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Energieverwendung in Nichtwohngebäuden - Teil 1

Vielversprechende Projekt im Bereich der Nichtwohngebäude, die verschiedene Technologien ­erfolgreich miteinander kombi­nieren, vorgestellt.

Straßen aus der Vogelperspektive.
Quelle: Ricardo Gomez Angel / https://unsplash.com/
Die Notwendigkeit, einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, besteht auch bei der Planung, Errichtung und dem Betrieb von gewerblich und industriell genutzten Gebäuden – diese werden in der (öffentlichen) Diskussion bisher allerdings nur am Rande betrachtet.

Gewerbe, Industrie und Dienst­leistungsbetriebe besitzen hohe Energiebedarfe, vornehmlich für Wärme bzw. Prozesswärme oder Klimatisierung. Neben klassischen Konzepten kommen hier vermehrt auch Lösungen mit Solarthermie, Bio­masse, Umweltwärme und -kälte, PV-ver­sorgten Wärme­pumpen, passiver Kühlung, Eis­speichern, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Kombinationen davon zum Einsatz.

Das HeizungsJournal stellt Projektbeispiele vor, die unterschiedliche Technologien ­erfolgreich miteinander kombi­nieren und teils auch die Stromversorgung und Mobilität mit berücksichtigen – zumal der Aspekt der Kopplung der Sektoren Wärme, Strom und Mobilität mehr und mehr an Bedeutung gewinnt.

Die Ausgangslage ist frappierend: Industrie und Gewerbe sind die größten Energieverbraucher in Deutschland. Mit einem Anteil von 44 Prozent am Gesamt-Endenergieverbrauch hängen sie die Haushalte mit 26 Prozent locker ab – und hier ist der Verkehr beiderseits nicht berücksichtigt. Wie auch immer, die Relevanz dieses Gebäudebereichs für die Energiewende ist nicht von der Hand zu weisen.

Im Gegensatz dazu liegt der Fokus des öffentlichen Interesses jedoch oft auf Wohngebäuden und hier speziell auf den mengenmäßig relativ wenigen Neubauten. Geschuldet ist dies wohl auch der Tatsache, dass es in Deutschland etwa 18 Mio. Wohngebäude gibt, dafür aber nur etwa 2 bis 3 Mio. Nichtwohngebäude. Hinzu kommt, dass Letztere relativ wenig erforscht sind, was sich in einer schlechten Datenlage widerspiegelt.

Ein Grund dafür ist sicherlich auch, dass sich praktisch jedes Objekt von anderen unterscheidet – und so entzieht sich das Thema "erfolgreich" einer systematischen Erforschung. Für den Planer respektive den installierenden Fachhandwerker stellen sich bei solchen Projekten folgerichtig besonders große Herausforderungen.

Von den Nutzerbedürfnissen und Betriebsabläufen ausgehend, ist schon in der Frühphase der Planung ein stimmiges energe­tisches Konzept abzuleiten. Wer dann auch noch Aspekte der Nachhaltigkeit berücksichtigen will, braucht "gute Nerven“. Die nachfolgenden Lösungen (Auswahl ohne Anspruch auf Vollständigkeit) zeigen aber, dass es Fachleute gibt, die diese durchaus aufbringen.

Bäckereifiliale mit "Kraftdach"

Eine ausgeklügelte Lösung im Gewerbebereich ist beispielsweise mit dem Neubau einer Bäckereifiliale in Gelsenkirchen gelungen. Das Ladenlokal der Bäckerei Zipper wurde dafür jüngst vom ­Eurosolar e.V. – Europäische Vereinigung für Erneuerbare Ener­gien – mit dem "Deutschen Solarpreis" ausgezeichnet.

Ein Mann steht hinter einem Verkaufstresen einer Bäckerei.
Quelle: EnergieAgentur.NRW
Die Bäckereifiliale Zipper in Gelsenkirchen wurde für ihr nachhaltiges Energiekonzept mit dem "Deutschen Solarpreis 2018" ausgezeichnet. Geschäftsführer Christian Zipper deckt seinen Strom- und Wärmebedarf unter anderem mit einem "Kraftdach".

Bäckereien haben neben dem Strom- und Wärmebedarf aufgrund ihrer Wärmequellen auch einen relativ hohen Kühlbedarf, der bei dem Projekt mittels eines Eisspeichers gedeckt wird.

