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Klimaneutrale Feuerwache

Innovative, klimafreundliche Gebäude sind in der Praxis oft weniger energieeffizient als geplant. Das liegt einerseits häufig am Nutzerverhalten, zum anderen sind für solche Pilotprojekte wegen fehlender Vergleichsdaten Prognosen meist nur schwer möglich. Beim Neubau ihrer Feuerwache hat die Stadt Weil diese Problematik erkannt und ergänzte ihr Konzept eines klimaneutralen Gebäudes mit einem Qualitätsmanagement. Damit die Neuerungen optimal griffen, überwachten und analysierten Experten das Verbrauchsverhalten, deckten Fehler auf oder schulten und berieten die Nutzer.

Der Neubau ersetzt fünf Altbauten mit schlechter Energiebilanz und integriert gleichzeitig den städtischen Betriebshof. Eine Grundwasserwärmepumpe, eine thermische sowie eine photovoltaische Solaranlage decken den Energiebedarf, der 30 Prozent unter den aktuellen Standards liegt. Obwohl der Strombedarf durch Maschinen und Geräte groß ist, deckt die Fotovoltaikanlage die Hälfte davon. Weiterhin sparen die Weiler Energie, in dem sie auf ein zentrales Warmwassernetz verzichten und das Wasser dezentral erwärmen. Das verhindert nicht nur, dass Wärme im Netz verloren geht, sondern ist außerdem besonders hygienisch. Die Toiletten nutzen Grauwasser, außerdem sammelt ein Zisternensystem Regen.

Die klimaneutrale Feuerwache, die pro Jahr 95 Tonnen CO2 einspart, demonstriert, wie ein wohlüberlegtes Qualitätsmanagement über die Bauphase hinaus klimafreundliche Techniken noch optimiert.

Projektdaten

Projektnummer 2009-06
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Stadt Weil
Laufzeit Mai 2009 bis Dezember 2012
Zuschuss 34.870

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:

Energetische Nutzung von brennwertarmem Deponieschwachgas durch Reformierung mit Biogas
Freiburg

Biogas soll die sinkende Deponiegasmenge ersetzen

Beim biologischen und chemischen Abbau von organischem Abfall entsteht Methan, das sich in einem Blockheizkraftwerk in Strom und Wärme umwandeln lässt. Seit 2005 ist es in Deutschland aber verboten, Abfälle einzulagern ohne sie vorzubehandeln, so dass kaum noch organisches Material auf den Deponien anfällt. Diese an sich erfreuliche Entwicklung führt dazu, dass die Menge des Deponiegases sinkt und seine stärker schwankende Qualität Probleme beim Verbrennen bereitet. In den 300 bereits oder bald geschlossenen deutschen Deponien entstehen gleichzeitig in den nächsten Jahren noch etwa 180 Mio. Kubikmeter Deponiegas, das die Betreiber wegen seiner minderen Qualität oft abfackeln müssen. Die badenova Wärmeplus zusammen mit der Abfallwirtschaft und Städtereinigung Freiburg (ASF) und der Firma Remondis BKF lösten das Problem mit einem innovativen Verfahren, das schwaches Deponiegas mit Biogas aufwertet. Anschließend verwertet das Blockheizkraftwerk Landwasser das neue Gasgemisch zur Erzeugung von Strom und Heizwärme und erbringt so in zehn Jahren 101.500 Megawattstunden mehr als unkombinierte Verfahren. Das Biogas dafür stammt aus der Biogasanlage der Firma Remondis in der Freiburger Tullastraße, die den Bioabfall aus der Biotonne verarbeitet. Weil Regel- und Verfahrenstechnik noch unerprobt waren prüfte der Testlauf in verschiedenen Phasen unterschiedliche Gasgemengen, um den Prototyp zu optimieren. Mindestens 45 weitere Deponien in Deutschland eignen sich für das Verfahren und lassen mit einem Potential von 27 Millionen Kubikmetern Deponiegas eine Ausbeute von 100 Gigawattstunden klimafreundlicher Strom- und Wärmeerzeugung erwarten. Weiterführende Informationen zum Vorhaben und den Ergebnissen aus dem Projekt finden Sie im beigefügten Abschlussbericht. Spannende Hintergründe zu weiteren ökologischen Aktivitäten finden Sie unter anderem in einem aktuellen Förderprojekt zur Verwertung biogener Abfälle . Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Die Brennstoffzusammensetzung hat einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs. Je nach Brennstoffzusammensetzung ergeben sich sehr unterschiedliche Brennstoffmischkosten (Reformgas, Biogas, Biomethan) und weiterhin wird der eingespeiste Strom entsprechend den Brennstoffbestandteilen unterschiedlich hoch vergütet. Die schnell schwankenden Änderungen der Brennstoffzusammensetzung und der Brennstoffmenge, als auch die fehlende Versorgungssicherheit bei Ausfall einer Gasproduktionsstätte führen zu höheren Stillstandszeiten im Vergleich zu erdgasgasversorgten BHKW-Konzepten. Zur Regelung der Brennstoffzusammensetzung ist ein MSR-System erforderlich, welche die Druckverhältnisse, Heizwerte und Mengenanteile so aufeinander abstimmt, dass sämtliche Anlagen innerhalb ihrer vorgegebenen Parameter betrieben werden können.

