oder als Hygieneausführung), ist die größte Eisdicke in der Regel an der Wasseraustrittsseite zu finden. Durch den Vorkühler, der den erforderlichen Bedarf an Eis reduziert, sind die in den Eisspeichertank eintretenden Wassertemperaturen i. a. gering, dennoch ist die Abtauung am Wassereintritt stärker als am Austritt. Im Fall von stark schwankenden Volumenströmen wird ein Split-Tank-Prinzip eingesetzt. Das Wasser wird erst in den unteren Tank eingespeist, und zwar zunächst in ein Mischrohr und dann über eine Zirkulationspumpe zum Rieselfilmkühler, der einen relativ konstanten Volumenstrom bekommen sollte. Bei etwa konstantem Wasserniveau des Eispeichertanks ist das Mischrohr oben und unten offen, womit sowohl mehr, als auch weniger Durchfluss zum Eisspeicher erlaubt ist, während die Zirkulationspumpe zum Vorkühler immer die Sollmenge fördern kann, um den Vorkühler möglichst effizient und eisfrei zu betreiben. Das Split-Tank-Prinzip mit Mischrohr erhöht die Flexibilität der Betriebsdaten, wie es typischerweise für Eisspeicher gewünscht wird.

Für die bestmögliche Qualität von Lebenssmittel- und Molkereiprodukten darf die Kühlleistung bei Lastspitzen nicht einbrechen. 

Kühlbetrieb und Abtauphase des Eisspeichers

Das erwärmte Rücklaufwasser wird über ein am Tankboden angeordnetes System von Leitungen verteilt, was für ein homogenes Abtauen des Eises sorgt. Eine Luftumwälzleitungen am Tankboden erzeugt starke Turbulenzen und stellt einen sehr effektiven Wärmeübergang und damit sehr niedrige Eiswassertemperaturen sicher. Die Luftumwälzung läuft energiesparend nur bei Bedarf, dann aber automatisch an. Die Eisfläche ist vorteilhafterweise mit der Plattenfläche identisch und bleibt bis zum Ende der Abtauphase konstant, was eine sehr hohe, konstante Kühlleistung gewährleistet.

Das Gefrieren von Wasser erfolgt in drei Phasen, der Unterkühlung, der Nukleation und des Kristallwachstums. Flüssiges Wasser kann bis auf 0 °C abgekühlt werden, wobei unter bestimmten Bedingungen eine Unterkühlung bis zur Nukleationstemperatur möglich ist. Die Nukleation bezeichnet die Bildung eines Kristallisationskeims. Wasser, das eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur hat, wird als unterkühltes Wasser bezeichnet. Die Unterkühlung ist die Differenz zwischen Schmelztemperatur und Nukleationstemperatur. Pro Kelvin Unterkühlung im Eisspeicher entsteht 0,012 kg Eis pro kg Wasser. 

Ausgehend vom vorhandenen Eiskristallgitter des Kristallisationskeims bilden sich Nuklei. Die Moleküle diffundieren durch die Grenzschicht um den Nukleus vom Wasser und werden in das Kristallgitter eingebunden, wobei Latentwärme übertragen wird. Durch die Freisetzung der Kristallisationswärme kommt es zu einem plötzlichen Temperaturanstieg auf die Schmelztemperatur von 0 °C. Die Geschwindigkeit der Kristallisation hängt maßgeblich davon ab, wie effizient die Kristallisationswärme abgeführt werden kann. Das gesamte Speichervolumen kann bei konstanter Schmelztemperatur eingefroren werden, bis das Eis unterkühlt. Die Schmelztemperatur von Wasser beträgt 0 °C. Bei der Nukleation werden verschiedene Arten der Nukleation unterschieden: homogene, heterogene und sekundäre Nukleation. Bei der homogenen Nukleation entsteht Eis bei sehr geringen Temperaturen in sehr reinem Wasser. Die Temperatur für die homogene Nukleation kann unter -40 °C liegen. In unterkühltem Wasser bilden sich Kristallisationskeime, also Ansammlungen von Wassermolekülen, die über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind. Nur die Cluster, die eine ähnliche Struktur wie Eis aufweisen, sind für die Bildung von Kristallgittern relevant. Die Cluster bilden sich spontan und werden wieder aufgebrochen. Mit zunehmender Unterkühlung des Wassers überwiegt die Bildung und das Wachstum von Clustern gegenüber dem Aufbrechen von Clustern.

Technische Eigenschaften

Vorteile des Eisspeichers

  • Offenes, leicht zugängiges Verdampfersystem
  • Erzeugen Sie Eiswasser zur Kühlung mit unserem Kältetechnik Eisspeicher, der günstige Nachtstromtarife nutzt.

Technische Daten

  • Eiswasser Kältetechnik zur Kühlung mit Speichergrößen von 50 kWh bis 2000 kWh Kälteenergie
  • Eiswassertemperaturen von 0,5°C
  • Verdampfer zur herstellung von Eiswasser für alle Kältemittel und Betriebsarten oder Solebetrieb
  • Kompakte, steckerfertige Eiswasser Kältetechnik Einheiten oder für bauseitige Kälteanlagen

Anwendungen, Nutzen und Industrien

Aufbau und Abmessungen

Typische Abmessungen ohne Kälteanlage
L (m) / B (m) / H (m)

Kompakt-System: 0,5 / 2,3 / 1,5
System Typ A: 2,5 / 2,3 / 2,2
System Typ B bis zu: 10 / 2,3 / 2,2

Fotos & Beispiele

1000 kW BUCO Eisspeicher
1000 kW BUCO Eisspeicher
510 kWh BUCO Eisspeicher mit 7 Pumpen
510 kWh BUCO Eisspeicher mit 7 Pumpen