Energie - Regenerativ

Referenten:
Lars Baeren, Annika Köster, Nico Kranenburg, Anna Medtisch, Julian Telger
 

11.1   Solarunterstützte Nahwärmeversorgung mit Kurz- und Langzeitwärmespeichern

Unsere näheren Betrachtungen der Solarsiedlung "Am Petersberg" in Berlin Zehlendorf (Nahwärmeversorgung mit zentraler Solaranlage und Kurzzeitwärmespeicher) haben zahlreiche andere Untersuchungen von Solaranlagen bestätigt.

Diese ergaben, dass ohne die Integration eines Langzeit-Wärmespeichers in eine Solaranlage nur zwischen 10 und max. 25% des ges. Wärmeverbrauchs eines Gebäudes oder eines Gebietes mit einer Fernwärmeversorgung über die Solaranlage gedeckt werden können.

Eine deutliche Verbesserung der Effizienz bei der Solarenergienutzung lässt sich durch die Verwendung von Systemen mit einem saisonalen Wärmespeicher erzielen. In diesem wird die Solarenergie vom Sommer für den Winter gespeichert und es kann so mit 60 bis 80 % zum Heizenergieverbrauch beigetragen werden. Technisch sind sogar 100 % möglich.
Damit ein Speichervolumen von einigen 1.000 cbm Inhalt genutzt werden kann ist der Verbund von 100 bis 200 Wohneinheiten notwendig. Diese Speichergröße ist notwendig, um einerseits die spezifischen Baukosten zu reduzieren und andererseits die Wärmeverluste des Speichers gering zu halten.



11.2  Integrale Konzepte zur Wärmeversorgung von Wohnsiedlungen und Gebäuden

Zur Optimierung der Maßnahmen für die Begrenzung des fossilen Brennstoffeinsatzes der zur Deckung des Gesamtwärmebedarfs von Gebäuden notwendig ist, bietet sich ein integrales Konzept an.


Inhaltsverzeichnis

1.   Grundlagen der Energiebereitstellung
2.   Auswirkungen auf das Klima
3.   Begrenzte Verfügbarkeit fossiler Energieträger
4.   Verantwortung für den Klimaschutz
5.   Regenerative Energien
6.   Geothermie
7.   Biomasse
8.   Biogasanlage
9.   Solarsiedlung "Am Petersberg" in Berlin Zehlendorf
10.   Solarthermische Anlagen
11.   Solarunterstützte Nahwärmeversorgung
12.   Fazit
13.   Quellen
Integrales Wärmeversorgungskonzept für Neubau - Wohnsiedlungen

Abb. 50
Integrales Wärmeversorgungskonzept für Neubau - Wohnsiedlungen
Ziel: Jährlicher Brennstoffeinsatz 40 kWh (m²/a) für Raumheizung und Warmwasser.

Quelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig,
N. Fisch


Ein solches Konzept, bei dem ein Brennstoffbedarf von nicht mehr als 40 kWh/(qm a) (entspricht jährlich 4 cbm Erdgas oder 1 L. Öl pro qm Wohn-Fläche) zu erreichen war, zeigt die obige Abbildung (Abb. 50).

Im Vergleich zum üblichen Energiebedarf zur Brauchwassererwärmung und den Anforderungen der Wärmeschutz-Verordnung entspricht dies einer Reduzierung des Brennstoffbedarfes um etwa 60 %.
Diese deutliche Verbesserung wird durch die Kombination einer solarunterstützten Wärmeversorgung mit Langzeit-Wärmespeicher und eines verbesserten baulichen Wärmeschutzes erreicht.



