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Forschungsbau im Passivhausstandard

Gebäude nach ökologischen Kriterien zu errichten, setzt sich immer mehr durch. Meistens handelt es sich dabei jedoch bisher um Wohn- oder Firmengebäude. Weil sie besonders strenge technische oder hygienische Normen einhalten müssen, ist es bei Forschungsinstituten und Universitäten dagegen schwieriger, energieeffizient zu bauen.

Der Neubau des Instituts für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene, zuvor in verschiedenen Gebäuden der Universitätsklinik Freiburg untergebracht, ist ein fortschrittliches Beispiel auf diesem Gebiet. Im Passivhausstandard erbaut, weist es mehrere innovative Ansätze auf, darunter eine Lüftungsanlage, die dank moderner Technik die Luft nur halb so oft wechselt wie in der Norm vorgeschrieben und dennoch die strengen Kriterien für den Umgang mit gefährlichen Stoffen erfüllt. Weil der Neubau natürliche Ressourcen geschickt nutzt, kommt das neue Institut auch beim Kühlen und Wärmen mit weniger Energie aus als üblich: Hinter seiner Glassfassade befindet sich eine Brettstapelwand, hinter der die Sonne die Luft erwärmt. Im Winter leitete das System die so erwärmte Luft in die Räume. Im Sommer durchläuft die Zuluft Erdregister, deren Wärmetauscher sie abkühlen. In den Betondecken eingebaute Rohrschlangen kühlen oder wärmen und halten das Gebäude auf einer nahezu konstanten Temperatur.

Als Vorbild für andere Universitätsgebäude zeigt der Neubau, dass es auch mit den weit reichenden Sicherheitsvorschriften im Forschungsbereich möglich ist, klimafreundlich zu bauen.

Projektdaten

Projektnummer 2004-04
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger Universitätsbauamt Freiburg
Laufzeit August 2003 bis August 2009
Zuschuss 200.000

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:

Neubau Metzgerei Linder in Denzlingen: Innovatives Energiekonzept zur Strom-Eigenversorgung mit Batterie-Pufferspeicher, innerbetrieblicher Lastoptimierung und Optimierung des Bezugslastgangs
Denzlingen

Optimierte Energieproduktion, -verbrauch und -speicherung in der Fleischverarbeitung

Die im Glottertal ansässige Metzgerei Linder verlagerte ihre Fleischzerlegung und -verarbeitung nach Denzlingen und nahm dies zum Anlass, den Neubau mit einer energieeffizienten Wärme- und Stromversorgung auszustatten. Ziel war es, die verschiedenen Verbraucher so zu optimieren, dass möglichst viel Strom aus der Eigenproduktion verbraucht werden kann und der Strombezug aus dem öffentlichen Netz ohne Nutzungsspitzen erfolgt. Dazu kombinierte die Metzgerei erneuerbare Energien mit einem Lastmanagementsystem, das den Verbrauch einzelner Nutzer regelt und durch einen intelligenten Stromspeicher je nach Bedarf Strom aufnimmt oder abgibt. Auf dem Dach des Neubaus erzeugen nun Solarmodule Strom, den die Metzgerei überwiegend selbst nutzt. Erzeugen die Module mehr Energie als momentan benötigt, wird diese in einem Speicher mit 100 kWh Kapazität zwischengelagert. Gleichzeitig fungiert auch die Kälteanlage des Kühlhauses als Energiespeicher. Pro Jahr spart das System etwa 584 Tonnen CO2 und insgesamt 1.761,6 MWh Primärenergie ein und kann in Zukunft auch als Pufferspeicher für das öffentliche Stromnetz dienen, wenn dort Produktionsspitzen aus erneuerbaren Energien anfallen. Die ausführliche Dokumentation der Betriebserfahrungen macht die Metzgerei Linder zu einem Vorbild für andere Betriebe in der Lebensmittelindustrie. Ein Stromspeicher mit oder ohne PV-Anlage kann durch die Betriebsweise Spitzenlast-Reduktion die Bezugslastspitze deutliche senken. Für die Einbindung der Stromspeicher als netzdienliches Element mit weiteren Einnahmemöglichkeit müssen aber schon früh (am besten bei der Auswahl der Geräte) die entsprechenden Freigaben und Voraussetzungen vorhanden sein. Der Stromspeicher im gewerblichen Umfeld vor allem in Zusammenhang mit Kältetechnik und Kühlräumen sollte vorwiegend zur Spitzenglättung eingesetzt werden (Leistungsausgleich). Die Kühltechnik wirkt dabei als mittelfristiger Speicher mit und kann bei Leistungsüberschuss in der Kälte Energie speichern. Bei steigenden Spitzenkosten und sinkenden Speicherpreisen wird die Wirtschaftlichkeit weiter steigen. Wenn bei der Planung der Anlage der Stromspeicher die Anschlussleistung dauerhaft reduzieren kann, könnten Initialkosten durch geringere Trafokosten gespart werden und die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht werden. Die Leistungs-Messtechnik (Strom) operiert noch immer in einem sehr abgegrenzten Rahmen nur für einen Anwendungsfall. Sie ist überwiegend nicht durch mehrere Nutzer abfragbar. Hier liegt ein großes Potential an Ressourcen-Einsparung. Im vorliegenden Fall mussten zum Erreichen der Funktion einer Bezugsspitzenoptimierung neben dem Strom-Bezugszähler des Netzbetreibers ein extra Zähler mit Anbindung an das Lastmanagement und ein weiterer Zähler zur Regelung des Stromspeichers installiert werden. Damit werden 3 Zähler für die eigentlich gleiche Funktion eingesetzt. Durch Anbieten einer entsprechenden offenen Schnittstelle durch den Zählerhersteller für mehrere Nutzer müsste 1 Zähler ausreichend sein. Durch den Einsatz von Photovoltaik im Bereich der Lebensmittelindustrie mit Kühlung kann eine sehr hohe Eigenverbrauchsquote erreicht werden, da der Anstieg des Kältebedarfs bei Sommerlicher Wärme mit der Erhöhung der PVStrom-Produktion korreliert. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die PV-Anlage in Ost-West-Ausrichtung dem Tagesbedarf besser gerecht wird (Weniger Mittagsspitze bei flacherem Verlauf über den ganzen Tag). Durch die überwiegende Arbeitszeit am Morgen wäre Bedarf für einen noch größeren Ost-Anteil der PV-Ausrichtung. Bei der Firma Linder wurde im Jahr 2018 folgende Werte erreicht: Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb). Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb).

