Zurück zur Übersicht

Innovativer Putz reguliert die Gebäudetemperatur

Während unsanierte Altbauten immer noch zuviel Energie für Heizen und Kühlen verbrauchen, versucht man Neubauten inzwischen thermisch träge zu errichten. Das heißt, dass solche Gebäude nur langsam auf die Umgebungstemperatur reagieren. Sie heizen sich im Sommer also nicht so schnell auf oder können im Winter gespeicherte Wärme über einen längeren Zeitraum abgeben. Dabei helfen neben einer guten Isolierung spezielle, innovative Wärmespeichermaterialien.

Zusammen mit dem Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE) untersuchte die Maxit Deutschland GmbH, wie sich mikroverkapseltes Paraffin für diesen Zweck eignet. Die Paraffinkugeln gehören zu den sogenannten Phasenwechselmaterial, weil sie, umhüllt von einer Mikrokapsel, je nach Temperatur ihren Zustand von flüssig zu fest ändern. Wenn die Kugeln schmelzen, nehmen sie Wärme aus der Umgebung auf. Wenn es kälter wird und das Paraffin wieder erstarrt, gibt es die Wärme wieder frei und kann so Temperaturschwankungen abschwächen. Die Projektbeteiligten testeten, in welchem Verhältnis man die Paraffinkugeln Estrich zumischen kann. Um herauszufinden, wann Fließfähigkeit und Materialeigenschaft am besten sind, erprobten Maxit und ISE verschiedene Estriche unter unterschiedlichen Bedingungen.

Obwohl das Konzept funktioniert, erwiesen sich die Materialkosten letztendlich als noch zu hoch, so dass Maxit vorerst kein System mit mikroverkapseltem Paraffin auf den Markt bringt.

Projektdaten

Projektnummer 2004-16
Projektart Forschung und Studien
Projektträger maxit Deutschland GmbH
Laufzeit Juni 2004 bis Dezember 2007
Zuschuss 100.000

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:

Energie- und Qualitätsmanagement für nachhaltige Gebäude
Weil am Rhein

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.

Machbarkeitsstudie Kalte Fernwärme, Steinen
Lörrach

Kalte Fernwärme für Steinen

In Steinen untersuchte eine Machbarkeitsstudie, ob die Abwärme der dortigen Verbandskläranlage zur Kälte- und Wärmeversorgung zweier Neubaugebiete – Alte Weberei und Gewerbegebiet an der Wiese III – nutzbar ist. Anders als beispielsweise in der Schweiz hat sich die Nutzung von Abwärme aus Abwasser in Deutschland noch nicht durchgesetzt. Insbesondere die Abwärme aus Kläranlagen bleibt noch ungenutzt. Momentan wird das warme Abwasser der Kläranlage Steinen ungenutzt in den Fluss Wiese geleitet, was dessen Ökosystem verändert. Mit circa 10-15 °C liegt die Abwassertemperatur in einem Bereich, der bisher nur sehr aufwändig als Wärme- oder Kältequelle genutzt werden kann, jedoch bei einem Trockenwetterabfluss von 7.500 Kubikmeter pro Tag aber immer noch etwa 1 MW potentielle Wärmeleistung enthält. Neben dem Model eines konventionellen Fernwärmenetzes mit zwei Leitungen für Vor- und Rücklauf, untersuchte die Studie auch ein innovatives 1-Leitersystem. Dabei durchfließt das gereinigte Abwasser zunächst einen Feinstfilter und Entkeimer bevor es direkt zu den Abnehmern geleitet wird, wo Wärmepumpen die Abwärmeenergie nutzen. Danach fließt das ausgekühlte Reinwasser über die Regenwasserkanäle in den Vorfluter, also die Wiese. Die Studie kam zum Ergebnis, dass ein solches System rechtlich und technologisch machbar und ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Die Umsetzung liegt nun bei der Gemeinde Steinen oder anderen Interessierten. Drei Haupterkenntnisse: Die Studie zeigt einen innovativen, bisher unrealisierten Weg auf, Abwärme in einem 1-Leitersystem zu nutzen. Um Erfahrungswerte zu sammeln, ist eine Versuchsanlage notwendig. Die Frage, ob sich ein Biofilm im Leitungssystem und auf den Wärmepumpen bildet, und inwieweit dieser den Reinigungs- und Wartungsaufwand beeinflusst lässt sich ohne Versuchsanlage noch nicht abschätzen. Die Zeitschiene für eine Realisierung muss sehr früh in der Bauplanung ansetzen und es müssen Erfahrungen (siehe 1. und 2.) vorhanden sein.