11.3  Wohnanlage mit Langzeit-Wärmespeicher in Friedrichshafen

Zum besseren Verständnis eines integralen Energiekonzeptes möchten wir im Folgenden kurz eine Wohnanlage in Friedrichhafen-Wiggenhausen vorstellen. Die wissenschaftliche Betreuung des Vorhabens erfolgte durch das IGS, TU-Braunschweig und durch das ITW Universität Stuttgart.
Die Anlage ist seit 1996 mit einem Heißwasser-Wärmespeicher in Betrieb.
Friedrichshafen - Wiggenhausen
Abb. 51
Erster Bauabschnitt der Siedlung mit MFH
in Friedrichshafen - Wiggenhausen

Quelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für
Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig,
N. Fisch
Solaranlage mit Langzeit-Wärmespeicher Abb. 52
Systemschema der Solaranlage mit Langzeit-Wärmespeicher in Friedrichshafen

Quelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig.
N. Fisch
Die obige Abbildung (Abb. 52) zeigt das Systemschema der solarunterstützten
Nahwärmeversorgung mit Saisonalspeicher.

"Die Solarkollektoren auf den Hausdächern werden von der Heizzentrale aus mit einem Wasser/Glykolgemisch betrieben. Der Kollektorkreis wird in der Heizzentrale über einen Wärmetauscher in den Speicherladekreis eingekoppelt. Das Speicherwasser bildet ein geschlossenes System und wird von den Sonnenkollektoren auf Temperaturen zwischen 40 und 90°C erwärmt. Die Entladung des Speichers erfolgt über einen weiteren Wärmetauscher in der Heizzentrale ins Nahwärme-Verteilnetz." (10)

Die Auslegungsparameter der Solaranlage sowie die Planungsdaten des Wohngebietes und der Klimaverhältnisse sind in der folgenden Tabelle (Abb. 54) zusammengestellt.

(10) : Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig, N. Fisch.
Innovative NE - Wohnbauprojekte in Stuttgart
- Fachtagung am 14. 04. 99

Erster Bauabschnitt
Abb. 53
Erster Bauabschnitt der Siedlung mit MFH
in Friedrichshafen - Wiggenhausen

Quelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig,
N. Fisch

Auslegungsdaten des Wohngebietes und der Solaranlage Abb. 54
Auslegungsdaten des Wohngebietes und der Solaranlage in Friedrichshafen

Tabelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig,
N. Fisch

Der schematische Aufbau des Wärmespeichers in Friedrichshafen zeigt folgende Darstellung (Abb. 55). Durch die Ausbildung der Decke als Kegelstumpf kommt dieser Speicher ohne Stützen aus.

Das Foto (Abb. 56) zeigt die Bauphase des Speichers (Volumen 12000 cbm).

"Der Speicher besteht aus einer Tragkonstruktion aus Stahlbeton mit einer außenliegenden Wärmedämmung aus Mineralfaser. Die Dämmung ist nur im Bereich der senkrechten Wände (ca. 30 cm) und im Bereich der Decke (ca. 40 cm ) angebracht. Die Innenseite des Betonbehälters ist mit einem 1,2 mm starken Edelstahlblech dampfdiffusionsdicht ausgeklebt. Die volumenbezogenen Baukosten des Speichers liegen bei 123 €/cbm." (11)

(11) : Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen,
TU - Braunschweig, N. Fisch.
Innovative NE - Wohnbauprojekte in Stuttgart
- Fachtagung am 14. 04. 99

Schnitt durch den Heiswasser - Wärmespeicher Abb. 55
Schnitt durch den Heiswasser - Wärmespeicher in Friedrichshafen
( Volumen 12000 m3 )

Quelle: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig.
N. Fisch





Langzeit - Wärmespeicher
Abb. 56 Langzeit - Wärmespeicher
in Friedrichshafen im Bau (Volumen 12000 m³ )

Foto: Ganzheitliche Energiekonzepte für Wohnsiedlungen, TU - Braunschweig.
N. Fisch
Regenerativ - Inhaltsverzeichnis

1.   Grundlagen der Energiebereitstellung
2.   Auswirkungen auf das Klima
3.   Begrenzte Verfügbarkeit fossiler Energieträger
4.   Verantwortung für den Klimaschutz
5.   Regenerative Energien
6.   Geothermie
7.   Biomasse
8.   Biogasanlage
9.   Solarsiedlung "Am Petersberg" in Berlin Zehlendorf
10.   Solarthermische Anlagen
11.   Solarunterstützte Nahwärmeversorgung
12.   Fazit
13.   Quellen