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Berliner Energietage

Im Neubau sind bis zu 40 Prozent Einsparung „digital" drin

Prof. Dr. Hans-Martin Henning, Leiter des Fraunhofer ISE in Freiburg. Foto: Fraunhofer ISE

Beiträge der Energieforschung für hochgradig erneuerbar versorgte Quartiere ließ das Wirtschaftsministerium bei den Berliner Energietagen online referieren. Hans-Martin Henning, Harald Drück und weitere Forscher legten die Messlatte wieder ein gutes Stück höher.

Laut Professor Hans-Martin Henning, Leiter des Fraunhofer ISE in Freiburg, ist der Gebäudesektor der einzige, der die deutschen Sektorminderungsziele für Treibhausgase im Jahr 2020 verfehlt hat – wenn auch nur knapp. Sein Anteil liege bei 16 Prozent der Emissionen, wobei diese aus dem dort eingesetzte Strom zum Beispiel für Wärmepumpen dem Sektor Energiewirtschaft zugerechnet würden. Auf Nachfrage schätzte Henning, dass der Gebäudesektor „grob geschätzt eher bei 30 Prozent“ liegen würde, wenn auch der Strom dort verbucht würde. Jedenfalls solle nach der Planung bei den Gebäuden bis 2030 in jedem Jahr 4,8 Millionen Tonnen CO₂ weniger anfallen. Das entspricht vier Prozent.

Die Verringerung bis 2040 könne man wohl nur zu 50 bis höchstens 65 Prozent durch Maßnahmen an der Gebäudehülle (Wärmedämmung) erreichen. Für den Rest müsse man den Anteil erneuerbarer Wärmequellen bei der Wärmebereitstellung auf rund 70 Prozent steigern. An den verfügbaren Flächen werde das nicht scheitern. Eine Hochrechnung auf der Basis der Randbedingungen in Dresden habe gezeigt, dass man deutschlandweit allein aus Photovoltaik auf Dächern und an Fassaden mehr als 740 Terrawattstunden pro Jahr gewinnen könne – also mehr als gebraucht werde.

Einen Schlüsselbereich, nämlich den Einsatz von Wärmepumpen in Altbau-Mehrfamilienhäusern, habe man zusammen mit Industrie und weiteren Instituten im Projektverbund „LowEx-Bestand“ untersucht. Zum Beispiel habe es in einem Fall gereicht, elf Prozent der Heizkörper auszutauschen, um die benötigte Vorlauftemperatur von 70 auf 55 Grad herunterzubringen. Entscheidend sei gewesen, genau die Heizkörper zu identifizieren, die den Flaschenhals gebildet hätten. Dadurch habe man die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe von 3,2 auf 3,8 steigern und damit den Strombezug für Heizung um 18,5 Prozent verringern können.

Digitale Diagnose bringt 40 Prozent

Dass eine Optimierung mit digitalen Mitteln den Wärmebedarf im Bestand zusätzlich zu Maßnahmen der Wärmebereitstellung und der Dämmung erheblich verringern kann, ist bekannt. Hans-Martin Henning nannte allerdings für Gebäude der Baujahre 2010 und 2011 einen noch weit höheren Einsparerfolg (rund 40 Prozent) als für solche, die vor 1979 gebaut wurden (rund 15 Prozent). Er verwies dabei vor allem auf die Möglichkeit, Fehler in der Anlage automatisch zu diagnostizieren und im besten Fall auch gleich zu beheben.

Oft sei es sinnvoll, statt einzelner Gebäude einen ganzen Stadtteil hochgradig erneuerbar mit Wärme zu versorgen; unter anderem deshalb, weil eine größere Anlage geringere spezifische Kosten aufweise und kosteneffizienter genutzt werden könne, wenn die Auslastung geringer sei. Mit Letzterem spielte Henning vermutlich auf den dann geringeren Gleichzeitigkeitsfaktor an, wenn nämlich ein Teil der Nutzer jeweils abwesend ist.

Gesetze zu kompliziert

Ein Projekt in Karlsruhe-Durlach mit Wärmepumpen, Photovoltaik-Solarthermie-Kollektoren und BHKW habe gezeigt, dass ein großes Hemmnis für solche Quartiersversorgungen in den „komplexen Randbedingungen“ liege. Die gesetzlichen Regelungen machten so etwas sehr kompliziert – hauptsächlich die Bestimmungen zum Mieterstrom, aber auch, dass „jede Komponente ihren eigenen Gesetzesrahmen“ habe. Außerdem setzten der niedrige Preis für CO₂ und der niedrige Gaspreis „noch keine ausreichenden Anreize“.

Harald Drück vom IGTE der Uni Stuttgart stellte das Projekt Sol4City vor. Dabei erforschen und vermessen das Institut zusammen mit dem österreichischen AEE Intec, Viessmann und weiteren Unternehmen Quartiersversorgungssysteme mit einem Anergienetz („kalte Nahwärme“), einem vakuumwärmegedämmten Saisonspeicher und Eisspeicher sowie Wärmepumpen. Ziel des Vorhabens, das bis 2023 läuft, soll ein System sein, das mit gebäudebezogener Solarenergie 85 Prozent des Heizbedarfs, 60 Prozent des Strombedarfs und 100 Prozent des Kühlungsbedarfs abdeckt.

Einen Schwerpunkt auf eine ungewöhnliche Wandkonstruktion und auf die Regelungstechnik legt das Projekt „Maggie“ unter Federführung der Ostbayerischen TH Regensburg. Bei der Regensburger Genossenschaftssiedlung Margaretenau mit 361 Wohnungen in meist dreistöckigen Zeilen- und Punkthäusern, gebaut im Jahr 1919, soll die Sonneneinstrahlung dann – und nur dann – genutzt werden, wenn sie einer angenehmen Innentemperatur nutzt.

Erreicht werden soll das unter anderem durch sechs Millimeter starke Bohrungen mit einem Winkel von 19 Grad in der Südfassade, die nach außen mit kleinen Glaskugeln abgeschlossen sind („Mikro-Hohlglaskugelputz“). Blöcke mit einer Größe von 30 mal 30 mal 8 cm werden dazu von außen mit Klebemörtel auf die vorhandene Wand angebracht. Im Winterhalbjahr konnte damit ein um fast zwölf Prozent verringerter Wärmebedarf erreicht werden.

Nicht nur ein großer Speicher

Ein zweiter Ansatz besteht in einer Kombination eines zentralen 2010-Liter-Wärmespeichers mit sechs dezentralen 560-Liter-Trinkwasser-Speichern. Das warme Trinkwasser wird bevorzugt aus diesen dezentralen Speichern bezogen, erst dann aus dem zentralen Speicher. Durch das Vermeiden von Zirkulationsverlusten sei es gelungen, bei sonst gleichen Bedingungen fast 15 Prozent Wärme im Trinkwasserbereich einzusparen, berichtete Professor Oliver Steffens.

Da im System ein vorhandener Erdgaskessel, eine Wärmepumpe, ein BHKW, eine Photovoltaikanlage, Radiatoren und Fußbodenheizungen unter einen Hut gebracht werden mussten, war das nur möglich, indem die Steuerung mit maschinellem Lernen optimiert wurde. Der Qualitätsunterschied bei einem solchen System sei besonders groß, wenn eine kleinere Anlage (40 Haushalte) damit optimiert werde. Bei einem großen System mit beispielsweise 350 Haushalten falle der Unterschied kaum noch ins Gewicht.

Quelle: Berliner Energietage / Alexander Morhart

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