Pflanzenkohle als Maßnahme gegen Nitratauswaschung im Weinbau
Merzhausen

Pflanzenkohle im Weinbau

In der Landwirtschaft werden häufig stickstoffhaltige Dünger eingesetzt. Außerdem wird durch Bodenbearbeitungsmaßnahmen die Freisetzung von Stickstoff aus dem Boden, insbesondere aus dem Humus, gefördert. Je nach Bodenbeschaffenheit und Wetter wird dabei Nitrat in tiefere Bodenschichten und damit ins Grundwasser verlagert. Auch wenn Landwirte heutzutage wesentlich sparsamer und verantwortungsvoller mit Dünger umgehen, bleiben erhöhte Nitratwerte im Grundwasser ein Problem für die Wasserversorger. Badenova unterstützte schon mehrere Projekte, um die Nitratbelastung des Grundwassers zu reduzieren. In diesem Projekt wurde untersucht, ob sich Pflanzenkohle dazu eignet, Nitrat im Boden zu binden, so dass es verstärkt in den oberen Bodenschichten verbleibt und dennoch gut für die Pflanze verfügbar ist. Das Projektteam des Büros für Nachhaltigkeits-Projekte und des Staatlichen Weinbauinstituts Freiburg nutzt hierfür Pflanzenkohle-Kompost, der für den Öko-Anbau geeignet ist. Der Spezialkompost stammte aus einer vorherigen Kooperation zwischen Dr. C. Holweg und dem ROM-Kompostwerk. Für die Verkohlung selbst wurde das BiGchar-Verfahren aus Australien verwendet, das sich bereits in einem vorherigen Innovationsfondsprojekt bewährte. Als Material zur Herstellung der Kohle diente ausschließlich Landschaftspflegeholz und Gehölz aus Naturschutz- oder Rebflächen. Pflanzenkohle entsteht, wenn Biomasse – d.h. Holz oder andere pflanzliche Ausgangsstoffe – verkohlt wird. Das Herstellungsprinzip auf Grundlage von Hitzezufuhr und Sauerstoffentzug entspricht ganz dem von Holzkohle. In den vergangenen Jahren wurden die nützlichen aber auch die begrenzenden Eigenschaften verschiedener Pflanzenkohlen untersucht. Die gute Wasser- und Nährstoffbindekapazität der Pflanzenkohle führen zu Vorteilen für den Boden. Auch das Argument der Kohlenstoffsenke wird häufig genannt, da Pflanzenkohle durch ihre sehr lange Haltbarkeit CO2 lange gebunden hält. Wie genau sich Pflanzenkohle auf den Nitrathaushalt des Bodens und der Pflanzen in Rebenjunganlagen auswirkt, war zu Projektbeginn noch unbekannt. Das Projekt erforschte dies exemplarisch für den Weinbau, einer für Südbaden typischen landwirtschaftlichen Kultur. Auf Flächen der Wein- und Sektgüter Norbert Helde in Sasbach-Jechtingen, sowie Andreas Dilger in Freiburg St. Georgen und Heinrich Gretzmeier in Merdingen erprobte das Projektteam über drei Jahre hinweg verschiedene Versuchsanordnungen, maß regelmäßig die Nitratgehalte in verschiedenen Bodentiefen und verfolgte die Effekte auf Pflanzenwachstum und Bodenqualität. Besonders interessant war es herauszufinden, ob es mögliche Synergieeffekte zwischen Pflanzenkohle und Kompost gibt, wenn beide gemeinsam ausgebracht werden, denn die Pflanzenkohle speichert sowohl die im Kompost enthaltenen als auch die im Boden frei werdenden Nährstoffe und macht sie für die Wurzeln der Rebe verfügbar. Gleichzeitig ist so weniger Pflanzenkohle nötig. Ab April 2017 kam eine Fläche in Heitersheim (Julian Zotz) hinzu, auf der pure Pflanzenkohle zum Vergleich diente. Im Weinbau ist das Risiko, dass Nitrat ins Grundwasser ausgewaschen wird, in den Jahren und Jahrzehnten der Ertragsanlage bei der heutzutage üblichen Bewirtschaftung zwar gering, aber vor allem nach der Rodung alter Anlagen und im Pflanzjahr deutlich erhöht. Durch das Einbringen eines Pflanzenkohle-Substrates kurz vor oder während der Pflanzung von Reben kann eventuell der mögliche Nitrataustrag in das Grundwasser reduziert oder unterbunden werden. Um die Kosten für die Winzer gering zu halten, wurden die Substrate nur entlang der Rebzeilen, Gassen oder direkt ins Pflanzloch eingebracht. Als nitratbindender Stoff, der bei richtiger Anwendung der pflanzlichen Aufnahme nicht entgegensteht, bietet Pflanzenkohle einen Weg für einen nachhaltigeren Wein- und sonstigen Pflanzenbau, effizienteren Einsatz von Düngemitteln und reineres Grundwasser. Fachveranstaltungen und Begehungen auf den Versuchsflächen informierten über Fortschritte und Ergebnisse. Die drei wesentlichen Erkenntnisse aus dem Projekt sind: Im 1. Jahr der Rebenneuanlage bewirkte Pflanzenkohle eine N-Retention über die Wintermonate (im Kaiserstuhl, Jechtingen, bei einem Hektaraufwand von 7,2 t). Das Auswaschungspotenzial von Nitrat in das Grundwasser ist damit geringer. Die Wirkung dauerte in den Folgejahren an. Im 2. Standjahr wurden höhere Gehalte an N-Verbindungen im Most gemessen, die für die alkoholische Gärung und die Weinqualität wichtig sind. Dass hierfür schon eine Pflanzenkohlemenge von 7,2 t/ha ausreicht, die nur bei Rebzeilen nötig ist, bedeutet ökonomische Vorteile. Bei hoher Pflanzenkohledosis waren die Bodenwassergehalte deutlich erhöht. Gemahlen nimmt Pflanzenkohle mehr Wasser auf als ungemahlen. Die Vorbehandlung mit Grünschnitt-Kompost und eine tiefe Einarbeitung in den Boden (z.B. per Spatenmaschine) verbessert die Effektivität der Pflanzenkohleanwendung. Wie Rebstockkohle direkt im Feld durch einfachste Methoden zu Pflanzenkohle umgesetzt und dem Boden rückgeführt werden kann, zeigt ein erster Praxistest vom Februar 2019 bei Freiburg. Die Idee ist, den Aufwand über eine CO2-Kompensation zu tragen. Den Artikel dazu aus der DER WINZER 06/2019 finden Sie unter Downloads.