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Bidirektionales Kalt-Wärmenetz in Fischerbach

Die Gemeinde Fischerbach hat sich 2012 entschlossen, ein Bioenergiedorf zu werden. Ein innovatives Kaltwärmenetz in einem Neubaugebiet trägt zu diesem Ziel bei. Als Alternative zu klassischen Nahwärme kommt in Fischerbach kalte Nahwärme zum Einsatz, d.h. die angeschlossenen Häuser werden mit kaltem Wasser gewärmt oder gekühlt. Um dies zu bewerkstelligen, muss das Netz bidirektional arbeiten, d. h. es muss in der Lage sein, Energie bereitzustellen sowie auch aufzunehmen. Eine Ringleitung, gefüllt mit Wasser oder einem Wasser-Glycerin-Gemisch, verbindet die 24 Neubauten am Karl May-Weg. Aus ihr entnehmen in den Häusern Wärmepumpen Energie, um die Gebäude zu wärmen oder zu kühlen. Die Ringleitung wiederum führt ihr Wasser durch einen zentralen Eisspeicher, also einer Art im Boden vergrabener Wasserzisterne, die bis unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird. Die Kreislaufwasser entzieht dem Speicher Wärme, der schrittweise gefriert, wobei latente Wärmeenergie für das Netz freigesetzt wird. Ist der Speicher gefroren, kann er durch Wärmeenergie aus dem Netz, über Sonnenkollektoren oder Abwärme wieder aufgeladen werden. Wärmepumpen, Wassernetz, Sonnenkollektoren und Eisspeicher bilden so ein synergetisches System, das weitgehend ohne Energie von außen auskommt.

Die Daten aus dem Fischerbacher Netz liefern wichtige Erfahrungswerte, um solche innovativen Systeme zu optimieren und zukünftig auch andernorts einzusetzen. Führungen, Flyer und Medienberichte machten das Projekt überregional bekannt, verschiedene andere Gemeinden planen inzwischen ein bidirektionales Kaltwärmenetz.

Drei wesentliche Erkenntnisse:

•Es empfiehlt sich eine genaue Evaluation des Projektplaners, um spätere Enttäuschungen und Probleme im Projektablauf zu vermeiden.

•Der Energieeintrag aus dem Leitungsnetz ist deutlich größer als erwartet. Hätte dies anfangs besser berechnet werden können, hätte sich die Größe und damit die Kosten des Eisspeichers deutlich reduziert.

•Unsicherheit bestand anfangs hinsichtlich der Reaktion der Grundstückkäufer auf das neue System. Dies wurde aber zum Großteil gut angenommen, die Bauherren waren froh, dass die Wärme- und Kälteversorgung bereits abgedeckt war.

Projektdaten

Projektnummer 2013-14
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger Bürgerenergie Fischerbach e.G.i.G.
Laufzeit November 2012 bis Sommer 2017
Zuschuss 140.000

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Verbesserung der Wasserqualität des Waldsees
Berghaupten

Besseres Wasser im Waldsees

Wie viele der 300 Baggerseen in Baden-Württemberg war der Waldsee bei Berghaupten sanierungsbedürftig. 1963 im Rahmen der Bauarbeiten für die B33 entstanden, war der beliebte Angel- und Badesee stark mit Algen und krautartigen Pflanzen bewachsen. Durch die steile Böschung, die Stück für Stück erodierte, war das Ufer für Badende schwer zu erreichen. Die bisher üblichen Methoden um Badegewässer zu sanieren, beispielsweise die Seenbelüftung, sind teuer und aufwändig. Das eigentliche Problem ist der zu kurze Nahrungskreislauf, bei dem Pflanzen an der Oberfläche direkt Nährstoffe vom Grund nutzen. Anstatt nur die Symptome zu bekämpfen, stärkte die Gemeinde Berghaupten stattdessen die Selbstreinigungskräfte des Sees, indem sie seine Struktur veränderte. Dabei entstanden am Ufer neue Flachwasserzonen, in denen Wasserpflanzen und Röhricht Nährstoffe binden. Bagger vertieften die Seemitte um stabile Wasserschichten zu schaffen. Dadurch gelangen weniger Nährstoffe vom Seegrund an die Oberfläche, wo sie zuvor Grundlage für den unerwünschten Bewuchs waren. Die veränderte Seestruktur verlängert den Nahrungskreislauf und verbessert damit die Wasserqualität. Den Erfolg dokumentierte ein wissenschaftliches Monitoring, das Sauerstoffgehalt, Sichttiefe, Phosphor- oder pH-Werte untersucht. Durch die einmalige Aktion spart die Gemeinde langfristig Kosten für die Seepflege und dient als Vorbild für andere Kommunen.

