Die Energiewende fordert vor allem eines – neue Ideen, neue Konzepte. Und zwar von jenen, die durch ihre Arbeit über die Nutzung von Energie entscheiden: Die Planer von Versorgungstechnik, ohne die heute kein größeres Bauprojekte mehr denkbar ist. Sie brauchen Mut, um Herkömmliches zu lassen. Und viel frisches Wissen, um Neues zu entwickeln. Was heute schon in Sachen Decarbonisierung und langfristiger Energiekosteneinsparung geht, hat das Team des Ingenieurbüros Reich + Hölscher bei der Wärmeversorgung für das Bielefelder Wohnquartier Grünheide gezeigt. Wir sprachen mit Inhaber Michael Kapke.
Was markierte den Startpunkt für die Planung der Grünheide?
Kapke: „Wir haben den Bauherren empfohlen, für die Mehrfamilienhäuser auf eine konventionelle Beheizung und Warmwasserversorgung zu verzichten. Und sie sind unserem Rat gefolgt.
Was ist daran ungewöhnlich?
Kapke: Bei den meisten Bauherren ist die Angst vor innovativen Konzepten groß. Und erst recht dann, wenn nicht sie, sondern die Mieter die künftigen Heizkostenrechnungen zahlen müssen. In der Vergangenheit haben sich Bauherren oft für die geringstmöglichen Baukosten entschieden, die Investoren der Grünheide haben auf unseren Rat die geringstmöglichen Betriebskosten als wichtigstes Kriterium gewählt.
Was macht die Energieversorgung der Grünheide aus?
Kapke: Es gibt keinen Gasanschluss und keinen Öltank für die Mehrfamilienhäuser. Auch keine Holzheizanlage. Wir versorgen die gesamten Gebäude nur mit der Wärme aus der Umgebungsluft und betreiben die dafür nötige Technik zu 90 Prozent mit vor Ort erzeugtem Strom aus Sonne, nur 10 Prozent kaufen die Betreiber als Ökostrom zu.
Von ihm stammt das Konzept für die regenerative Wärmeversorgung des Wohnquartiers Grünheide in Bielefeld: Dipl.-Ing. Michael Kapke, Inhaber des Ingenieurbüros Reich + Hölscher. Foto: Reich + Hölscher/ Jan Düfelsiek
Woraus besteht die Anlage?
Kapke: Zum einen aus vier großen Luftwärmepumpen auf und in dem Gebäude der Energiezentrale. Damit erwärmen wir Wasser in einem 25.000 Liter fassenden Tank. Von der Energiezentrale fließt das Wasser durch ein Nahwärmenetz mit bestens isolierten unterirdischen Rohren in kleinere Tanks in allen angeschlossenen Gebäuden und wird erst dann höher erhitzt, wenn es in den Küchen oder den Bädern genutzt wird. Das Medium Wasser ist als Wärmespeicher ein weiterer wichtiger Konzeptbestandteil.
Klingt simpel. Wie aufwändig war die Planung?
Kapke: Wenn man’s kann, ist’s einfach: Am Anfang stand keine bisher übliche rechnerische Abschätzung der Energiebedarfe, sondern eine hochkomplexe Simulation, in der jedes einzelne Gebäude mit seinen spezifischen Merkmalen ebenso integriert werden musste wie die voraussichtlichen künftigen Nutzergewohnheiten und die Wetterdaten. Dafür bedarf es einer hoch leistungsfähigen Software, vielen Hunderttausenden von Daten im Hintergrund sowie hoch qualifizierte Spezialisten, die ein solches System sicher bedienen können.
Die Energiezentrale befindet sich zur Zeit im Aufbau.
Welche Erkenntnis steht dahinter?
Kapke: „Die, dass Energie viel zu wertvoll ist, um ihre Nutzung Pi mal Daumen zu ermitteln. Jede Kilowattstunde zählt. Was nicht verbraucht wird, muss nicht produziert werden. Mit Hilfe der Simulation können wir die Technik kleinstmöglich auslegen und die Betriebskosten dauerhaft minimieren.“
Wie steuert an so eine Heizanlage? Mit einem simplen Temperaturfühler am Haus doch sicher nicht mehr?
