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Energie- und Qualitätsmanagement für nachhaltige Gebäude

Viele Städte haben ihn den vergangenen Jahren ausführliche Sanierungsmaßnahmen durchgeführt, um den Energieverbrauch der städtischen Gebäude zu reduzieren. Weil am Rhein investierte besonders stark in den Klimaschutz und hat unter anderem eine klimaneutrale Feuerwache errichtet, Heizungsnetze hydraulisch optimiert und innovative Heiz- und Lüftungstechnik in Schulen installiert. Gebäude energieeffizient zu planen oder zu sanieren garantiert jedoch noch nicht, dass beim Bau optimal gearbeitet wird und dass die Bewohner und Nutzer Energiesparpotentiale maximal ausnutzen. Der langfristige Betrieb von energieeffizienten Gebäuden ist noch wenig erforscht, obwohl neue Technologien und die Nutzer oftmals vor Herausforderungen stellen. Das Projekt der Stadt Weil setzt deshalb auf ein Energie- und Qualitätsmanagement für nachhaltige Gebäude um sicherzustellen, dass die Klimaziele aus der Planung in der Praxis auch umgesetzt werden.

Unter anderem wurden die Geothermieanlage der 2010 erbauten, klimaneutralen Feuerwache optimiert und die innovative Lüftung- und Heizsysteme verschiedener sanierter Gebäude auf ihre Nachhaltigkeit und Effizienz zu überprüft. Als Teil eines größeren Projektes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und unterstützt von der TU Braunschweig, konnte die Stadt dabei auf ein breites Expertenwissen zurückgreifen und die Ergebnisse verschiedener Bereiche, Städte und Regionen mit den eigenen Daten vergleichen. Das Projekt veranstaltete außerdem Workshops zu Themen energetische Sanierung, Trinkwasserhygiene oder Heizsysteme und einen Webservice für alle Teilnehmer, der Defizite aufzeigte und die Suche nach Lösungen vereinfachte.

Öffentliche Präsentationen machten die Ergebnisse dem lokalem Handwerk, Ingenieuren und Energieberatern zugänglich und haben dazu beigetragen, zukünftige Energiesparmaßnahmen noch nachhaltiger zu machen. Mit dem Projekt hat die Stadt Weil, ihren Energieverbrauch nochmals um 10-15 % reduziert. Durch den vielfältigen Ansatz und die verschiedenen untersuchten Gebäudetypen und Maßnahmenkataloge diente das Qualitätsmanagement auch anderen Städten als Vorbild.

Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt

  • Die Prüfprozesse haben sich im badenova‐Projekt grundsätzlich als effektiv erwiesen. Der Einsatz von temporären und mobilen Loggern z.B. für die Ermittlung von Systemtemperaturen und Stromlastgängen hat sich bewährt. Zur vertiefenden Analyse wird empfohlen, leicht verfügbare Daten zum Betriebszustand z.B. aus Funktionsbeschreibung oder DDC bei der Analyse zum Soll‐Ist‐Vergleich heranzuziehen.
  • Als wenig effektiv hat sich in diesem Projekt die Datenquelle Gebäudeautomation erwiesen. Die Verfügbarkeit der Daten außerhalb der Gebäudeautomation und präzise Spezifikationen sollte dringend angestrebt werden, um dem Gebäudebetreiber ein effektives Betriebsmonitoring zu ermöglichen.
  • Der Nutzen des Qualitätsmanagements ist auf Grund der am Bau fehlenden Serienfertigung nur schwer empirisch zu bewerten. Projekte zur Betriebsoptimierung im Bestand zeigen jedoch Amortisationszeiten für gering‐ und nicht‐investive Maßnahmen von weniger als einem Jahr. Damit ist ein effektives Qualitätsmanagement eine der wirtschaftlichsten Maßnahmen für energieoptimiertes Bauen.

Weiterführende Projekterkenntnisse finden Sie im Abschlussbericht.

