C/Sells Projekttreffen am 17.05.2018 - Weitere Schritte für die Energie- und Rohstoffwende

Hr. D. Nestle (Fraunhofer IEE), Hr. J. Glatz-Reichenbach (ISC Konstanz), Hr. A. Minde (ISC Konstanz), Hr. D. Thaller de Zárate (Ehoch4), Hr. C. Klages (HTWG Konstanz), Hr. F. Reichenbach (ISC Konstanz) [v. l. n. r.]
Vorstellung des Status quo
Besprechung zum weiteren Vorhaben und der noch zu klärenden Punkte

Am Donnerstag 17.05.2018 trafen sich alle Partner des C/sells Unterarbeitspaket „IKT-Siedlung Hohentengen“ vor Ort zu einer Besprechung des Status quo und der weiteren Arbeitsschritte. Die Punkte dieses Treffens fokussierten sich hauptsächlich auf das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten, die Zukunft der Heizzentrale und die Auslegung von neuen Anschaffungen. Hierzu gehört der Kauf von Blockheizkraftwerken (BHKW). Diese sollen zusammen mit Wärmepumpen, die in den Gebäuden verteilt werden, die benötigte Wärmeenergie bereitstellen. Momentan stehen zwei Heizkessel in der arealeigenen Heizzentrale, welche diese Aufgabe bisher noch übernimmt. Um dieses Thema weiter voran zu treiben werden weitere Szenarien simuliert, um eine genauere Größenordnung der zu beschaffenden BHKWs und Wärmepumpen ermitteln zu können. Feststeht aber schon die zukünftige Deinstallation der beiden Heizkessel.

Als eine weitere Beschaffung stehen Ladesäulen für die Elektromobilität auf der Liste. Diese sollen nicht nur dem Aufladen der Fahrzeug-Akkus dienen, sondern auch als weitere Energieabnehmer um das gesamte System auf dessen Zusammenspiel weiter zu testen und aus den ermittelten Daten zu optimieren.

Auf dem Level der Informationstechnologie wurde außerdem geklärt, wie die Aufgaben auf die Steuerungs- und Kommunikationsprogramme aufgeteilt werden und welches Vorgehen hier Priorität hat.

C/Sells - Das Energiesystem der Zukunft im Sonnenbogen Süddeutschlands

C/Sells verständlich, kurzweilig und auf den Punkt in einem Video zusammengefasst. In der Basispräsentation werden die Hintergründe, Ansätze und der Anspruch des Großprojekts ganz einfach erklärt und verdeutlicht.

Hier finden Sie den Link zur C/Sells-Präsentation zum Thema:
C/Sells - Das Energiesystem der Zukunft im Sonnenbogen Süddeutschlands

Die Zelle nimmt weiter Form an

Einblick in den Anlagenraum, zu sehen sind eine offene TH-E Box und zwei angeschlossene Pufferspeicher.
Heizungsinstallation im Heizraum von Geb. 6 um die Wärmeenergie der TH-E Box im gesamten Gebäude verteilen zu können.

Die Zelle nimmt weiter Form an

Seit Anfang 2017 wird auf dem Ehoch4-Gelände stark an dem C/sells-Projekt für die Energiewende in Süddeutschland gearbeitet und es werden immer mehr Meilensteine erreicht. Seit einigen Wochen ist die sogenannte TH-E Box an das Stromnetz des Forschungsgebäudes angeschlossen, und seit kurzem auch an das Wärmenetz.

"TH-E Box" steht für Thermische und Elektrische Energieeinheit. Sie ist eine innovative Anlage, die das Gebäude autark mit Strom und Wärme versorgen soll. Noch läuft die Anlage nicht im Dauerbetrieb, aber nach weiteren kurzen Testphasen und Optimierungen der Steuerung steht dies auf der Agenda. Um reale Messdaten für die Stromversorgung zu bekommen, wurde das gesamte Erdgeschoss des Gebäudes als Abnehmer für die lokal selbst generierte Energie geschalten. Bezogen auf die Wärmeversorgung ist die TH-E Box zusammen mit mehreren Pufferspeichern an das komplette Wärmenetzt des Gebäudes angeschlossen. Die momentan zwei befüllten Pufferspeicher reichen aus um das komplette Gebäude auch bei extrem kalter Witterung für eine Stunde mit Wärme zu versorgen, ohne dass die Anlage läuft.

Nach weiteren Heizleistungsberechnungen sind die Anschlüsse eines weiteren ehemaligen Unterkunftsgebäudes, der Pforte, des Hangars, der Sporthalle und des Sanitätsgebäudes an das lokale Wärmenetz geplant. Als nächstes steht die Pforte an, für welche die Planung schon in vollen Zügen am laufen ist.

