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Wie betreibt man Mini-KWK-Anlagen optimal?

Minikraftwärmekopplungsanlagen leisten bis zu 15 Kilowatt und eignen sich besonders dafür, kleinere Mehrfamiliengebäude zu heizen. Zwar ist das Ergebnis – Wärme und Strom – bei allen Geräten das gleiche, die verschiedenen Typen unterscheiden sich aber durch ihre Antriebsweise. Während in Brennstoffzellen eine elektrochemische Reaktion abläuft, nutzen andere Mini-KWK das klassische Motorenprinzip um einen Kolben anzutreiben. Auch beim Brennstoff sind die Optionen vielfältig: Brennstoffzellen brauchen hochwertig aufbereitetes Gas, Stirlingmotoren hingegen arbeiten mit einer Vielzahl von Brennmaterialien.

In einer Simulationsrechnung, die den Verbrauch eines Fünfpersonenhaushaltes nachahmte, untersuchte das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE), wie wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll die verschiedenen Systeme sind. Dazu verglichen sie den Anteil, den die Anlagen zum Strom- und Primärenergiebedarf eines Hauses leisteten. Außerdem entwickelten die Experten ein Betriebsführungssystem, das hilft, die Versorgung sowohl im strom- als auch im wärmegeführten Betrieb sicherzustellen.

Projektdaten

Projektnummer 2002-05
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Fraunhofer ISE
Laufzeit November 2002 bis März 2004
Zuschuss 150.515

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:

Bioenergiedorf Hägelberg
Steinen-Hägelberg

Bioenergiedorf Hägelberg

Seit 2006 mit Jühnde bei Göttingen bundesweit das erste Bioenergiedorf an den Start ging, sind etliche andere Gemeinden dem Beispiel gefolgt. Dass eine Bürgerinitiative in Eigeninitiative auf regionale und regenerative Energiequellen umstellt, ist jedoch bisher einzigartig. In Hägelberg, einem Ortsteil von Steinen, gründete sich zu diesem Zweck die Interessengemeinschaft Energie aus Bürgerhand. Die Vorteile beim Projekt Bioenergiedorf liegen auf der Hand: Die Wärme zentral aus regionaler Biomasse zu erzeugen, macht unabhängig von fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas und verkürzt die Transportwege. Gleichzeitig stärkt es die regionale Wirtschaft, wenn heimische Unternehmen Biomasse produzieren, Biogas- oder Solaranlagen liefern und installieren oder die komplexe Logistik organisieren. Gerade in ländlichen Gegenden, aus denen junge, qualifizierte Arbeitskräfte oft in die Stadt abwandern, entstehen so Arbeitsplätze. Regionale Rohstoffe wie Holz oder Reststoffe wie Grünschnitt zu nutzen, erhält außerdem die von Land- und Holzwirtschaft geprägte Schwarzwaldlandschaft. Hägelberg, das hat das Interdisziplinäre Zentrum für nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Universität Göttingen bestätigt, eignet sich bestens dafür, Bioenergiedorf zu werden: Die waldreiche Umgebung versorgt die Gemeinde mit Pellets oder Hackschnitzeln aus Restholz. Biomasse wie Gülle, Mist oder Pflanzen können auch die landwirtschaftlichen Betriebe liefern. Gleichzeitig liegt die Gemeinde am südlichen Rande des Schwarzwalds, so dass bereits viele Dächer mit Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen ausgestattet sind. Auch die Größe ist mit 750 Einwohnern ist ideal um das geplante Wärmenetz aufzubauen. Zu Beginn des Projektes evaluieren Experten, wie viel Energie Hägelberg überhaupt benötigt, wie groß das Potential an Biomasse ist und welche Kosten dabei für die Bürger entstehen. Aus diesen Daten entsteht ein Konzept für die zukünftige Energieversorgung des Ortes aus Biomasse. Basis dafür soll eine Biogasanlage werden, dessen Gas ein Blockheizkraftwerk (BHKW) in Strom und Wärme umwandelt. Die Wärme speist die eigens gegründete Betreiberfirma in die Nahwärmeleitungen ein, den über das Erneuerbare Energien-Gesetz vergüteten Strom ins Stromnetz. Während der Heizperiode unterstützt ein Holzhackschnitzelheizwerk das BHKW, notfalls kann auch ein Reservekessel Wärme liefern. Das Beispiel Hägelberg zeigt, dass das Projekt Bioenergiedorf über energiewirtschaftliche Aspekte hinausreicht. Die Bürgerinitiative vernetzt die Gemeinde auch sozial und stärkt das Engagement der Bürger für ihre Gemeinschaft. Gerade für kleine Gemeinden eröffnen sich hier Potentiale, die sowohl die Energieversorgung als auch die wirtschaftliche und soziale Entwicklung berühren. Mehr Informationen bei der IG Energie aus Bürgerhand .

