ISWK - Innovatives Strom- und Wärmekonzept im »Zweitälerland«

Laufzeit: 08/2020 - 07/2024
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Kooperationspartner: Gemeinde Gutach im Breisgau; Caldoa GmbH; aleon GmbH; Scholze-Thost GmbH; CUTEC (TU Clausthal)
Projektfokus:       
Prinzipskizze der geplanten Systemintegration
© Caldoa GmbH
Prinzipskizze der geplanten Systemintegration.
Zweitäler-Schule in Gutach im Breisgau
© Gemeinde Gutach
Zweitäler-Schule in Gutach im Breisgau.

Im Verbundprojekt »ISWK-Innovatives Strom- und Wärmekonzept im 'Zweitälerland'« wird unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE die Strom- und Wärmeversorgung eines Verbunds kommunaler Gebäude konzeptioniert, umgesetzt und messtechnisch begleitet. Die Umsetzung betrifft eine Schule sowie mehrere Mehrfamiliengebäude in der Gemeinde Gutach im Breisgau und sieht vor, Abwärme einer Destillerie auf niedrigem Temperaturniveau als Quelle einer Wärmepumpe zu nutzen. Zur Pufferung der fluktuierenden Bereitstellung der Abwärme ist der Einsatz eines Eisspeichers vorgesehen. Das Projekt entwickelt und erprobt anhand dieses Praxisbeispiels vereinfachte BIM Methoden im Kontext kleiner Sanierungsobjekte sowie die smarte Regelung der Energieversorgung des Gebäudeverbunds.

Für den Verbund mehrerer kommunaler Gebäude in Gutach im Breisgau wird ein Strom- und Wärmekonzept erstellt, das dem klimaneutralen Standard für Gebäude im Jahr 2050 entspricht. Der Wärmebedarf der Zweitäler-Schule soll durch eine Wärmepumpe gedeckt werden, die industrielle Abwärme der Elztalbrennerei als Niedertemperatur-Wärmequelle nutzt. Aus dieser wird in einen Eisspeicher eingespeist, an den die Wärmepumpe quellenseitig angebunden wird. Die an der geplanten Nahwärmetrasse gelegenen kommunalen Mehrfamilienhäuser werden ebenfalls an die Niedertemperatur-Wärmequelle angeschlossen. Als Ersatz für die konventionellen Heizkörper werden Klimadecken installiert. Dies ermöglicht durch Absenkung der Vorlauftemperaturen im Heizfall einen effizienten Betrieb des Wärmepumpensystems. Als Folge der Sanierung und Erneuerung der Wärmeversorgung der Schule sollen die CO2-Emissionen für die Gebäudeheizung um rund 75 Prozent sinken.

Auf den Dächern der Schule wird eine Solaranlage installiert. Bei einer nutzbaren Fläche von 420 m2 ist eine jährliche Stromerzeugung von rund 95 MWh möglich, wovon etwa 20 Prozent direkt in der Schule genutzt werden können. Zur Erhöhung der Eigenverbrauchsquote ist der Anschluss eines Elektrolyseurs geplant. Der erzeugte Wasserstoff wird gespeichert und dient als dezentraler Speicher für den PV-Strom. Der erzeugte Wasserstoff kann im Winter rückverstromt werden und die dabei anfallende Abwärme ebenfalls für die Heizung der Schule genutzt werden.

Für die optimierte Betriebsführung dieses flexiblen Anlagenparks sorgt ein Energiemanagementsystem (EMS), mit dessen Hilfe zusätzliche Systemleistungen wie z.B. Regelleistung oder der Strombezug bei negativen Strompreisen angeboten werden können. Für den netzdienlichen Betrieb werden prognosebasierte Regelungsalgorithmen entwickelt und getestet.

Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt in der Nutzung und Weiterentwicklung von Verfahren der integralen Planung. Anlagen- und Gebäudedaten für Sanierungsobjekte liegen häufig nur unvollständig und unstrukturiert vor. Hier zielt das Projekt auf die Entwicklung einer Methodik zur digital gestützten, strukturierten Bestandsaufnahme und Verwaltung von Gebäude- und Anlagendaten, die auch auf andere Bauvorhaben übertragbar ist (Erweiterung der „simple BIM“-Methodik).

Die Förderung des Projekts »ISWK «(FKZ 03EGB0026) erfolgt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestags.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

Geschäftsfeldthema

Gebäudesystemtechnik

Geschäftsfeldthema

Wärmepumpen

Geschäftsfeld

Energieeffiziente Gebäude