Heizsysteme im Vergleich

Vergleich der Heizsysteme. Von oben nach unten: Wassergeführtes Fußbodenheizungssystem mit Wärmepumpe und Pufferspeicher, Stromgeführte Fußbodenheizung, Infrarot-Strahlungsheizung (eingebaut an der Decke)
Testräume zur wissenschaftlichen Untersuchung mit Oberflächensensoren an Wand, Decke und Boden sowie Strahlungs- und Lufttemperaturmesssonden.
Teile der technischen Infrastruktur für die Wärmepumpe.

Forschungsprojekt IR-Bau untersucht das Potenzial von Infrarot-Heizsystemen für hocheffiziente Wohngebäude

Im Rahmen der Energiewende stellt sich für die Wärmeerzeugung in hochgedämmten Gebäuden mit hoher Energieeffizienz immer mehr die Frage nach der optimalen nachhaltigen Lösung. Die Entwicklung zeigt dabei einen klaren Trend zu elektrischen Systemen mit Strom als Energiequelle. Über 80 Prozent der realisierten Pilotprojekte im Rahmen der EffizienzhausPlus-Initiative nutzen Strom als Energieträger zur Wärmebereitstellung. Die dominierende Technik ist die Wärmepumpe mit unterschiedlichen Arten von Wärmequellen. Diese erfordert jedoch einen nicht unerheblichen technischen und finanziellen Aufwand durch die notwendige technische Infrastruktur für die wassergeführten Wärmeverteilung in Form des Leitungssystems, die Heizkörper sowie die Wärmepumpe selber. Nicht zu vergessen der hohe Arbeitsaufwand für Inbetriebnahme, Wartung und Instandhaltung. Diesem Mehr an technischer Komplexität und finanzieller Kosten steht durch moderne Methoden zur Dämmung und Energieeinsparung ein immer Weniger an Energiebedarf gegenüber.

Demgegenüber bilden Infrarot Heizelemente im Raum die denkbar einfachste Art der Wärmeversorgung. Der Energieträger Strom wird ohne Zwischenstufen direkt dort in Wärme umgewandelt, wo sie benötigt. Es entstehen keinerlei Umwandlungs-, Verteilungs-. oder Speicherverluste. Zudem kann das Heizsystem mit minimalem Aufwand verändert, verkleinert, erweitert, ersetzt oder rückgebaut werden.

Infrarot-Heizsysteme wurden bislang auf wissenschaftlicher Basis nur rudimentär behandelt. Untersuchungen zur Effizienz und auch Vergleiche zu Wärmepumpensystemen wurden in der Vergangenheit zwar in mehreren Studien untersucht, die Ergebnisse lassen jedoch zahlreiche Fragen offen, die für einen objektiven Vergleich erforderlich sind und bilden keine belastbaren Grundlagen für die Planung in der Baupraxis. Für einen ganzheitlichen Vergleich von Systemansätzen fehlen bislang entsprechende Grundlagen im Hinblick auf reale Effizienz im Betrieb, Auswirkung auf die Behaglichkeit sowie Betrachtung der gesamten Lebenszykluskennwerte zu Wirtschaftlichkeit und ökologischer Bewertung unter Einbezug der Herstellungsenergie. Durch vergleichende Laboruntersuchungen mit entsprechenden Simulationen soll diese Wissenslücke in der EHoch4 Akademie mit dem Projekt IR-Bau der Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) geschlossen werden.

Im Obergeschoss des ehemaligen Unterkunftsgebäudes untersuchtdas Fachgebiet Energieeffizientes Bauen an der HTWG Konstanz mit 8 weiteren Partnern die Wirkung der verschiedenen Heizsysteme. Hierfür wurden mehrere, gleichartige Räume zu Laboren umgebaut, die mit entsprechender Messtechnik ausgestattet wurden. Seit April 2017 werden bis Sommer 2019 über zwei Heizperioden Messungen im Realbetrieb durchgeführt. Neben den Untersuchungen unter Laborbedingungen am Standort EHoch4 wird ein Neubau-Pilotprojekt in Darmstadt wissenschaftlich begleitet. Im Zusammenspiel dieser beiden Stränge entstehen belastbare Grundlagen für die Baupraxis im Hinblick auf reale Effizienz im Betrieb, Auswirkung auf die Behaglichkeit sowie Betrachtung der gesamten Lebenszykluskennwerte zu Wirtschaftlichkeit und ökologischer Bewertung unter Einbezug der Herstellungsenergie untersucht. Das Projekt, bei dem die Ehoch4-GmbH der gewerbliche Hauptpartner ist, wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau- und Reaktorsicherheit (BMUB) im Rahmen des Forschungsprogramms Zukunft Bau gefördert.


