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

Baustart für „Smartes Quartier Durlach“

Technisch ist der Einsatz von Wärmepumpen in Bestands-Mehrfamilienhäusern sehr anspruchsvoll. Die Stadtwerke Karlsruhe wollen zeigen, dass sich so nicht nur CO2 einsparen lässt, sondern ihr Quartierskonzept auch wirtschaftlich ist.

In Karlsruhe-Durlach haben die Bauarbeiten zur Umsetzung eines innovativen Energieversorgungskonzeptes für fünf Mehrfamilien-Bestandsgebäude mit 175 Wohnungen auf insgesamt 11.600 Quadratmetern Grundfläche begonnen. Im Rahmen des Projekts »Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach« wird die derzeitige konventionelle Versorgung durch ein Energiesystem bestehend erssetzt. Dazu gehören zwei Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen (PV), ein Erdgas-Blockheizkraftwerk (BHKW) und ein Energiemanagement, das per künstlicher Intelligenz Fehler erkennt. Damit sollen der Primärenergieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen halbiert sowie ein wirtschaftliches Betreiberkonzept erprobt werden. 

Zahlreiche Partner

Aktuell werden die fünf aus den 1960er Jahren stammenden Mehrfamilienhäuser des Wohnungsbauunternehmens Volkswohnung in dem 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 1200 Megawattstunden Wärme verbrauchen.

Die Volkswohung 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 die dortigen Gebäude in Durlach auf.

Modernisierung im Detail:

Dazu werden auf den Dächern 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. Erst vor wenigen Wochen haben die Stadtwerke und das Wohnungsbauunternehmen im Rahmen des sogenannten „100-Dächer-Programms“ ihre Zusammenarbeit im Bereich der effizienten und regenerativen Energieversorgung weiter ausgebaut.

Dominoeffekt bei Energiewende erhofft

Gerade der südwestliche Teil von Durlach sei wegen seiner großen Entfernung zum hocheffizienten Karlsruher Fernwärmenetz geradezu prädestiniert für eine dezentrale Energieversorgung. Alleine hier gäbe es die Möglichkeit, etwa 4000 Einwohnerinnen und Einwohner in 2000 Wohnungen nahezu autark mit Strom und Wärme zu versorgen, heißt es in der zugehörigen Pressemitteilung.  

„Wir wünschen uns einen Dominoeffekt, der dann im Ganzen gesehen ein beträchtlicher Baustein zur Erreichung der Energiewende sein kann“, so Olaf Heil, Technischer Geschäftsführer der Stadtwerke. „Unser Ziel ist es zu zeigen, dass ein solch komplexes dezentrales Energiesystem nicht nur technisch robust ist, sondern auch wirtschaftlich betrieben werden kann. Damit wäre die Übertragung des Konzepts auf eine Vielzahl ähnlicher Quartiere sowohl in Karlsruhe als auch bundesweit nachgewiesen und ein erhebliches Potenzial an CO₂-Einsparung in kosteneffizienter Weise erreichbar.“ Die Bundesregierung räumt diesem Projekt hohe Priorität ein und fördert es im Rahmen ihres Energieforschungsprogramms.  

Intelligentes Energeiemanagement sorgt für weniger CO₂-Austoß

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 Mieter erforderliche Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Dies wird unter anderem durch ein intelligentes Energiemanagement erreicht, 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. (sg)