Energiepark Hofgut Sternen
Breitnau

Energiepark für nachhaltigen Tourismus am Hofgut Sternen

Einen großen touristischen Betrieb mit 610.000 kWh Strom- und 700.000 Wärmebedarf nachhaltig und autark mit Energie zu versorgen war Ziel des Projektes des Hofguts Sternen in Breitnau zwischen Freiburg und Titisee gelegen. Mit Hotel, Restaurants, Einkaufsmöglichkeiten und Glasbläserei bietet das Hofgut Schwarzwalderlebnisse für jährlich 12.500 Übernachtungs- und 120.000 Tagesgäste aus aller Welt. In den nächsten Jahren, kommen noch einmal 150 Betten und rund 1000 Quadratmeter Verkaufsfläche hinzu. Um diesen enormen Betrieb zu versorgen kommt eine Kombination verschiedener regenerativer Energiequellen zum Einsatz. Besonders innovativ ist die Abwasserkraftanlage, gespeist aus der Kläranlage Hinterzarten, die etwa 150 Meter höher liegt als das Hofgut. Über eine Fallleitung gewinnt das gereinigte Abwasser an Geschwindigkeit und treibt eine Turbine zur Stromerzeugung an. Eine Wärmepumpe nutzt die Restwärme des warmen Abwassers und kühlt es auf eine umweltverträglichere Temperatur ab. Die so gewonnene Wärme gelangt über ein Wärmenetz zu den jeweiligen Abnehmern oder wird bei Überschuss vorübergehend zwischengespeichert. Ein Holzvergaser-BHKW, betrieben mit Holzhackschnitzeln aus der Region, erzeugt zusätzlich Strom und Wärme. Im Sommer, wenn der Wärmebedarf niedriger ist, kann eine Adsorptionskälteanlage Gästeräume und Speisekammern kühlen. Außerdem tragen eine Photovoltaikanlage und ein Wasserkraftwerk an der Ravenna zur Energieversorgung bei. Die Anlagen sind in einer „gläsernen Energiezentrale“ untergebracht, jederzeit sichtbar für Gäste, Mitarbeiter und andere Interessierte, für die es regelmäßig Führungen gibt. Mit der nachhaltigen Energiezentrale fügt sich das Hofgut Sternen ein in das Nachhaltigkeitskonzept des Bioenergiedorfes Breitnau und dient anderen Tourismusunternehmen als Vorbild. Wesentliche Erkenntnisse: •Ein zentrales Steuerungskonzept ist nötig, um die komplexen Steuerungsmechanismen der einzelnen Geräte und unterschiedlichen Lieferanten koordinieren zu können. •Das geklärte Abwasser aus der Kläranlage war über Erwarten bioaktiv, es bildeten sich schnell biologische Filme auf Wärmetauschern und Filtern. Dies muss beim weiteren Umgang mit geklärtem Wasser in Betracht gezogen werden. •Enttäuschend war die Beratung der Firma Spanner, die sich nur auf den Verkauf der Holzkraftanlage bezog, jedoch keine Konzepterfassung oder zukunftsorientere Beratung enthielt.