Der 30 m³ Wasser fassende Betonspeicher ist als Latentwärmespeicher von Viessmann ausgeführt und vier Meter in den Untergrund eingebracht. Er wird mittels Absorbern auf dem Gebäudedach nahezu ganzjährig mit Niedertemperaturwärme versorgt. Im Winter entzieht ihm eine Sole/Wasser-Wärmepumpe Energie. Sie besitzt eine Leistung von 28,6 kW bei einem Jahreswärmebedarf von etwa 50.000 kWh. Ihr Betriebsstrombedarf wird, zumindest bilanziell, von einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) auf dem Dach mit einer Jahreserzeugung von etwa 22.000 kWh gedeckt.

Die Grafik erklärt ein Energiekonzept einer Bäckereifiliale mit Photovoltaik und Solarthermie, Eisspeicher und Wärmepumpe.
Quelle: EnergieAgentur.NRW
Das Energiekonzept der Bäckereifiliale umfasst neben dem "Kraftdach" mit Photovoltaik und Solarthermie auch einen Eisspeicher sowie eine Wärmepumpe.

Die Kombination von Photovoltaikanlage und selbst entwickeltem Absorber, von den Verantwortlichen als "Kraftdach" betitelt, unterstreicht die Bedeutung von Strom und Wärme für das Gesamtkonzept.

Arnold Berens, der Geschäftsführer der Kraftwerk Solutions GmbH aus Siegburg, verantwortlich für Konzept und technische Ausführung, unterstreicht: "Die Bäckereifiliale wird, wie die meisten Projekte der Kraftwerk Solutions, autark versorgt. Die Versorgung mit Wärme und Kälte erfolgt ausschließlich direkt über das Kraftdach oder indirekt über den Eisspeicher."

Photovoltaikmodule auf einem Dach.
Quelle: Kraftwerk Solutions
Auf dem Dach der Bäckereifiliale liegen die Solarabsorber unter den Photovoltaikmodulen.

Die Regelung erfolgt über ein intelligentes Energiequellenmanagement, das automatisch Heizen, Kühlen und Speichern koordiniert. "Unser Ziel war es, ein extrem CO2-armes System anzubieten", so Berens. Man habe schon ähnliche Projekte im Gewerbebereich, aber auch für Einzelhandel und öffentliche Einrichtungen, wie Kindergärten, realisiert.

Mehrkosten, die bei einem solch ambitionierten Projekt anfallen, sollen sich nach sieben bis neun Jahren amortisiert haben, rechnen die Planer vor. Allerdings förderte auch die Energieagentur Nordrhein-Westfalen ein Viertel der Kosten des Eisspeichers. Wie bei vielen Projekten waren auch bei der innovativen Bäckereifiliale etliche technische Herausforderungen zu lösen: "Bei diesem Gebäude war der Technikraum sehr klein und wir hatten einige Arbeit, die Vielzahl an Leitungen darin unterzubringen", so Berens.

"Kraftdach" und Eisspeicher sind für das Unternehmen aus Siegburg ein vielversprechender Systemansatz: "Das »Kraftdach« wird ausschließlich auf gewerblich und industriell genutzten Gebäuden sowie im größeren Objektbereich von Wohnungen und Büros realisiert. Die Einstiegsgröße beträgt in der Regel 30 kW", so Arnold Berens. Dabei hätten sich die Einsatzmöglichkeiten in den letzten Jahren deutlich erweitert: "Zu Beginn des Eisspeichers vor zirka zehn Jahren wurden vorrangig Systeme im Einfamilienhaus und Kleingewerbe installiert. Seit einigen Jahren werden Eisspeicher bis 1.500 m3 Volumen verbaut."

Für die Bäckerei ist das neue Heiz- und Kühlsystem ein Glücksfall – zudem einer mit Langzeitwirkung: Aufgrund des Energieversorgers innogy, der als Contractor das Projekt finanzierte, fielen für den Nutzer keine Investitionen an und die Energiepreise sind künftig vertraglich gesichert. Die Kraftwerk Solutions GmbH kann auf mehrere solcher Projekte zurückblicken, die man bereits gemeinsam mit innogy realisieren konnte.

Freitag, 14.12.2018

Von Martin Frey
Fachjournalist