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EnEff:Campus: Klimaneutraler Campus Leuphana Universität Lüneburg

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt
Luftbild des Campus-Areals der Leuphana Universität

Luftbild des Campus-Areals der Leuphana Universität

© Oliver Opel

Siedlungssteckbrief

ProjektstatusProjektstatus: Phase 3 Realisierung
Standort der KommuneHansestadt Lüneburg, 21335 Lüneburg, Lüneburg, Niedersachsen
Kommune in ZahlenFläche: 70,38 km²; Einwohner: 73.000
TrägerLeuphana Universität Lüneburg
NutzungstypMischgebiet
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) vorher70.110 (UniCampus BGF) m²
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) nachher87.646 (UniCampus BGF) m²
Sondernutzungsfläche Fläche vorher37.757 (HNF) m²
Sondernutzungsfläche Fläche nachher49.306 (HNF) m²
Gewerbe Fläche vorher7.000 m²
Wohnen Fläche vorher30.670 m²
Zahl der Wohneinheiten vorher504
Zahl der Arbeitsplätze vorher1.200
Zahl der Arbeitsplätze nachher1.422
GRZ (Grundflächenzahl)0.40
GFZ (Geschossflächenzahl)0.60
Altersstruktur16 Gebäude 1915-1948, 9 Gebäude 1998 (Uni), 30 Gebäude 1998 (Bockelsberg)
Bau- und Sanierungszustandgemischt
HeizungssystemeNahwärme, Erdgas-KWK
EigentumsverhältnisseEigennutzung, Vermietung kommunale Wohnungsbaugesellschaft, Vermietung von Privat, Nahwärmesystem Uni ist Eigentum der Universitätsstiftung, Nahwärmesystem Bockelsberg ist Eigentum der Eon-Avacon (derzeitiger Versorger), es gibt eine Anschlusspflicht.
Projektthemen

Projektbeschreibung

Im August 2016 hat das Präsidium der Leuphana Universität der Umsetzung des letzten Bausteins des Pilotprojektes, des Aquiferspeichers, zugestimmt. Durch die Synergienutzung der einzelnen Technologien wird ein sehr effizientes und kostengünstiges Energiesystem ermöglicht. Dieses unterstützt die Wärmeversorgung zusätzlich zu den zwei mit Biomethan betriebenen Blockheizkraftwerken bei gleichzeitiger regelbarer Stromproduktion. In Kombination mit integrierter Solarthermie (Vakuumröhrenkollektoren) kann der Wärmebedarf der Uni und des Wohngebiets nahezu vollständig gedeckt werden. Weiterhin können damit neben der Klimaneutralität des Campus und des angrenzenden Wohngebiets zusätzlich die Emissionen aus den Pendelverkehren ausgeglichen werden.

Ausgangssituation

Das Gebiet Scharnhorststraße-Bockelsberg wird  über ein Nahwärmesystem aus Gas-BHKW mit Wärme versorgt. Diese Lösung wurde in den 90er Jahren bei der Entwicklung des vormals als Kaserne genutzten Gebiets für eine energieeffiziente Wärmeversorgung gewählt. Im Projekt wird das Wärmesystem integral mit Einsparmaßnahmen insbesondere in den aus den 30er Jahren stammenden, noch erhaltenen und durch die Universität genutzten Kasernengebäuden modernisiert, auf erneuerbare Energien umgestellt und nach Exergieeffizienzgesichtspunkten optimiert. Dabei wird der energieeffizienteNeubau als neues Zentralgebäude der Universität integral in das Energiesystem eingebunden, wobei die exergetisch sinnvolle, kaskadierte Wärmenutzung und Einbindung eines saisonalen Wärmespeichers die Schwerpunkte darstellen.

