Ein Sandwich zum Wärmen

Quartierslösung auf Basis von Geothermie als Pilotprojekt

„Wir sind eine Kurstadt. Kuren heißt gesunden: der Mensch und die Umwelt. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, die Wärmebereitstellung mit Klima schonenden und effizienten Konzepten zu gewährleisten. Eine der innovativsten Formen der Wärmeversorgung ist die Kalte Nahwärme. Wir sind stolz darauf, dass unsere Kurstadt hier eine Vorreiterrolle einnimmt.“ Für Peter Drausnigg, Stadtwerke-Chef in Bad Nauheim, ist es deshalb ein Muss, im Neubaugebiet Bad Nauheim Süd „diese nachhaltige, klimafreundliche Art der Wärmeversorgung zu etablieren“.

Grafik: Sämtliche Heizungstechnik muss in den Gebäuden in Bad Nauheim Süd untergebracht sein. Die Lösung: Kalte Nahwärme mit oberflächennahen Erdwärmekollektoren.
Quelle: Stadtwerke Bad Nauheim
Wegen der dichten Bebauung lässt der Bebauungsplan in Bad Nauheim Süd keine Luft/Wasser-Wärmepumpen mit außen aufgestellten, Schall emittierenden Verdampfern zu. Sämtliche Heizungstechnik muss in den Gebäuden untergebracht sein. Die Lösung: Kalte Nahwärme mit oberflächennahen Erdwärmekollektoren.

Vor gut zwei Jahren startete sein Energieversorgungsunternehmen mit dem ersten Bauabschnitt des 160.000 m2 großen Areals. Nach Abschluss des dritten Bauabschnitts im Jahr 2023 werden dort 400 Wohneinheiten in Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäusern stehen, teils in Form von Wohneigentum, teils als Mietobjekte von Immobiliengesellschaften. Die Planer errechneten für Bad Nauheim Süd eine Heizlast von 3 MW. Für Nahwärme in Verbindung mit einer Sole/Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe beträgt der Primärenergiefaktor 0,46. Dieser Wert erlaubt einen hohen KfW-Effizienzhaus-Standard mit beachtlichen Tilgungszuschüssen für die Hausfinanzierung.

Foto: Verlegung der Rohre des „Boden-Klima-Tauschers“ in der unteren Ebene.
Quelle: Steinhäuser
Verlegung der Rohre des „Boden-Klima-Tauschers“ in der unteren Ebene. Die zweite Lage wird 1,5 m darüber verzogen.

Über- statt nebeneinander

Die 0,46 ergeben sich aus dem Primärenergiefaktor 1,8 für elektrischen Strom, der seit 2016 gilt, und dem Primärenergiefaktor 0,0 für den Wasserstrom. Das AGFW-Arbeitsblatt FW 309 Teil 1 „Energetische Bewertung von Fernwärme und Fernkälte – Primärenergiefaktoren“ sieht einheitlich die 0,0 für Nahwärme aus den Quellen Geothermie und Solarthermie vor. Da Wasser/Wasserbeziehungsweise Sole/Wasser-Wärmepumpen bei einem COP von 4,0 für vier Teile Wärme nur ein Teil Strom verbrauchen, dürfen sie sich einen Primärenergiefaktor von 0,45 zugute halten, von marginalen systemischen Abweichungen abgesehen.

Den Ausgangspunkt des kalten Nahwärmenetzes bildet eine Grundstücksfläche von rund 11.000 m2, einige Kilometer von Bad Nauheim Süd entfernt. Dort vergrub der Kollektoranbieter Steinhäuser aus Bischberg-Trosdorf nahe dem fränkischen Bamberg in 1 m Tiefe eine Art Sandwich in Form von zwei übereinander liegenden Ebenen seiner patentierten „Boden-Klima-Tauscher“. Die 1,5 m dicke Erdschicht dazwischen macht das Sandwich. Das Grundwasser strömt 1 m unter der Kollektoreinheit. Die durchschnittliche Bodentemperatur dürfte sich bei etwa 10 °C bewegen. Der Masterplan stützt sich unter anderem auf eine Machbarkeitsstudie der Build.Ing Consultans, Nürnberg, ab. Sie umfasst eine energetische Quartierssimulation und eine dynamische Simulation des hydraulischen Netzes. Die Ergiebigkeit des Energiefelds hatte die Energie Plus Concept GmbH, ebenfalls Nürnberg, analysiert.

Forschungsgeld aus Berlin

Deren Geschäftsführer Volker Stockinger koordiniert in seiner Funktion als Professor für Energiegerechtes Bauen und Gebäudetechnik an der TH Nürnberg auch das breit angelegte Forschungsprojekt „KNW-Opt“ (Kalte Nahwärme mit oberflächennahesten Großflächenkollektor in Bad Nauheim), das das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit zirka 4 Mio. Euro fördert. An dem Verbundvorhaben sind neben den Stadtwerken Bad Nauheim die TH Nürnberg, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, die Technische Universität Dresden sowie die Enisyst GmbH und die Consolinno Energy GmbH beteiligt. Die beiden kommerziellen Unternehmen verantworten das Energiemanagementsystem.

Die wissenschaftlichen Arbeiten konzentrieren sich auf die bodenkundlichen Effekte des Sandwich-Kollektors nebst dem angeschlossenen Rohrleitungssystem. Darüber hinaus sind die Beteiligten dabei, ein engmaschiges Netz an Messstellen zu ziehen, um das Gesamtsystem weiter zu optimieren. Die Daten aus den verschiedenen Sensoren (u.a. Grundwasser, Boden, Sole, Raumtemperaturen) laufen in der Energiezentrale zusammen und werden dort in einer Cloud gebündelt, auf die die Studienbearbeiter in Echtzeit zugreifen können. Das Projektvolumen aller sechs Partner beträgt rund sechs Mio. Euro für eine Laufzeit bis 2023.

Weiterführende Informationen: https://www.stadtwerke-bad-nauheim.de/

Freitag, 30.07.2021

Von Bernd Genath
Freier Journalist
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