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Sonne, Stroh & Sterne - Strohballenhaus als Schulungszentrum

Strohballenhäuser haben eine lange Tradition, gerieten aber in den letzten Jahrzehnten in Vergessenheit. Dabei haben Strohballen als Bau- und Dämmmaterial großes Potential. Sie sind nachhaltig in Produktion und Beseitigung, sehr feuerfest und haben hohe Dämmwerte. Deshalb erarbeitete der Verein „Stroh + Paille + Paglia“ zusammen mit der Stadt Weil am Rhein eine Machbarkeitsstudie für ein neues Seminargebäude in Strohballenbauart für das Trinationalen Umweltzentrum TRUZ, das bisher auf zwei Standorte verteilt ist. Das neue Gebäude soll auf dem Dreiländergarten, dem Gelände der Landesgartenschau Weil 1999, entstehen, und Platz für Veranstaltungen in der Umweltbildung sowie die monatlich vom TRUZ angebotene Energieberatung bieten.

Die Studie vergleicht unter anderem verschiedene Gebäudeformen und Raumkonzepte, untersucht wie sich eine möglichst hohe Versorgungsautonomie, z.B. mit Solarenergie erreichen lässt, überprüft die baurechtlichen Vorgaben und erstellt einen Kostenplan. Außerdem wurde geprüft, welche nachhaltigen Baustoffe neben dem Stroh regional gewonnen werden können. Ein Öffentlichkeitskonzept für Besucher ist ebenfalls Teil der Studie. Hier helfen die Erfahrungen des Vereins „Stroh + Paille + Paglia“, in dem sich Fachleute aus Deutschland und der Schweiz für den Einsatz nachhaltiger Baumaterialien wie Strohballen engagieren.

Bisher gibt es in Südbaden noch kein vergleichbares Haus in Strohballenbauweise. Wenn die Machbarkeitsstudie positiv ausfällt, wäre der Weg für ein solches Haus geebnet. Gleichzeitig bietet die Studie einen Erkenntnisgewinn über das geplante Seminargebäude hinaus und zeigt die Potentiale von Strohmaterialien als Dämmmaterial für kleinere Gebäude wie Einfamilienhäuser.

Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt:

1. Die Form:
Durch einen dem Standort angepassten Planungsprozess bezüglich Einfallswinkel der Sonne und Ausrichtung des Gebäudes werden die Vorteile des Heliodome-Modells optimal genutzt. Obwohl der Entwurf des Herrn Eric Wasser als absolut innovativ bezeichnet werden kann, sind wir im Stande, aus bereits gebauten Heliodomen die Sicherheit der Funktionalität des Entwurfes zu bestätigen. Somit sind wir sicher, dass das Heliodome hält, was es verspricht, was auch durch externe Berechnungen bestätigt wurde.

2 .Der Energiespeicher:
Die Idee des Heliodomes benötigt für das Winterhalbjahr eine maximale Speicherkapazität für die einfallende Sonnenwärme. Hier kommen aus Strohballen gefertigte Dämmungen für die Aussenwände und gehäckseltes Stroh für die Dachdämmung ins Spiel. Die Recherchen haben ergeben, dass der Rohstoff Stroh in ausreichendem Maße regional für bis zu 400 000 EFHs pro Jahr verfügbar ist, was den Bedarf bei weitem übersteigt. Durch den Fachverband FASBA wurden in den vergangenen Jahren sämtliche erforderlichen Prüfungen und Genehmigungsverfahren für den Baustoff Stroh veranlasst, sodass der Anwendung, auch in Deutschland, nichts im Wege steht.

3. Das Signal:
Auf Grund des Standortes, des geplanten Gebäudes und der trinationalen Vernetzung des TRUZ kann dieses Projekt eine maximale Bekanntheit im Dreiländereck und darüber hinaus erlangen. Auch die unmittelbare Nachbarschaft zum sog. "Hadid-Bau" wird dafür sorgen, dass viele Menschen auf dieses äußerst innovative Gebäude aufmerksam werden.
Somit bleibt zu wünschen, dass das Heliodome hier seinen Platz findet, als Inspiration für eine Klimaverträgliche Wende im Bauwesen.

Projektdaten

Projektnummer 2018-04
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Stadt Weil am Rhein
Laufzeit Mai 2018 bis Dezember 2019
Zuschuss 12.460 €

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:

ARTHYMES Archaea Transform Hydrogen to Methane for Energy Storage
Offenburg

Methanisierung von Wasserstoff als Speicher für Überschussenergie

Wind- und Sonnenenergie stellen einen wachsenden Anteil am deutschen Strommarkt. Beide Energiequellen sind jedoch stark wetterabhängig, so dass die Einspeisung ins Stromnetz zwischen Überschüssen und Unterversorgung schwankt. Stromspeicher können diese Schwankungen ausgleichen, sind aber noch nicht flächendeckend vorhanden. Bisher kamen vor allem Pumpspeicherkraftwerke zum Einsatz, die aber allein den Speicherbedarf nicht decken können. Auch Elektroautos, zeigt ein vorheriges Innovationsfondsprojekt, eignen sich prinzipiell als Speicher für überschüssige Energie. Angesichts ihres nur langsam wachsenden Marktanteils sind auch sie bisher nicht als Stromspeicher im großen Maßstab geeignet. Das Erdgasnetz hingegen bietet eine Speicherkapazität von 200 TWh, ein Vielfaches der momentan benötigten etwa 15 TWh. Um elektrische Energie ins Gasnetz einzuspeisen, wird diese genutzt, um in einem elektrolytischen Prozess zuerst aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen. Anschließend wird der Wasserstoff biologisch in Methan umgewandelt. Diese Technik ist jedoch bisher nur im Labormaßstab erprobt; die einzelnen Faktoren und beteiligten Mikroorganismen sind noch kaum erforscht. Das Projekt der Hochschule Offenburg untersuchte diesen Prozess der biologischen Methanisierung ausführlich und analysierte, inwiefern sich Wasserstoff als Cosubstrat für Biogasanlagen eignet. Biogas entsteht in einer anaeroben Fütterungskette, in der sich aus Substrat – also Energiepflanzen, Grünschnitt oder Abfallstoffen – zuerst Kohlendioxid und Wasserstoff und schließlich Methan bildet. Rohbiogas enthält allerdings immer noch 30 bis 50 Prozent CO2, das aufwändig ausgefiltert werden muss, bevor das Biogas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Durch Zugabe von zusätzlichem Wasserstoff aus Überschussstrom zum Gärprozess kann auch das restliche CO2 zu Methan umgewandelt werden. Um dieses bisher nur im Labormaßstab erprobtes Verfahren der in situ-Methanisierung zu optimieren, erforschten die Offenburger Wissenschaftler verschiedene Verfahren, um den Wasserstoff in den Vergasungsprozess einzuschleusen, so dass er optimal durch die beteiligten Mikroorganismen, den Archaeen, verwertet wird, ohne diese zu beschädigen. Mit ihren weitreichenden Erfahrungen in der Biogasforschung analysierten die Forscher der Hochschule verfahrenstechnische, mikrobiologische, chemische und physikalische Aspekte der Methanisierung. Die Hochschule setzt sich hierbei die Entwicklung eines Moduls zum Ziel, dass nach Maßstabsübertrag in etwas 7000 deutschen Biogasanlagen integriert werden könnte. Das Projekt trägt so zur Lösung zweier Problemfelder bei: Zum einen bietet es große Speicherkapazitäten für Überschussenergie, zum anderen macht es Biogasanlagen ökologisch und ökonomisch effizienter, indem es den Substratbedarf reduziert. Weil das mit Methan behandelte Biogas kaum noch CO2 enthält, entfällt auch die aufwändige Aufbereitung, bevor das Gas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Durch Einbringen von Wasserstoff über blasenfreie Membranbegasung in Biogasanlagen kann ohne pH-Regulation die Methankonzentration im Rohbiogas auf 80-90 % gesteigert werden. Dabei steigt der pH-Wert an, wird aber noch von der Mikrobiologie toleriert. Die Wasserstoffkonzentration im Produktgas liegt bei wenigen Prozent. Der eingespeiste Wasserstoff wird nahezu vollständig umgesetzt. Methankonzentrationen von nahezu 100 % werden ohne pH-Regulation nur temporär erreicht, da der durch den CO2-Verbrauch auftretende extreme pH-Wert zu Schädigungen der Mikrobiologie führt. Ein Langzeitbetrieb mit solch hohen Methankonzentrationen ist jedoch bei pH-Regulation/Pufferung denkbar. Neben hochgasdurchlässigen, relativ teuren Membranen scheinen unter Berücksichtigung der Grenzwerte für die blasenfreie Begasung auch preisgünstigere Membranmaterialien geeignet zu sein. Die im Projekt getesteten Membranen zeigten kaum Biofilmbildung, so dass sie bei ausreichender Stabilität vermutlich auch längerfristig eingesetzt werden können.