Projektdaten

Projektnummer 2014-01
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Stadt Weil am Rhein
Laufzeit Mai 2014 bis März 2016
Zuschuss 26.250

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:

Vertiefende Konzeptstudie – Viti-Photovoltaik in der Weinbauregion Kaiserstuhl
Freiburg

Viti-Photovoltaik

PV-Anlagen auf Rebflächen (Viti-PV) sind bisher noch kaum erprobt, haben aber zahlreiche Vorteile, die von emissionsarmer Energiegewinnung bis zum Schutz der Reben vor Wettereinflüssen reichen. In diesem Projekt sollen die Möglichkeiten und Umsetzung von Viti-PV-Anlagen im Rahmen einer Konzeptstudie erforscht werden. Agrarphotovoltaik, kurz Agri-PV (APV), beschreibt die parallele und synergistische Nutzung von Agrar-Flächen zur Ernte von Lebens- oder Futtermitteln und Energie durch Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen). Chancen der APV liegen in der Entschärfung des Flächennutzungskonfliktes, der erneuerbaren Energiegewinnung (Klimaschutz), der Erhöhung der Resilienz bezüglich der landwirtschaftlichen Erträge sowie in der Bereitstellung zusätzlicher Schutzfunktionen bei Extremwetterereignissen (Klimaanpassung). Der Weinanbau ist eine wichtige Sonderkultur in der sonnenreichen Oberrheinregion. Die zusätzliche Nutzung von Rebflächen zur Grünstromerzeugung, im Folgenden als Viti-PV bezeichnet, bietet große Potenziale in der funktionalen Verknüpfung von Klimaschutz und Klimaanpassung. Der rasch voranschreitende Klimawandel stellt bereits heute die Winzer*innen vor große Herausforderungen. Dazu zählen Trockenperioden, verstärkte Sonneneinstrahlung, Spätfröste und Hagel, die die Weinpflanze und die Weinqualität negativ beeinflussen können. Viti-PV-Anlagen können potentiell einige dieser Auswirkungen des Klimawandels abmildern und gleichzeitig einen Beitrag zum Klimaschutz (Energiewende) leisten. Ausgehend von einer Initiative eines lokalen Winzers in Riegel wurden im Rahmen einer Projektarbeit zur Errichtung einer Viti-PV-Pilotanlage in Riegel von Kursteilnehmer*innen der Fortbildung „Kommunales Energie- und Klimaschutzmanagement (KEM)“ erste Voruntersuchungen durchgeführt. Die Gemeinde Riegel hat großes Interesse, weiteres Projektengagement zu fördern und ein entsprechendes Leuchtturmprojekt als Teil des örtlichen Klimaschutzkonzeptes zu integrieren. Da es bisher noch keine Viti-PV-Anlage in Deutschland gibt, ergeben sich vielfältige Fragestellungen hinsichtlich der Anlagenkonzeption sowie der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit. Als Voraussetzung zur Realisierung einer derartigen Pilotanlage wurden, um eine fundierte Konzeptstudie erstellen zu können, Fördermittel aus dem badenova-Innovationsfonds beantragt. Ziele der Studie sind u. a. die Minimierung von Projektrisiken, indem die technische und wirtschaftliche Machbarkeit untersucht werden. Außerdem sollen valide Kosteneinschätzungen für den Bau, den Betrieb und das Monitoring einer Pilotanlage erstellt werden. Die Analyse der Anforderungen an eine Viti-PV-Anlage im Weinbau ist ein weiterer zentraler Punkt der Studie. Um die Anlagenkonzeption und Vorplanung erstellen zu können, sollen geeignete PV-Module sowie Steuertechnik und Modul-Tragkonstruktion identifiziert werden. Im Rahmen des Projekts sollen außerdem baurechtliche Fragen geklärt werden und nicht zuletzt mögliche Betreiber- und Geschäftsmodelle für den Betrieb untersucht werden. Die Projektgruppe hat bereits eine Vielzahl von Ansprechpartnern kontaktiert, die alle ihre Unterstützung bei der Ausarbeitung zugesagt haben. Das Projekt ist interdisziplinär angelegt und nicht als reines Forschungsprojekt geplant. Es ist vielmehr auch auf die praktische Umsetzbarkeit hin ausgerichtet, an den Bedürfnissen der Winzer*innen und der im Klimaschutz tätigen Gemeinden orientiert und möchte als Modellprojekt zur breitenwirksamen Nachahmung ähnlicher Viti-PV-Anlagen in den Weinbauregionen am Oberrhein beitragen. (Die Erstellung eines Folge-Förderantrages ist, insofern sich mittels der Konzeptstudie die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit nachweisen lässt, beabsichtigt. Das hierfür erforderliche wissenschaftliche Monitoring wird im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsprüfung ermittelt. Das Projektteam setzt sich aus drei Absolvent*innen der Fortbildung „Kommunales Energie- und Klimaschutzmanagement“ zusammen und wird von der Gemeinde Riegel als Projektpartner unterstützt.)