Der naturnahe Wasserhaushalt als Leitbild in der Siedlungswasserbewirtschaftung – Analyse der Langzeitauswirkungen auf Grundwasserneubildung, Verdunstung und Abflussbildung im urbanen Raum
Freiburg - Landwasser

Ein Modell für den naturnahen Wasserhaushalt

Seit 1999 müssen Stadtplaner die urbane Wasserbewirtschaftung möglichst naturnah und umweltfreundlich gestalten. Für eine solche nachhaltige Wasserwirtschaft fehlten teilweise aber noch die Grundlagen. Bislang war es noch kaum erforscht, wie Regenwasser auf verschiedenen Siedlungsflächenverhalten versickert oder verdunstet, und wie sich diese Faktoren auf das städtische Mikroklima auswirken. Im Projekt des Lehrstuhls für Hydrologie der Universität Freiburg entstand deshalb ein Modell, das diese Faktoren für verschiedene Bebauungsarten analysierte und mit unbesiedelten Flächen im Umland verglich. Dafür kartierten die Wissenschaftler das Stadtgebiet von Freiburg und teilten es in verschiedene Oberflächenarten ein, z. B. Pflaster oder Asphalt, Häuser oder städtische Grünflächen ein. Auf verschiedenen Referenzflächen wurde über drei Jahre hinweg gemessen und festgehalten, wie dort Regenwasser verdunstet oder versickert, sich auf Stadtklima und Grundwasser auswirkt und wie effizient das Kanalsystem und bestehende Versickerungsmaßnahmen sind. Der Vergleich mit einer unbebauten Naturfläche im Umland erlaubt Rückschlüsse darauf, wie naturnah der Freiburger Wasserkreislauf ist. In Zusammenarbeit mit dem Eigenbetrieb Wasserwirtschaft der Stadt Freiburg und dem Ingenieurbüro Ernst & Co entstand so ein Instrument, das es zukünftig erlaubt, für einzelne Gebiete oder eine Stadt genaue Vorhersagen zu treffen. Eine Fallstudie in Landwasser ergänzte das Projekt. Aus diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein Model, das es auch anderen Städten erlaubt, ihre Wasserwirtschaft künftig nachhaltiger zu gestalten. Wesentliche Erkenntnisse: Die entwickelten Simulationswerkzeuge erlauben die zeitliche Dynamik des Wasserhaushaltes für die natürlichen, teilversiegelten und versiegelten Flächen, sowie für die dezentralen und zentralen Maßnahmen zur Versickerung von Niederschlag detailliert zu betrachten und in Ihrer Wirkung auf den gesamten Wasserhaushalt des Siedlungsraumes zu bewerten. Anhand des vorliegenden Modells lässt sich der Einfluss von Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen auf den Wasserhaushalt innerhalb von Siedlungsräumen nun zusätzlich auch in seiner Abweichung vom Wasserhaushalt naturnaher Referenzflächen quantifizieren und bewertet werden. Das Modell ist in allen Siedlungen anwendbar. Die Verfügbarkeit von Wasser in Städten für die Verdunstung kann gezielt zur Verringerung der Erwärmung städtischer Innenräume durch den Klimawandel beitragen. Dazu ist jedoch die genaue Berechnung des Wasserhaushaltes aller Oberflächentypen, sowie zentraler und dezentraler Maßnahmen zur Regenversickerung notwendig.