Kapke: Wohl wahr. Beim späteren Betrieb der Technik kommt eine weitere superkomplexe Software zum Einsatz. Sie wurde im Fraunhofer-Institut der Uni Freiburg entwickelt. An Hunderten von Messpunkten innerhalb der Anlage werden Daten erhoben, gleichzeitig werden die Prognosen der Außentemperaturen der nächsten Stunden und Tage eingespielt, um das Temperaturniveau im Speichermedium Wasser frühzeitig hoch- oder herunterfahren zu können.“
Komplexe Simulation und digitale Steuerung mit externen Daten – das klingt nach Big Data. Und nach einer Steuerung durch Spezialisten, oder?
Kapke: Stimmt beides. Zudem sind die Systeme selbstlernend, das hinterliegende Wissen wächst mit jedem Tag des Betriebs. Und die Steuerung erfolgt durch einen Hochleistungsrechner, den die Spezialisten in unserem Hause überwachen.
Was macht sie so sicher, dass das alles über Jahre und Jahrzehnte dauerhaft funktioniert?
Kapke: Zum einen sind die Gebäude maximal gedämmt, die Lüftung der Wohnungen erfolgt automatisch. Wir können die Temperaturen in jedem Raum messen, auch den Verbrauch von Warmwasser nach Tageszeit. Und mit dem Mehr an Wissen können wir die Technik viel feiner steuern als es jemals zuvor möglich war. Und wir müssen dauerhaft keine einzige kWh mehr erzeugen als benötigt wird.
Was haben die Investoren, was haben die Mieter davon?
Kapke: Weil Sonne und Wind keine Rechnung stellen, fallen bei den Wärmekosten nur die Abschreibung und der Betriebsaufwand ins Gewicht. Während überall anderswo die Heizkosten explodieren, bleiben sie in der Grünheide langfristig niedrig. Dafür sind die Mieter gerne bereit, eine etwas höhere Miete zu zahlen. Das wiederum macht die späteren Hausbesitzer glücklich.
Wie wichtig ist eine staatliche Förderung für neue Versorgungskonzepte?
Kapke: Im Gegensatz zu manchen Bauherren finde ich sie nicht maßgeblich. Auf Dauer ist eine Wärmeversorgung, die komplett auf Erneuerbare Energien setzt, immer billiger. Entscheidend ist der Return on Invest. Der ROI beschreibt den Zeitpunkt, an dem eine Technik ihr Investment wieder eingespielt hat. Je teurer Erdgas und Heizöl werden, desto schneller macht sich die Abkehr von Oldschool-Konzepten bezahlt.
In jedem Haus wird ein Warmwasserspeicher installiert.
Funktioniert ihr decarbonisiertes Wärmeversorgungskonzept nur im Neubau?
Kapke: Nein, dort ist es nur am einfachstem umzusetzen. Grundsätzlich ist jedes Gebäude auf CO2-neutral umbaubar. Der Aufwand richtet sich immer auch danach, wie einfach vor Ort oder im Umfeld erneuerbare Energiequellen wie Erdwärme, Windkraft oder auch Biomasse verfügbar sind.
Ist Reich + Hölscher das einzige Büro, dass sich mit solch innovativen Konzepten auskennt?
Kapke: Nein, das glaube ich nicht. Aber von unseren Software-Partnern weiß ich, dass sich bislang nur wenige an die neue Art der Planung von Versorgungstechnik herantrauen. Die aktuelle Erdgaskrise beschert uns jedenfalls schon heute Anfragen ohne Ende. Darunter sind Wohnungsbaugenossenschaften, Städte und Kommunen ebenso wie Fabrikbesitzer. Sie alle erleben aktuelle eine unschöne Abhängigkeit und fürchten sich zurecht vor immer weiter steigenden, manipulierbaren Energiekosten.
Thomas Leidecker, Leiter der Projektentwicklung bei Reich + Hölscher, hat für die Voruntersuchung von Bedarf und Leistung von Wärme und Strom mehrere Versorgungsmodelle für die Mehrfamilienhäuser und die KiTa im Quartier gerechnet: Eines bindet neben einer Photovoltaikanlage auf allen im Kfw-Standard 55 oder besser errichteten Mehrfamilienhäusern Fernwärme ein, das zweite koppelt die Fernwärme mit Luft-Wasser-Wärmepumpen in jedem Gebäude, ein drittes die zusätzliche Aufheizung von Heißwasser mit Erdgas-Brennwerttechnik. Ein viertes Modell – das zugleich den ersten Systemvergleich klar gewann – besteht nur aus drei großen Luft-Wasser-Wärmepumpen in einer Energiezentrale und der PV-Technik.