Forscherteam:

HTWG Konstanz
Prof. Dr. Thomas Stark (Gesamtkoordination)
M.A. Jan Heider (Projektleiter)
B.A. Aleksej Abdulganiev (Messtechnik)
Dipl.-Ing. Nicole Conrad (sozialwissenschaftliche Begleitforschung)

TU Kaiserslautern
Dr. Peter Kosack (elektrotechnische Beratung)

Ökoinstitut e.V.
Kirsten Wiegmann (ökologische Bewertung Heizsysteme)

ee concept GmbH
Dr. Martin Zeumer (ökologische Bewertung Pilotgebäude)

Ehoch GmbH
Jürgen Gaugel (Industriepartner Laborräume Ehoch4)

Bosch Thermotechnik GmbH
Dr. Uwe Limbeck, Dr. Mark Arnold (Industriepartner Wärmepumpe)

Redwell Manufaktur GmbH
Christian Röck, Barbara Faigel, Peter Soler (Industriepartner Infrarotheizung)

werk.um architekten GbR
Thomas Lückgen, Arne Steffen (Planung Pilotprojekt)

BMW Group
Dr. Jens Ramsbrock (Industriepartner Elektrospeichersystem)

Genossenschaft K76
14 Parteien (Bauherrin Pilotprojekt)

Sponsoren:
ABB STRIEBEL & JOHN GmbH (Schaltschrank)
Danfoss GmbH (elektrische Fußbodenheizung)
ELTAKO GmbH (Stromzähler)
Geberit Vertriebs GmbH (Hydraulikleitungen)
inVENTer GmbH (Dezentrales Lüftungssystem)

Unterstützer:
DRAGO Automation GmbH
Nabenhauer GmbH & Co.KG
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG
WDV-Molliné GmbH
Ziegel Zentrum Süd e.V.

Schaufensterprojekt C/Sells - C/Sells Magazin Dezember 2017

Schaufensterprojekt C/Sells

Im ursprünglichen Konzept des Ehoch4-Projekts auf dem früheren Gelände der Oberschwabenkaserne war auch Raum für eine Akademie vorgesehen. Dort sollen Energiesysteme zur Erzeugung von Strom und Wärme entwickelt und erprobt werden, die letztlich den Einsatz fossiler Brennstoffe massiv einschränken und irgendwann überflüssig machen. Ungeachtet der Aufgabe des vorgesehenen Lern- und Erlebnisparks und des Verkaufs des Geländes arbeitet die Ehoch4-Akademie weiter. Begonnen hatten zuvor Mitarbeiter des ISC Konstanz (International Solar Energy Research Center, Konstanz) unter der Leitung von Dr. Kristian Peter mit dem Bau sogenannter TH-E-Boxen, die unter Einsatz von Photovoltaik sowohl Wärme, wie auch elektrische Energie zu jeder Jahreszeit erzeugen, umwandeln und speichern. Diese Box ist bestückt mit einer großen aufladbaren Batterie, einer elektrischen Wärmepumpe und einem Blockheizkraftwerk, das zur Strom- und Wärmeerzeugung  dient. Damit kann ein Einfamilienhaus komplett mit Strom- und Wärme versorgt werden. Inzwischen arbeitet diese Box rund um die Uhr in einem Raum, in dem zwischenzeitlich ein weiteres Gerät dieser Art seinen Betrieb aufgenommen hat, das in der Lage ist, ein Mehrfamilienhaus zu versorgen. Im Obergeschoss des ehemaligen Unterkunftsgebäudes untersucht Prof. Dr. Thomas Stark von der Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG), Konstanz mit seinem Team die Wirkung verschiedener Systeme der Infrarotheizung.