TeWaB, Wirkungsgradsteigerung eines BHKW mittels Thermoelektrischem Wärmetauscher
Freiburg

Thermoelektrische Generatoren im Hochtemperaturbereich für BHKW

Wie wirtschaftlich ein BHKW ist, hängt wesentlich von dessen elektrischem Wirkungsgrad ab. Wärmetauscher mit thermoelektrischen Generatoren können aus dem heißen Abgas des BHKWs zusätzlich Strom gewinnen und damit den Wirkungsgrad erhöhen. Thermoelektrische Generatoren wandeln Wärmeströme zwischen einer warmen und einer kalten Seite in elektrische Energie um. Sie sind robust, weitgehend wartungsfrei und langlebig, jedoch eigneten sich herkömmliche Generatoren nur für Temperaturen bis 200 °C. So bleibt die Wärmeenergie aus dem Abgasstrom ungenutzt. Das Fraunhofer Institut für physikalische Messtechnik (IPM) hat in den vergangenen Jahren erstmals Module entwickelt, die sich für Temperaturen bis 550 °C eignen. Zusammen mit der Firma Schleif Automation, spezialisiert auf den innovativen Anlagenbau, entwickelt das IPM einen thermoelektrischen Generator, der parallel zum vorhandenen Wärmetauscher die BHKW-Abwärme nutzt. Hierdurch kann neben der reinen Brauchwassererwärmung zusätzlich mit Hilfe des Wärmetauschers elektrischer Strom generiert werden. Das Projektteam simuliert zunächst das Verhalten des thermoelektrischen Wärmetauschers bei Betrieb im Abgasstrom eines BHKWs, um eine möglichst hohe Ausbeute an elektrischer Leistung zu erzielen. Danach wird ein eigens optimierter thermoelektrischer Wärmetauscher hergestellt und in einem von badenova betriebenen Schleif-BHKW eingesetzt. Die anfallenden Daten integrieren die Forscher in die BHKW-Steuerungssoftware, um einen reibungslosen und effektiven Betrieb zu garantieren. Nach dieser Testphase kommt der Wärmetauscher in einem von badenova betriebenen Schleif-BHKW zum Einsatz. Die Forscher rechnen damit, dass ihr System den elektrischen Wirkungsgrad der BHKW um etwa 3 % steigert. In Zukunft könnten solche thermoelektrische Generatoren nicht nur in BHKWs, sondern auch in Fahrzeugen Verwendung finden und so dazu beitragen Treibstoff und CO2 einzusparen.

Abluftreinigungsanlage mit integrierter Wärmerückgewinnung zur Reduzierung von Methanolemissionen aus Textilveredelungsprozessen
Bad Säckingen

Abluftreinigung mit Wärmerückgewinnung

Abluftreinigungssysteme sind in Textilbetrieben bisher nicht vorgeschrieben und wegen ihrer hohen Betriebskosten und dem großen Energieverbrauch kaum im Einsatz. Außerdem entfernen die herkömmlichen Anlagen die Schadstoffe noch nicht effizient genug. Die Brennet AG, die in Bad Säckingen umweltfreundlich hochwertige Textilien herstellt, erprobt den Prototyp einer neuen Filteranlage. Mit einem Wirkungsgrad von 50 bis 90 Prozent verhindert sie, dass Treibhausgase wie CO2, Methan oder Schadstoffe wie Formaldehyd in die Luft geraten. Die Reinigung verläuft in mehreren Schritten: Verdampftes Wasser kühlt die Abluft zuerst ab, wobei das kondensierte Wasser teilweise schon Schadstoffe absorbiert. Danach lädt ein Ionisator die Partikel elektrostatisch auf und bindet sie mithilfe einer Wasserdrüse an Wassertröpfchen. Aufgeteilt in seine wasser- und ölhaltigen Bestandteile gelangt das Endprodukt schließlich ins normale Abwassersystem oder in einen Sammelbehälter. Dem Filterprozess vorgeschaltet ist ein Röhrenwärmeaustauscher, der den Energieverbrauch der Anlage um 15 % senkt, indem er die Hitze der Abluft nutzt. Die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) analysiert inwieweit der vielversprechende Prototyp schon geeignet ist, sich zum branchenüblichen Standard zu entwickeln. Pro Jahr spart die Anlage voraussichtlich 10. 000 Euro an Energiekosten und demonstriert so, dass sich Abluftreinigungssysteme trotz der Investitionskosten auch finanziell lohnen. Das Projekt wurde abgebrochen, da sich die Notwendigkeit einer Abluftreinigung nicht mehr stellt.

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