Optimierung der Verstromung von veränderlichen Schwachgasen im kleinen Leistungsbereich
Gengenbach

Optimierte Verstromung im Holzvergaser-BHKW

Obwohl es Holzvergaser schon seit dem späten 19. Jahrhundert gibt und sie besonders in Kriegszeiten beliebt waren, sind heute nur relativ wenige Modelle im Einsatz. Dabei sind sie gut dafür geeignet, mit nachwachsenden Rohstoffen Strom und Wärme zu produzieren. Unterstützt durch den Innovationsfonds stellte der Geflügelhof Zapf bei Gengenbach 2012 seine Energieversorgung auf drei Holzvergaser-BHKW um, mit dem Ziel, die Verstromung zu optimieren. Unter Hitzeeinwirkung wandelt die Anlage das Holz in ein schwaches Brenngas um, das als Brennstoff für das BHKW dient. Pilotanlagen wie die in Gengenbach helfen, die bestehende Technik zu verbessern und Anlagen marktfähiger zu machen. So stellte sich dort im Laufe der ersten Betriebsjahre heraus, dass die Motorentechnik herkömmlicher Modelle nicht ideal auf den Betrieb mit schwachem Holzgas abgestimmt ist. Das führt zu zwei Problemen: Verunreinigungen im Motor und eine ungleichmäßige Verbrennung. Durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinder entweicht ein Teil des Brenngases, verunreinigt das Motorenöl, und führt zu einem hohen Verschleiß und Wartungsbedarf. Im Projekt kamen als Alternativlösung Graphitkolben zum Einsatz, die bisher vor allem im Rennsport eingesetzt wurden, bei Holzgas-BHKWs jedoch noch unerprobt waren. Metallinfiltriertes Graphit ist ein besonders präziser Werkstoff, weil es extrem widerstandsfähig ist und sich unter Wärmeeinfluss kaum ausdehnt. Außerdem verfügen Graphitkolben über selbstschmierende Eigenschaften, die Verschleiß, Wartungsbedarf und Kolbenkühlung verringern. Herkömmliche Motoren für kleinere BHKWs kommen meist aus dem KFZ-Bereich und sind für genormte Brennstoffe mit konstanten Eigenschaften ausgelegt; Holzgas hingegen ist ein Schwachgas mit schwankendem Energiegehalt. Verbrennt man Holzgas in solchen Motoren, verbrennt es unvollständig, was den Wirkungsgrad verringert und die Abgaswerte erhöht. Um den Betrieb zu optimieren, passten die Projektpartner deshalb die Motordrehzahl variabel an die Gasqualität an, indem sie das BHKW von der Netzfrequenz entkoppeln. So kann das Gas je nach Qualität unterschiedlich lange in der Brennkammer verbleiben. Das Projekt entwickelte hierfür eine spezielle Steuerungstechnik, die die Drehzahl trotz schwankender Gasqualität möglichst konstant hält. Die Hochschulen Mittelhessen und Offenburg begleiteten den Betrieb mit einem engmaschigen Monitoring und einer anschließenden Evaluation. Die Ergebnisse tragen dazu bei, den Einsatz von ungenormten Biogasen durch innovative Werkstoffe und Betriebsmethoden effizienter zu machen. Wesentliche Erkenntnisse •Grundlegende Probleme von Graphitkolben konnten erkannt und behoben werden, insbesondere hinsichtlich der zu verbessernden Fertigungstoleranzen und dem Entwicklungsbedarf bei den Kolbenringen. •Das Projekt erzielte eine verbesserte Verbrennung und damit einen verbesserten Wirkungsgrad in der Stromproduktion und verringerte Abgaswerte. Das macht ähnliche Anlagen vor allem an Standorten ohne geeignete Wärmeabnahme interessant. •Das gewonnene Fachwissen kann zukünftig anderen Betreibern helfen, neue Lösungsansätze bei Holzvergaseranlagen zu finden.

Modell- und Lehrprojekt Modernisierung auf Niedrigenergiehausstandard
Lahr

Niedrigenergiehausstandard durch optimale Sanierung

Im Stil der 60er Jahre gebaut, entsprechen die zwei Wohnhäuser in der Albert-Förderer und Tramplerstraße nur Energieklasse E. Der nur teilweise gedämmte Dachstuhl war eine der Problemzonen, welche die Heiz- und Energiekosten in die Höhe trieben. Deshalb sanierte die städtische Wohnungsbaugesellschaft Lahr beide Häuser, die nun in der Energieklasse A liegen. In Zahlen ausgedrückt verbrauchen sie 65 Prozent weniger Energie, womit der CO2-Ausstoß von 156 Tonnen auf 57 Tonnen im Jahr fällt. Nachdem die Energieagentur RegioFreiburg den Energiebedarf der Gebäude ermittelt hatte, begannen im Frühjahr 2005 die Bauarbeiten. Besser gedämmte Außenwände und isolierte Fenster vermeiden, dass Heizwärme verloren geht. Die Wärme liefern Gasbrennwertheizungen während eine thermische Solaranlage die Gebäude mit warmem Wasser versorgt. Angesichts steigender Energiekosten, empfand es die Stadt auch als soziale Pflicht, die so genannte ‚zweite Miete’ für die Bewohner zu senken. Mit Erfolg: Während bundesweit 2006 die Energiekosten pro Quadratmeter auf über einen Euro gestiegen waren, entfällt künftig für die beiden Lahrer Häuser der Mietaufschlag. Als Vorzeigeobjekt dokumentiert das Projekt nicht nur die Bauarbeiten, sondern misst und analysiert kontinuierlich die Verbrauchswerte der Gebäude für die projekteigene Internetseite. Zusätzlich können Interessierte beispielsweise der Volkshochschule Lahr oder der FH Offenburg das Projekt besichtigen. Mit dieser Öffentlichkeitsarbeit erreicht das Projekt ein großes Publikum und ist Beispiel dafür, wie Städte und Privatleute auch bei Altbauten wesentlich Energie sparen können.