Die Implementierung innovativer thermischer Energiespeicherlösungen, insbesondere solcher, die Eis nutzen, entwickelt sich zu einer entscheidenden Strategie für die Bewältigung steigender Stromnachfrage und die Minderung der Umweltauswirkungen von Kühlung in Gewerbe- und Institutionengebäuden. Diese Technologie, oft als „Eisbatterien“ bezeichnet, bietet eine überzeugende Alternative zu herkömmlichen Klimaanlagen, indem sie Stromtarife außerhalb der Spitzenzeiten nutzt, um Wasser einzufrieren und anschließend das gespeicherte Eis zur Kühlung während Spitzenlastzeiten zu verwenden. Dieser Ansatz reduziert nicht nur die Betriebskosten, sondern entlastet auch das Stromnetz und verringert signifikant die Treibhausgasemissionen, die mit herkömmlichen Kühlmethoden verbunden sind.
Dieser Paradigmenwechsel bei der Klimatisierung von Gebäuden gewinnt in verschiedenen Sektoren an Bedeutung. Trane Technologies berichtet von einer spürbaren Steigerung der Nachfrage nach seinen Eisbatteriesystemen, mit bemerkenswerter Akzeptanz in Bildungseinrichtungen, Gewerbebetrieben und staatlichen Einrichtungen. Ebenso zielt Nostromo Energy aktiv auf energieintensive Rechenzentren ab, die einen erheblichen Kühlbedarf haben. Die Skalierbarkeit dieser Lösungen zeigt sich auch darin, dass Unternehmen wie Ice Energy kleinere Einheiten für Wohnanwendungen entwickeln. Das Grundprinzip besteht darin, thermische Energie in Form von Eis während der Nachtstunden zu speichern, wenn Strom typischerweise günstiger und reichlicher verfügbar ist. Wenn dieses Eis tagsüber schmilzt, kühlt es Wasser, das durch das HLK-System eines Gebäudes zirkuliert, nimmt effektiv Wärme auf und liefert klimatisierte Luft.
Der operative Vorteil der thermischen Energiespeicherung in Form von Eis liegt in seiner Fähigkeit, die Kühlbereitstellung von der sofortigen Stromaufnahme zu entkoppeln. Durch Vorkühlung und Energiespeicherung als Eis können Gebäude ihre Abhängigkeit vom Netz während der teuersten und kohlenstoffintensivsten Zeiten des Tages erheblich reduzieren. Diese gespeicherte thermische Energie taut auf, ohne dass zusätzliche Energie benötigt wird, wodurch die Belastung der Strominfrastruktur verringert und zu niedrigeren Stromkosten beigetragen wird. Beispielsweise implementierte das Norton Audubon Hospital in Louisville, Kentucky, ein Trane-Eisbatteriesystem und verzeichnete erhebliche Kosteneinsparungen. Im ersten Betriebsjahr nach der Installation im Jahr 2018 meldete das Krankenhaus eine Reduzierung der Energiekosten um rund 278.000 US-Dollar. Kumulativ schätzt das Krankenhaus, dass dieses System zusammen mit anderen seit 2016 implementierten Energieeffizienzmaßnahmen Einsparungen von fast 4 Millionen US-Dollar erzielt hat.
Experten für nachhaltige Energie unterstreichen die Bedeutung solcher Lastverschiebetechnologien für Gewerbegebäude, die ihren Energieverbrauch optimieren und erneuerbare Energiequellen integrieren möchten. Während Lithium-Ionen-Batterien zur Speicherung intermittierender Solar- oder Windenergie dienen, stellen Eisbatterien eine sicherere Alternative dar, insbesondere in sensiblen Umgebungen wie Gesundheitseinrichtungen und Altenheimen, wo Brandrisiken im Zusammenhang mit der Lithium-Ionen-Technologie ein Anliegen sind. Die aufstrebende Rechenzentrumsbranche, angetrieben durch das exponentielle Wachstum der künstlichen Intelligenz, entwickelt sich ebenfalls zu einem bedeutenden Markt für die thermische Energiespeicherung in Form von Eis. Diese Einrichtungen sind notorisch stromhungrig, wobei ein erheblicher Teil ihrer Energiekosten für die Kühlung aufgewendet wird. Das US-Energieministerium prognostiziert, dass Rechenzentren bis 2028 bis zu 12 % des nationalen Stroms verbrauchen könnten, was den dringenden Bedarf an effizienten Kühllösungen unterstreicht.
Die strategische Positionierung der Eisbatterietechnologie ist besonders ausgeprägt in Regionen wie Kalifornien, wo das Stromnetz tagsüber stark auf Solarenergie angewiesen ist, aber nach Sonnenuntergang oft auf fossile Brennstoffe wie Erdgas zurückgreift. In solchen Kontexten können Eisbatterien am späten Nachmittag und Abend eine wesentliche Kühlkapazität bereitstellen und so die Notwendigkeit, auf weniger nachhaltige Netzquellen zurückzugreifen, umgehen. Energieversorger erkennen zunehmend den Wert dieser „Lastverschiebungs“-Fähigkeiten, insbesondere während der Sommermonate, wenn die Nachfrage nach Klimaanlagen ihren Höhepunkt erreicht und die Betriebskosten in die Höhe treibt. Die breitere Implikation ist, dass fortschrittliche thermische Energiespeichersysteme für die Bewältigung der zukünftigen Stromlandschaft unverzichtbar werden, die zunehmend von den Kühlbedürfnissen geprägt sein wird.