Kommunale Klimaschutzstrategie

Die Hansestadt Lüneburg befindet sich in einem Prozess der Konzeptfindung für eine langfristige Klimaschutz- und Energieeffizienzstrategie. Die für Landkreis und Hansestadt Lüneburg zuständige Klimaschutzleitstelle koordiniert dabei die kommunalen Aktivitäten auf diesem Gebiet. Wichtige Akteure sind das kommunale Wohnungsbauunternehmen LüWoBau, die Leuphana Universität Lüneburg, der derzeitige kommunale Versorger Avacon sowie eine Energiegenossenschaft, die „Zukunftsgenossen e.G.“. Die Leuphana veröffentlichte 2013 im Auftrag der Hansestadt Lüneburg und des Landkreis Lüneburg eine Konzeptstudie für eine 100%-EE-Region Lüneburg als Leitstudie für die weitere Koordination der Maßnahmen. Ein zentrales Ergebnis der Studie war, dass der Landkreis bereits bilanziell zu über 50 % mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt ist - im Gegensatz zur Wärmeversorgung mit nur einstelligem Anteil. In weiteren Projekten werden in Kooperation mit der Stadt Lüneburg Monitoringsysteme für die Energiewende im Landkreis erarbeitet.

Status quo Quartiersentwicklung

Die Siedlung Scharnhorststraße-Bockelsberg ist im Rahmen des Wachstums der Leuphana Universität Lüneburg aus einer Kasernenkonversion hervorgegangen. In den 90er Jahren wurde das ehemals als Kaserne genutzte Gelände saniert und für die neue Nutzung hergerichtet. Während die im nördlichen Teil des Areals angesiedelte Hochschule dabei die massiven Kasernengebäude weiterhin nutzt, wurden die im südlichen Teil gelegenen Barracken entfernt und durch Wohnbebauung sowie teilweise Gewerbeflächen ersetzt. Das Areal bietet einen gut ausgebauten ÖPNV-Anschluss über zwei Buslinien (im Semester zusätzlich ein Direktbus-Service von ZOB/Bahnhof zur Universität) sowie eine gute Erreichbarkeit über die A29, ein zentrales Einkaufszentrum (Penny, Sparkasse, Bäcker, Frisör, Kiosk), einen angrenzenden Edeka-Markt, sowie eine Ladenzeile mit einer weiteren Sparkassenfiliale, Restaurants, Apotheken, Mehrgenerationenhaus etc.

Die Energieversorgung erfolgt derzeit über ein Nahwärmesystem, das über eine BHKW-Zentrale (Erdgas-BHKW, ca. 2 MW el., 3,5 MW th. ) mit zusätzlicher Kesselanlage versorgt wird. Das Nahwärmesystem des Bockelsberg-Geländes gehört dem Versorger Eon-Avacon, es gibt eine Anschlusspflicht. Das Nahwärmesystem des Unicampus gehört der Stiftung Leuphana Universität Lüneburg. Die Eon-Avacon beliefert in Rechtsnachfolge der HASTRA als Betreiber und Eigentümer der Heizzentrale und des Bockelsberg-Nahwärmesystems das Areal mit Wärme. Die Gebäude des Universitätscampus entstammen mehrheitlich der ehemaligen Kasernenbebauung ohne energetische Sanierung. Die Barracken im südlichen Teil des Areals wurden durch neue Gebäude (MFH) und Gewerbeflächen (gem. 3. WSchV) ersetzt. Im Zuge der Campusentwicklung wurden als bisher einzige bauliche und energetisch wirksame Maßnahme seit der Konversion sukzessive die Dachgeschosse der von der Universität genutzten Gebäude gemäß EnEV 2007/2009 ausgebaut, zwei Dachgeschossausbauten sind noch geplant. 

Projektziele

Die Leuphana ist dem Nachhaltigkeitsleitbild besonders verpflichtet. Im Jahr 2002 wurde als Ziel die Klimaneutralität beschlossen, die zunächst durch den Kauf von Zertifikaten, langfristig jedoch aus eigener Kraft erreicht werden sollte. Die Planungen zum Bau des neuen Zentralgebäudes gaben Anlass, grundsätzliche Überlegungen zur Energieversorgung des Campus durchzuführen. Mit eingeschlossen wurde neben der energieeffizienten Auslegung des Zentralgebäudeneubaus und dessen Einbindung in das bestehende Campus-Energiesystem, das exergetisch optimiert und auf die Nutzung erneuerbarer Energie umgestellt werden soll, die Bestandsgebäudesanierung. Die Konzeption sieht die Nutzung des bestehenden Nahwärmenetzes vor, wobei die Energielieferungen zum Beginn 2014 auf Biogas-KWK umgestellt werden. Aufgrund der Anbindung des Stadtgebietes Bockelsberg an das BHKW und Wärmenetz wurde dieser Bereich mit in die Planungen integriert und zur Erreichung besserer Exergieeffizienz ebenso wie das Zentralgebäude eingebunden.