Strom aus der Sonne, Wärme aus der Luft
Darin wird mit dem Strom aus Sonne und der Wärme aus der Luft das Wasser für die Beheizung der Wohnungen auf eine Vorlauftemperatur von 45 Grad erwärmt. Das reicht für die Fußbodenheizungen in den knapp 400 Wohnungen vollkommen aus. Ein zweiter Teil des Stroms dient in jedem Gebäude der Nacherhitzung von Warmwasser für Bad und Küche. Die Häuser werden durch ein Nahwärmenetz mit mehreren, insgesamt 60.000 Liter fassenden Wasserspeichern – die zugleich als Energiepuffer dienen – verbunden. Ein dritter Teil des erzeugten Stroms fließt in Licht, Komfort und Technik für die Bewohner. Große Vorteile dieser Lösung: Die Energie wird direkt im Quartier erzeugt, kurze Leitungswege und niedrige Vorlauftemperaturen minimieren die Transportverluste. Eine zentrale Speicherung des regenerativ erzeugten Stroms ist aufgrund des Kostenaufwands derzeit nicht vorgesehen. Deshalb kommt diese Lösung auch nicht ohne den Zukauf von Strom aus. Denn ein Teil des Verbrauchs liegt in den sonnenarmen Stunden.
Stellten Ihre Ideen für die Energieversorgung des neuen Bielefelder Wohnquartiers Grünheide vor: Thomas Leidecker und Michael Kapke vom Ingenieurbüro Reich + Hölscher. Fotos (2): KonText-Kontor
Zweite Stufe der Machbarkeitsstudie
In einem zweiten Schritt der Voruntersuchung sollen jetzt sowohl die rechtlichen und betriebswirtschaftlichen Detailfragen geklärt werden. Dabei gilt es, die Kosten und Erlöse der verschiedenen Modelle zusammen zu tragen und gegeneinander zu stellen, um am Ende zu einer umfassenden Abwägung zu kommen. Erste Ideen für eine Betreibergesellschaft für die Erzeugung und Vermarktung von Wärme und Strom gibt es bereits.
Kapke: „Neue Wege wagen“
Michael Kapke, Inhaber des Ingenieurbüros Reich + Hölscher, appellierte an die Projektbeteiligten, in der Energieversorgung neuer Wohnquartieren „neue Wege zu wagen.“ Die seien in der Planung vielleicht komplizierter aber im späteren Betrieb dauerhaft viel einfacher. Die Baustandards seien mittlerweile so hoch und damit der Energiebedarf so niedrig, dass in der Vergangenheit übliche Versorgungsmodelle längst überholt seien. Das Grundkonzept für die Bielefelder Grünheide sei so verblüffend nachhaltig, dass es – gerade auch im Sinne der künftigen Bewohner – lohnen würde, eventuelle Widerstände zu überwinden.
Investor will niedrige Betriebskosten
Lars Esser-Carius, Geschäftsführer des Grünheide-Investors Amandla International GmbH & Co. KG (Unna), lobte die Herangehensweise der Energie- und Haustechnik-Planer. Und auch ihren Mut zur Innovation: „Unsere Herausforderung besteht darin, den späteren Mietern trotz extrem hoher Baustandards langfristig bezahlbare Wohnungen anzubieten. Und dabei spielt eine wichtige Rolle, wie gut es uns gelingt, die Betriebskosten dauerhaft niedrig zu halten.“
Wollen gemeinsam die Herausforderungen eines innovativen Energieversorgungskonzepts angehen und die daraus entstehenden Chancen für Investoren und Mieter heben: (von links) Bauleiter Gernot Ladleif und Alexandra Radix von Amandla, Fachanwältin Diana Emmerich, Erschließungsplaner Ralf Fritze, Amandla-Geschäftsführer Lars Esser-Carius, Bauphysik-Ingenieur Michael Petersen, Elektroplaner Frank Westerbarkei sowie Michael Kapke und Thomas Leidecker von Reich + Hölscher.
Rückfragen zur innovativen Energieversorgung der Grünheide richten Sie bitte an den Leiter unserer Projektentwicklung:
Thomas Leidecker
Fon 0521 329465-28
E-Mail t.leidecker@reich-hoelscher.de.
Copyright Illustrationen: Amandla International
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