Seit Anfang 2017 fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi, das große Schaufensterprojekt C/sells zum Thema Energiewende in Süddeutschland. Dieses Forschungsprojekt, das ein Projektvolumen von 100 Mio. EUR über vier Jahre umfasst, wird von 53 Partnerorganisationen bearbeitet, indem Stromnetzbetreiber, Photovoltaikanlagenbetreiber, Speicherhersteller, Computerspezialisten und Betreiber von Liegenschaften und Testzentren in Süddeutschland neue Lösungsansätze für die Energiewende erforschen und anwenden. Ehoch4 bildet in C/sells eine von 30 „Zellen“, in denen die moderne Energieversorgung entwickelt und erprobt wird. Zu diesem Zwecke arbeiten die Forschungspartner, Ehoch4, HTWG, ISC Konstanz und das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES aus Kassel zusammen. Andere Zellen liegen in Stuttgart, Ulm, Karlsruhe und Mannheim. Die Zellen sollen dem Energieversorger flexible elektrische Energie anbieten. Es genügt also nicht, Solarstrom, dann wenn die Sonne scheint, in das Netzt einzuspeisen, um ihn dann nachts, oder wenn es regnet, wieder aus dem Netz zu beziehen. Es muss vielmehr Strom gespeichert und durch moderne Brennstoffzellen und/oder Blockheizkraftwerke zusätzlich erzeugt werden, der nur dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, wenn er dort gebraucht wird. Andererseits soll Ehoch4 dem Netzbetreiber auch elektrische Energie abnehmen können, wenn im Stromnetz ein Überangebot herrscht, z. B. wegen hohem Windenergie-Aufkommen in Norddeutschland. In diesem letzten Fall bleiben die betriebseigenen Blockheizkraftwerke still. Als Lösungsansatz, um diesen Aufgaben der flexiblen Energieerzeugung gerecht zu werden, spielt zumindest in der kalten Jahreszeit bei Ehoch4 die sogenannte Sektorenkopplung eine wichtige Rolle. Sektorenkopplung heißt in diesem Zusammenhang, dass die Strom- und Wärmeerzeugung gemeinsam betrachtet wird. Beispielsweise wird mit einem Blockheizkraftwerk, das im einfachsten Fall aus einem Gasmotor und einem Generator besteht, Strom und Wärme in einem festen Verhältnis hergestellt. Die Wärme wird zur Beheizung der Gebäude verwendet und der Strom wird im Quartier verbraucht und in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Wärme kann aber auch mit Hilfe einer elektrischen Wärmepumpe hergestellt werden, indem relativ große Mengen Energie der  Umgebungsluft oder dem Erdreich entnommen wird und geringe Mengen elektrische Energie aus einer PV-Anlage, einem Speicher oder dem Stromnetz dem System zugeführt werden. Indem Ehoch4 beide Anlagentypen (BHKW und Wärmepumpe) inzwischen zur Verfügung hat, kann bei der Umwandlung von Umgebungswärme und Erdgas/Biogas in Heizenergie zu jedem Zeitpunkt entschieden werden, ob während der Wärmeerzeugung elektrischer Strom hergestellt oder verbraucht wird. Auf diese Weise kann Ehoch4 in Zukunft zusammen mit der großen PV-Anlage, netzdienlich zur überregionalen Strombereitstellung beitragen. Um das Ganze zu regeln bedient man sich moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT).  Aus diesem Grund hat das Unterarbeitspaket in C/sells, das Ehoch4 betrifft, den Namen „IKT-Siedlung Hohentengen“.

Die Aufgabenverteilung der Partner im Forschungsprojekt C/sells für die IKT-Siedlung Hohentengen sind wie folgt: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) entwickelt die Software, HTWG Konstanz berechnet die Gebäudeversorgung, ISC Konstanz unterstützt die Koordination dieses Feldtests, dimensioniert die Energieanlagen und übernimmt die Mess- und Regelungsechnik, Ehoch4 GmbH stellt Infrastruktur und Gebäude und übernimmt Aufbau und Betrieb der Energiemodule.

Weiter Informationen zu C/Sells erhalten Sie unter www.csells.net

 

 

Workshop Solare Bauen im Bestand vom 09. - 13.11.2015

In der Woche vom 09.11.2015 bis 13.11.2015 fand auf dem Gelände von Ehoch4 der erste Workshop der HTWG Konstanz mit dem Titel „Solares Bauen im Bestand“ statt. Insgesamt nahmen unter der Leitung von Prof. Dr. Stark 20 Studenten an dem Workshop teil.Wir freuen uns, dass der Workshop so starken Zuspruch fand und danken der HTWG Konstanz, Hr. Prof. Dr. Stark sowie seinen Mitarbeitern und den Dozenten für eine sehr interessante und erfolgreiche Woche.

Weitere Bilder finden Sie unter der Bildergalerie.

Link zur Abschluss-Präsentation des Workshops.

Akademie für Nachhaltigkeit

Auf dem Gelände der ehemaligen Oberschwabenkaserne entsteht eine Akademie für Nachhaltigkeit, das ein Forum bietet, auf dem sich Akteure aus den verschiedenen Bereichen unserer Gesellschaft mit dem Thema einer nachhaltigen Entwicklung beschäftigt, zum Beispiel Bildungseinrichtungen (Kindergarten bis Hochschule), Forschungsinstitute, Standes- und Berufsvereinigungen, politische Institutionen und Unternehmen.

Die Bewusstseinsbildung sollte nicht nur durch Lehrveranstaltungen unterschiedlicher Form, sondern auch durch Anwendungen vermittelt werden. Konkret bedeutet das, dass Reallabore entstehen, in denen Versuchsanwendungen durchgeführt werden können. Partner sind Hochschulen Stuttgart, Rottenburg, Biberach und Offenburg, das Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem, die Universität Konstanz und das ISC Konstanz (International Solar Energy Research Center).

Letter of Intent


Ehoch4 ist ein Projekt der SOWIEnergie e.K.