Studie zu den Abwasserwärmepotenzialen in Freiburg
Freiburg

Energie aus warmem Abwasser

Warmes Abwasser aus Industrie und Haushalten in die Kanalisation zu leiten verschwendet Energie. Außerdem trägt es dazu bei, das Grundwasser zu erwärmen, was für die Ökosysteme problematisch ist. Deshalb ist es sinnvoll, die restliche Wärme energetisch zu nutzen. In Kombination mit einer gasbetriebenen Wärmepumpe kann ein in die Rohre eingebauter Wärmetauscher die Energie zurückgewinnen, beispielsweise um Gebäude mit Grundwärme zu versorgen. Die Energie ins Fernwärmenetz einzuspeisen oder zum Kühlen zu nutzen sind weitere Optionen. Für Freiburg untersuchte Badenova wie effizient dieses ‚energetische Recycling’ ist. Dafür werteten sie die Daten des Freiburger Kanalnetzes aus. In Freiburg sind demnach 31 Kilometer Kanal gut und weitere 33 Kilometer eingeschränkt nutzbar. Kanalwärme eignet sich am besten für Systeme, deren Heiztemperatur nah am Wärmeangebot liegt wie beispielsweise bei Fußbodenheizungen. Weil dann viel Wärme anfällt, wenn auch der Verbrauch groß ist, liefert das Konzept kontinuierlich Energie. Gerade für Kommunen, die ohnehin erwägen, ihre Kanäle zu sanieren, lohnt es sich Wärmetauscher miteinzurechnen. Auch sonst, so das Ergebnis der Studie, müssen viele Faktoren zusammenkommen, damit es sich im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen lohnt, Kanalwärme zu nutzen. Als problematisch stellte sich heraus, dass sich im Laufe der Zeit ein isolierender Biofilm auf den Wärmetauschern ablagerte. Die jährliche Kanalreinigung entfernte ihn aber effizient. Auch rechtliche Fragen kamen auf: Als Entsorger sind die Gemeinden Eigentümer des Abwassers und der darin enthaltenen Wärme. Auch deshalb empfiehlt die Freiburger Studie Wärmetauscher bei Kläranlagen zu nutzen. Ergänzt durch ein Projekt zum Kanalwärmepotential in Offenburg, erstellten die Experten ein Informationssystem zum Freiburger Potential.

	Machbarkeitsstudie zum Einsatz einer innovativen Technologie zur Bioenergieerzeugung mittels Pyrolyse mit niedrigen Staubemissionen und hohem CO2-Reduktionspotential
Freiburg

Studie zur Pyrolyse von Biomasse

Anders als beim Vergasen oder Verbrennen von Biomasse benötigt die Pyrolyse (auch Verschwelung genannt) keinen Sauerstoff, um Stoffe zu zersetzen. Deshalb nennt man dieses Verfahren, dessen Name sich vom griechischen ‚pyr’ für Feuer und ‚lysis’ für Auflösung ableitet, auch eine thermo-chemische Spaltung. Alleine durch das Erhitzen verschwelt der eingesetzte Stoff zu einer kohleartigen Masse. Das macht das Verfahren interessant, um biogene Reststoffe, wie sie in der Landwirtschaft oder der Lebensmittelproduktion anfallen, energetisch zu verwerten. Bei vielen Stoffen ist noch nicht bekannt, ob sie sich für eine Pyrolyse eignen. Ein Freiburger Projektteam testet das Pyrolyseverfahren für Kleegrasmischungen und für Okara, einem wässrigen Nebenprodukt der Tofuproduktion. Während man in Asien Okara in Suppen oder Gebäck verwendet, entsorgen hiesige Produzenten die Masse überwiegend als Abfallstoff oder verkaufen sie als Viehfutter. Wegen des hohen Wassergehaltes war es bisher schwierig, den Restenergiegehalt von Okara zu nutzen, ohne vorher viel Energie in die Trocknung zu stecken. Mit einer Pilotanlage testet das Projekt deshalb, ob sich Okara und Kleegras für Pyrolyseverfahren nutzen lassen. Hierbei wird die Biomasse im luftdichten Reaktor zu Synthesegas und Biokohle umgesetzt, die als konzentrierter Kohlenstoff (C) anfällt. In einem zweiten Reaktor verbrennt das Synthesegas emissionsarm zur Wärmenutzung. Biokohle – d. h. verkohlte Biomasse – zeichnet sich durch zwei Eigenschaften aus: In den Boden eingearbeitet verbessert sie dessen Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe zu speichern. Unter dem Namen Terra Preta ist dieses Prinzip aus Südamerika bekannt, wo die Ureinwohner in präkolumbianischer Zeit so die Erträge auf den nährstoffarmen Böden verbesserten. Das Projekt untersucht, wie sich Biokohle aus Okara auf das Pflanzenwachstum und Stoffflüsse auswirkt, ob sie eventuell Schadstoffe enthält und ob sie sich überhaupt für hiesige Böden eignet. Noch eine zweite Eigenschaft macht die Biokohle zu einem besonderen Stoff. Sie speichert einen Großteil des Kohlenstoffes, einem Hauptbestandteil von Biomasse. Anders als bei fossilen Brennstoffen, deren Nutzung große Mengen an CO2 freisetzt oder beim Verbrennen von Biomasse bzw. Biogas, bei dem die ausgestoßene Menge an CO2 dem entspricht, was die Pflanzen während ihres Wachstums aufgenommen haben, hat die Pyrolyse eine negative CO2-Bilanz. Mit dieser sogenannten C-Sequestrierung bindet man durch die langsame Zerfallsrate der Biokohle den klimaschädlichen Stoff langfristig im Boden. Damit hat die Pyrolyse das Potential, bisher unbrauchbare oder gemischte biogene Resstoffe zu nutzen und mit dem Düngepotential der Biokohle die CO2-Bilanz verschiedenster Produktionskreisläufe zu verbessern. Ein weiteres Projekt