Das Konzept beinhaltet insbesondere eine exergetisch optimierte, kaskadierte Wärmenutzung durch die verschiedenen im Netz benötigten Vorlauftemperaturen sowie eine saisonale thermische Energiespeicherung, beispielsweise im Aquifer, welche derzeit energetisch und wirtschaftlich untersucht wird. Eine Machbarkeitsstudie ergab bereits gute Voraussetzungen für eine Umsetzung. Die Kriterien Exergieeffizienz und Treibhausgasreduktion wurden in der europaweiten Ausschreibung mittels eines Punktesystems bewertet. Die Umsetzung der Energiesystemoptimierung wird mit Partner Avacon gemeinsam durchgeführt. Die Teilnahme am integralen Planungsprozeß ist für den Energiesystempartner obligatorisch. Das Zentralgebäude befindet sich aktuell im Rohbaustadium. Die Grundsteinlegung erfolgte im Mai 2011. Der Bau wird in Eigenregie der Universität durchgeführt.

Energiekonzept

Die Erweiterungen der Campusgebäude erhöhen die zur Verfügung stehende Nutzfläche um 25%. Der Energieverbrauch der Campusliegenschaften wird hierdurch nicht steigen, sondern durch Einsparmaßnahmen im Bereich der Bestandsgebäude insgesamt gesenkt werden. Der CO2-Ausstoß und Primärenergiebedarf wird durch die Einsparmaßnahmen und den Energiesystemumbau netto auf Null gebracht, wobei nach einer aktuellen Abschätzung die Wärme- und Strombedarfe des Campusgebietes und des Bockelsberg klimaneutral abgedeckt und Dienstreisen der Universität sowie die auf 30 Jahre umgelegte, im Neubau enthaltene graue Energie mit kompensiert werden kann.

Hierfür wird in den Bestandsgebäuden eine Optimierung der Beleuchtung, der Lüftungsanlagen und der Heizsysteme erfolgen. Die Installation von 650 kWp Photovoltaik auf Ost- und Westdächern, deren Strom überwiegend von der Universität im eigenen Niederspannungs-Arealnetz selbst genutzt wird, wird ein Viertel des Strombedarfs der Universität decken. Aufgrund der zu erhaltenen Ziegeloptik wird der Einsatz innovativer Dämmmaterialien geprüft. Durch die Integration einer saisonalen thermischen Energiespeicherung soll der Nutzungsgrad erneuerbarer KWK-Wärme oder vergleichbar erzeugter Wärme (bspw. aus Solarthermie), maximiert werden. Durch die exergetisch sinnvolle, kaskadierte Energienutzung wird der Grad der Ausnutzung der vorhandenen Temperaturniveaus und bereits vorhandener Speicher optimiert.

Das Zentralgebäude verfügt über eine Vielzahl geplanter innovativer Maßnahmen zur Reduzierung des Energiebedarfs sowie für die flexible, exergetisch optimierte Einbindung in das Campus-Energiesystem. Dies sind Mittel- und Niedrigtemperatur-Heizsysteme (55 und 30°C Vorlauftemperatur, wobei die Wärmelast auf dem niedrigen Temperaturniveau von 30°C insbesondere in den RLT-Anlagen und der Betonkerntemperierung, auf dem 55°C-Niveau werden statische Heizsysteme und Unterflurkonvektoren, die über eine Einzelraumregelung gesteuert werden sowie Trinkwarmwasser über Frischwasserstationen), Vakuumpaneele, Einsatz von PCM-Materialien, schaltbare Verglasung, eine optimierte Lüftung durch den Einsatz frequenzkommutierter Motoren und großer Querschnitte durch Nutzung des Hohlbodens zur Luftverteilung auf Geschoss- und Raumebene. Weiterhin wird präsenz- und tageslichtgesteuerte LED-Beleuchtung eingesetzt sowie der Einbezug des Nutzers durch ein Ambient-Intelligence-System.