Aeromagnetische Vermessung von Erdmagnetfeldern
Neuried

Geothermisches Potential vom Flugzeug erkundet

Aeromagnetische Verfahren sind bereits Standard bei Voruntersuchungen für Öl, Gas oder Erz. Dabei überfliegen Wissenschaftler das Untersuchungsgebiet mit einem Spezialflugzeug und zeichnen die magnetischen Signale des Untergrundes auf. Da verschiedene Gesteinssorten unterschiedlich magnetisch sind, können sie so auf das seismische Profil schließen. Während herkömmliche seismische Untersuchungen steilstehende geologische Körper wie Salzstöcke oder vulkanisches Gestein nur schlecht abbilden, erkennt die aeromagnetische Methode sie aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften. So verringert sich das Bohrrisiko. Bei der Geothermie kam das aeromagnetische Verfahren bisher kaum zum Einsatz. Dort untersucht man bisher meistens vom Boden aus, was besonders in unzugänglichem Gelände umständlich und teuer ist. Die aeromagnetische Methode hingegen ist schnell und kostengünstig, eignet sich auch für schwieriges Terrain und hinterlässt keine Flurschäden. Die Gemeinde Neuried testet das Verfahren deshalb, unterstützt von Geologieexperten des Freiburger Regierungspräsidiums. Neuried ist dafür besonders geeignet, denn dort untersuchte man den Untergrund in den letzten Jahren schon mit herkömmlichen seismischen Methoden. So können die Wissenschaftler beide Verfahren vergleichen und feststellen, inwiefern sich das aeromagnetische Verfahren für die Geothermie eignet. Dafür überfliegt ein Leichtflugzeug das 150 Quadratkilometer große Untersuchungsgebiet in einer Höhe von 150 m und überzieht es mit 600 Messlinien im Abstand von jeweils 250 m. 100 Querlinien ergänzen das Profil. Anschließend werten die Forscher die Ergebnisse aus, vergleichen sie mit den bereits vorhandenen Daten und schließen daraus auf das geothermische Potential. Erweist sich das aeromagnetische Verfahren als aussagekräftig, würde die geothermische Vorerkundung in Zukunft einfacher und kostengünstiger.

YES-Biotest zum Nachweis endokriner Substanzen
Freiburg

Neue Nachweismethode für hormonartige Rückstände im Wasser

Seit einigen Jahren wächst – sowohl in der Forschung wie auch in der Öffentlichkeit – das Bewusstsein für endokrine Substanzen in Flüssen und im Abwasser. Diese hormonähnlichen Schadstoffe stammen aus Pestiziden, Industriechemikalien sowie menschlichen und tierischen Ausscheidungen, die oft noch Spuren von Arzneimitteln enthalten. Forscher vermuten, dass sie Veränderungen im menschlichen und tierischen Hormonhaushalt verursachen können. Die üblichen chemisch-analytischen Tests können nur jeweils vordefinierte Substanzen erkennen und sind daher für den Nachweis oftmals noch unbekannter endokriner Stoffe nicht geeignet. Denn bei diesen handelt es sich um eine uneinheitliche Stoffklasse aus etwa 150 Substanzen – einige Schätzungen gehen jedoch von bis zu 70.000 Stoffen aus – die entweder selbst Hormone sind oder den Hormonhaushalt stören. Bisherige biologische Tests sind teuer und aufwändig. Der Yeast-Estrogen-Assay, kurz YES-Test, hingegen zeichnet sich dadurch aus, dass er auch bisher undefinierte Substanzen nachweisen kann, ohne menschliche Zelllinien auskommt und in Standardlabors möglich ist. Auch weil Tests für endokrine Substanzen bisher kaum evaluiert sind, testeten die Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee Rhein (AWBR) zusammen mit dem Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe den YES-Test im Vergleich mit chemisch-analytischen Verfahren. Dazu entnahmen die Wissenschaftler Proben aus Oberflächengewässern sowie verschiedenen Stufen der Kläranlage Breisgauer Bucht. Die Ergebnisse zeigten auf, dass die Beeinträchtigung durch estrogen wirksame Stoffe über den Trinkwasserpfad als gering einzustufen sind. Nichtdestotrotz ist es für die Versorgungssicherheit wichtig, dass der Eintrag von schwer abbaubaren anthropogenen Stoffen mit endokrinem Potenzial in die aquatische Umwelt kontrolliert und weiter reduziert wird.