Dezentrale, solare Energieversorgung für Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach

In Karlsruhe haben die Bauarbeiten zur Umsetzung eines innovativen Energieversorgungskonzepts für fünf Mehrfamilien-Bestandsgebäude mit 175 Wohnungen begonnen. Die derzeitige konventionelle Versorgung wird durch ein Energiesystem ersetzt, bei dem zwei Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen (PV), ein Erdgas-Blockheizkraftwerk (BHKW) und ein Energiemanagement mit auf künstlicher Intelligenz basierter Fehlererkennung zum Einsatz kommen. Der Primärenergieverbrauch soll halbiert werden, die CO₂-Emissionen minimiert werden.

Energieversorgungskonzept „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ mit Photovoltaik, zwei dezentralen Wärmepumpen und einem BHKW mit Nahwärmeleitung. © Google Earth, Map data: Google, Ge-oBasis-DE/BKG
Energieversorgungskonzept „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ mit Photovoltaik, zwei dezentralen Wärmepumpen und einem BHKW mit Nahwärmeleitung. © Google Earth, Map data: Google, Ge-oBasis-DE/BKG

Fünf aus den 1960er Jahren stammende Mehrfamilienhäuser der Volkswohnung GmbH wurden bisher in dem 11.600 m² großen Komplex durch Erdgaskessel und mit Strom aus dem Netz versorgt. Der Gebäudecluster mit 175 Wohnungen, der Anfang der 1990er Jahre teilmodernisiert wurde, beherbergt rund 350 Menschen, die jährlich etwa 350 Megawattstunden Strom und 1.200 Megawattstunden Wärme verbrauchen.

Die Volkswohnung und die Stadtwerke Karlsruhe mit ihrer Tochtergesellschaft, der Karlsruher Energieservice GmbH (KES), bauen gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), dem Institut für Nachhaltige Technische Systeme INATECH der Universität Freiburg und der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg nun eine dezentrale und solare Energieversorgung für den Gebäudecluster in der Ersinger Straße auf.

Versorgung durch Mehrquellen-Großwärmepumpe

Hierfür werden auf den Dächern aller Gebäude PV-Anlagen installiert. Drei der Häuser sind mit einer Nahwärmeleitung verbunden, in die zwei Erdgas-BHKW-Aggregate Wärme einspeisen. Zwei werden durch dezentrale Wärmepumpenanlagen mit innovativen Wärmequellen versorgt: eine Mehrquellen-Großwärmepumpe (Außenluft, Erdwärmesonden) und eine Wärmepumpenanlage mit photovoltaisch-thermischen Kollektoren.

Bislang kommen Wärmepumpen in Bestands-Mehrfamilienhäusern nur selten zum Einsatz. Die Integration in bestehende Mehrfamilienhäuser ist technisch anspruchsvoll, was das Temperaturniveau, die Verfügbarkeit von Wärmequellen und die Versorgung mit erneuerbarem Strom angeht.

„Die Kombination von Wärmepumpen mit Photovoltaik und einem Blockheizkraftwerk, zusammen mit Wärmespeichern, hat sowohl energetisch als auch ökonomisch großes Potenzial. Für Wohnungsgesellschaften ist bei optimaler Auslegung ein wirtschaftlicher Betrieb im Rahmen eines Contracting-Modells möglich“, betont Stefan Storz, Geschäftsführer der Volkswohnung, und ergänzt: „Wir freuen uns sehr, entscheidend in diesem innovativen und zukunftsweisenden Projekt mitzuwirken und es so unseren Mieterinnen und Mietern zu ermöglichen, von ‚ihrer‘ selbst erzeugten Energie direkt zu profitieren“.

Erst vor wenigen Wochen haben die Stadtwerke und die Volkswohnung im Rahmen des so genannten „100-Dächer-Programms“ ihre Zusammenarbeit im Bereich der effizienten und regenerativen Energieversorgung weiter ausgebaut.

Baustein der Energiewende und von der Bundesregierung gefördert

Das Durlacher Projekt ist ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz vor Ort in Karlsruhe und dient als Vorbild für andere. Gerade der südwestliche Teil von Durlach ist wegen seiner großen Entfernung zum hocheffizienten Karlsruher Fernwärmenetz geradezu prädestiniert für eine dezentrale Energieversorgung. Allein hier gäbe es die Möglichkeit, etwa 4.000 Einwohnerinnen und Einwohner in 2.000 Wohnungen nahezu autark mit Strom und Wärme zu versorgen. Die Bundesregierung räumt diesem Projekt hohe Priorität ein und fördert es im Rahmen ihres Energieforschungsprogramms.

CO2-Emissionen minimieren, Wirtschaftlichkeit optimieren

Für die Konzepterstellung des Energiesystems wurde das Quartier in Durlach mit allen Erzeugern und Verbrauchern vom Fraunhofer ISE simuliert und das Versorgungskonzept so optimiert, dass die CO₂-Emissionen durch den Verbrauch von Erdgas und Netzstrom minimiert und gleichzeitig die für die Mieterinnen und Mieter erforderliche Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Dies wird unter anderem durch ein intelligentes Energiemanagement gelingen, das die Wärmepumpen und den BHKW-Betrieb so steuert, dass die Wärmepumpen bevorzugt mit selbst erzeugtem PV- oder BHKW-Strom betrieben werden können.

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die intelligente Integration aller drei Technologien zu einer CO₂-Einsparung von über 50 Prozent und einer wirtschaftlichen Rentabilität für den Betreiber führt. Die Uni Freiburg installiert im Rahmen eines eigenen Forschungsprojektes ein Monitoring-System und wertet die erhobenen Messdaten über drei Betriebsjahre hinweg aus.

Quelle: Volkswohnung GmbH

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