Finanzierung

Das Gesamtvorhaben als öffentliches Bauvorhaben wird in der Hauptsache durch Landesmittel, eine Beteiligung der Stadt Lüneburg, die das neue Zentralgebäude als Veranstaltungszentrum mitnutzen wird, sowie durch EU-Mittel im Rahmen des Großprojektes „Innovations-Inkubator Lüneburg“ finanziert. Kleinere Beiträge liefern evangelische und katholische Kirche für einen „Raum der Stille“, sowie die Förderung im Rahmen des EnEff:Stadt und EnOB-Programmes des BMWi für innovative Aspekte der integralen Planung und Energieeffizienz. Die in den Gesamtzusammenhang gehörende Sanierung des Nahwärmesystems wurde in 2010 durch das Konjunkturpaket II finanziert, ebenso zum Teil die erfolgten Dachgeschossausbauten. Im Rahmen eines Projektes der Klimaschutzinitiative wurde eine Erfassung der Bestandsgebäude durchgeführt und vier Sanierungsvarianten grob kalkuliert.

Ein PPP-Verfahren für den Zentralgebäudeneubau wurde geprüft, die Bietergespräche ergaben jedoch keine ökonomischen Vorteil gegenüber einer Eigenrealisierung, die nun auf der Grundlage eines 3 Jahre währenden Planungs- und PPP-Prozesses mit guter Kostensicherheit durchgeführt werden wird. Der Umbau des Energiesystems wurde als Energielieferkontrakting nach VOL im Verhandlungsverfahren technikoffen ausgeschrieben. Die Voruntersuchungen zur Integration eines Aquiferwärmespeichers (technische und ökonomische Machbarkeit) wurden allen Interessenten zur Verfügung gestellt.

Die Bewertung der angebotenen Konzepte erfolgte anhand eines Punktesystems, das neben dem Preis für Wärme und Kälte zusätzlich die Exergieeffizienz und die CO2 – Einsparung bewertet. Die Teilnahme am integralen Planungsprozess ist für die Anbieter obligatorisch. Die Bestandsgebäudesanierung wurde als Los ebenfalls als Energieeinsparkontrakting ausgeschrieben. Mit den im Rahmen dieser Vergabe gefundenen Partnern wird die Umsetzung des Projektteils „Umbau/Optimierung der Energieversorgung und Bestandsgebäudesanierung“ im Rahmen von EnEff:Stadt beantragt.

Realisierung

Der Zentralgebäudeneubau befindet sich im Rohbau, die Grundsteinlegung erfolgte am 08.05.2011. Die Bestandsgebäudesanierung und der Umbau/die Optimierung des Energiesystems befindet sich bereits teilweise in der Umsetzung, die Ausschreibung war in November 2012 abgeschlossen.

Parallel wurden Modelle des Energiesystems mit Speicherung erstellt, um die Wirtschaftlichkeit eines Aquiferwärmespeichers untersuchen zu können. Bereits abgeschlossen sind von der Gesamtmaßnahme die Sanierung des Nahwärmenetzes auf dem Campus, die Vorarbeiten zur Erstellung eines Klimaschutzkonzeptes für die Bestandsgebäude und die Dachgeschossausbauten sowie die Umstellung des Energiesystems auf Biogas.

Bilanzierung/Optimierung

Das Konzept sieht einen Null-Primärenergie- bzw. Plusenergiecampus als Zielvorgabe vor. Hierfür ist eine genaue Bewertung der eingesetzten Energieträger notwendig, der ggf. über die gängigen Annahmen hinaus hinterfragt werden muss. Bei Verwendung von Biomethan beispielsweise lässt sich der in KWK selbst bei 100% KWK-Nutzung erzeugte Strom nicht auf andere Emissionen wie solche aus Spitzenlastwärmeerzeugung, Strombezug aus nicht-erneuerbaren Quellen oder Mobilität gegenrechnen, da für die KWK-Erzeugung aus Biomasse pauschal ein Primärenergiefaktor von 0 angenommen wird, um negative Primärenergiefaktoren zu vermeiden, die die Realität nicht adäquat abbilden. Hier sind im Einzelfall für die einzelnen Konzepte entsprechende Untersuchungen notwendig. Neben den Primärenergiefaktoren wurden jedoch die CO2-äquivalenten Emissionen zur Erreichung des Klimaneutralitätsziels direkt analysiert.  Diese zeigen die Machbarkeit eines klimaneutralen Campus und Stadtgebietes, wobei jedoch die Emissionen aus Pendelverkehren nicht vollständig mit kompensiert werden können. Hier müssen weitergefasste Maßnahmen wie Schaffung bezahlbaren und für Studenten geeigneten Wohnraums, nachhaltige Mobilitätsangebote sowie der weitergehende Umbau der deutschen Energieversorgung getroffen werden.

Als wesentlicher Punkt erfolgte weiterhin eine exergetische Bewertung und exergetisch optimierte Auslegung, die physikalisch grundsätzlicher Natur ist und als essentiell für eine effiziente Energieverwertung angesehen wird. Darüber hinaus ergeben sich im Fall der Abwärmenutzung direkte energieökonomische Effekte. Die Wärmenutzung aus KWK, insbesondere mit eingebundenen Speicherkapazitäten, schneidet bei einer exergetischen Bewertung hervorragend ab. Haupteffekt ist die Einsparung von „exergievernichtender“ Spitzenlastleistung, die oft durch Kessel bereitgestellt werden.

Evaluierung

Das Monitoring basiert auf einem vom Eon-ERC entwickelten Datenmanagementkonzept, das in der Lage ist, Modellierung und Monitoring sowie die Nutzereinbindung und Nutzerkommunikation zu integrieren. Die Messdatenerfassung erfolgt zum Teil über die GLT, die Wärmemengen, Elektrizitätsverbräuche etc. werden nach EnOB-Standards erfasst.

Ein Messsystem der HS Karlsruhe zur Erfassung von Komfortdaten und zur Evaluierung der Leistung der Vakuumisolations-Paneele wird zusätzlich installiert. Die Daten werden zusammen mit dem Datenrücklauf aus dem AmI-System in der gemeinsamen Datenbank erfasst und von dort aus der Auswertung zugänglich gemacht.

Auszeichnung

Das Projekt "Klimaneutraler Campus" ist im September 2016 für den Deutschen Nachhaltigkeitspreis nominiert worden. Der Sieger des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ausgelobten Forschungspreises wurde in Kooperation mit der Wissenschaftssendung „nano“ auf 3sat über ein Online-Voting ermittelt und am 25. November 2016 im Rahmen der Preisverleihung bekannt gegeben. Lüneburg hat es unter die Top 3 geschafft.

Mit dem  Preis werden Forscher oder Forschungsteams ausgezeichnet, die Lösungswege für die Wärmewende entwickeln. Gesucht wurden Projekte, die den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß von Unternehmen, Kommunen und privaten Haushalten reduzieren – vom Wärmebedarf über die Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Nutzung bis hin zur Rückgewinnung von Wärme. Die Projekte sollten nicht länger als 24 Monate abgeschlossen sein.

 

Kenndaten Energie

vorherPotenzialnachherEinheit
Summierte Energiebezugsfläche (beheizte Hauptnutzfläche/NGF Uni)37.757,00 52.724,00
Endenergiebedarf Strom74,00 33,00kWh/m²
Endenergiebedarf Wärme146,00 37,00kWh/m²
Endenergiebedarf Kälte  27,00kWh/m²
Primärenergiebedarf Strom222,00  kWh/m²
Primärenergiebedarf Wärme102,00  kWh/m²
Primärenergiebedarf Kälte   kWh/m²
Anschlussleistung Strom, Uni Bestand750,00750,00 kWel
Anschlussleistung Strom, Uni Neubau 900,00 kWel
Anschlussleistung Wärme, Uni gesamt4,504,50 MWth
Anschlussleistung Kälte, Uni gesamt 0,50 MWth

Kenndaten Wirtschaftlichkeit

vorhernachherEinheit
Investitionen KG 300 31.000,00T€
Investitionen KG 400 11.000,00T€
Planungsaufwand gesamt 22,00%

Kenndaten Nachhaltigkeit

vorhernachherEinheit
CO2-Emissionen1.700,00 t
CO2 Wärme (2008)413,00 g/kWh
CO2 Strom (2008)116,00 g/kWh