Forschung für Energieeffizienz: Projekt: Klimaneutraler Campus Leuphana Universität Lüneburg

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Klimaneutraler Campus Leuphana Universität Lüneburg

Grafik des neuen Zentralgebäudes der Leuphana Universität am Standort Scharnhorststraße

Der Lüneburger Universitäts-Campus im Gebiet Scharnhorststraße und Bockelsberg soll städtebaulich und energetisch weiterentwickelt werden. Das Areal wird seit den 1990er Jahren über ein Nahwärmesystem aus BHKW-Abwärme versorgt. Diese Lösung wurde im Zuge der Konversion des vormals als Kaserne genutzten Gebiets gewählt. Gemeinsam mit einer Sanierung der aus den 1930er Jahren stammenden, durch die Universität genutzten Kasernengebäude soll das Wärmesystem auf erneuerbare Energien umgestellt und exergetisch optimiert werden. Dabei wird der zur Zeit geplante energieeffiziente Neubau des Universitäts-Zentralgebäudes in das Energiesystem einbezogen. Das entsprechende Konzept sieht eine kaskadierte Wärmenutzung sowie die Einbindung eines saisonalen Wärmespeichers vor.

Siedlungssteckbrief

Projektstatus	Planung
Standort der Kommune	Hansestadt Lüneburg, 21335 Lüneburg, Lüneburg, Niedersachsen
Kommune in Zahlen	Fläche: 70,38 km²; Einwohner: 73.000
Träger	Leuphana Universität Lüneburg
Nutzungstyp	Mischgebiet
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) vorher	70.110 (UniCampus BGF) m²
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) nachher	87.646 (UniCampus BGF) m²
Sondernutzungsfläche Fläche vorher	37.757 (HNF) m²
Sondernutzungsfläche Fläche nachher	49.306 (HNF) m²
Gewerbe Fläche vorher	7.000 m²
Wohnen Fläche vorher	30.670 m²
Zahl der Wohneinheiten vorher	504
Zahl der Arbeitsplätze vorher	1.200
Zahl der Arbeitsplätze nachher	1.422
GRZ (Grundflächenzahl)	0.40
GFZ (Geschossflächenzahl)	0.60
Altersstruktur	16 Gebäude 1915-1948, 9 Gebäude 1998 (Uni), 30 Gebäude 1998 (Bockelsberg)
Bau- und Sanierungszustand	gemischt
Heizungssysteme	Nahwärme, Erdgas-KWK
Eigentumsverhältnisse	Eigennutzung, 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	Neubau, Sanierung, Städtebauliche Verdichtung, Gebäudeübergreifende Energiekonzepte, Optimierung Gebäudehülle, Optimierung Gebäudetechnik, Lokale Wärme- und Kältenetze, Abwärmenutzung, Wärme- und Kältespeicher, Kraft-Wärme-Kopplung, Erneuerbare Energien, Energiemanagementsysteme, Projekt- und Prozessmanagement, Finanzierungsmodelle

Projektbeschreibung

Die Siedlung Scharnhorststraße/Bockelsberg ist im Rahmen des Wachstums der Leuphana Universität aus einem Konversionsareal hervorgegangen. In den 1990er Jahren wurde das ehemals als Kaserne genutzte Gelände saniert und für die neue Nutzung hergerichtet. Während die im nördlichen Teil angesiedelte Hochschule die massiv gebauten Kasernengebäude weiterhin nutzt, wurden die im südlichen Teil gelegenen Barracken entfernt und durch Wohnbebauung sowie teilweise Gewerbeflächen ersetzt. Das Areal zeichnet sich durch einen gut ausgebauten Nahverkehrsanschluss über zwei Buslinien, eine gute Erreichbarkeit über die Autobahn A29 sowie ein differenziertes Infrastrukturangebot aus (zentrales Einkaufszentrum , Ladenzeile, Mehrgenerationenhaus etc.)

Kommunale Klimaschutzstrategie

Die Hansestadt Lüneburg befindet sich in der Konzeptionierungsphase für eine langfristige Klimaschutz- und Energieeffizienzstrategie. Die für Landkreis und Hansestadt zuständige Klimaschutzleitstelle koordiniert die kommunalen Aktivitäten auf diesem Gebiet. Wichtige Akteure sind das kommunale Wohnungsbauunternehmen LüWoBau, die Leuphana Universität Lüneburg, der derzeitige kommunale Versorger Eon-Avacon sowie eine sich in der Gründung befindliche Energiegenossenschaft. Die Leuphana Universität erstellt derzeit im Auftrag der Hansestadt und des Landkreises eine Konzeptstudie, auf deren Grundlage das Leitbild einer 100% Erneuerbaren-Energie-Region Lüneburg umgesetzt werden soll.

Status quo Quartiersentwicklung

Die Energieversorgung des gesamten Quartiers erfolgt derzeit über ein Nahwärmesystem, das durch eine BHKW-Zentrale (Erdgas-BHKW, ca. 2 MW el., 3,5 MW thermisch) mit zusätzlicher Kesselanlage versorgt wird. Das Nahwärmesystem des Gebiets Bockelsberg befindet sich im Eigentum des Versorgers 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 (Mehrfamilienhäuser) und Gewerbeflächen (gem. 3. WSchV) ersetzt. Im Zuge der Campusentwicklung wurden als bisher einzige baulich und energetisch wirksame Maßnahme seit der Konversion die Dachgeschosse der von der Universität genutzten Gebäude gemäß EnEV 2007/2009 ausgebaut. Zwei Dachgeschossausbauten sind noch geplant.

Projektziele

Die Leuphana Universität 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 soll. Die Planungen zum Bau des neuen Zentralgebäudes gaben Anlass, grundsätzliche Überlegungen zur Energieversorgung des Campus durchzuführen. Neben der energieeffizienten Auslegung des Zentralgebäude-Neubaus und dessen Einbindung in das bestehende Energiesystem auf dem Campus soll dieses exergetisch optimiert und auf die Nutzung erneuerbarer Energie umgestellt werden. Hinzu kommt die sukzessive Sanierung der Bestandsgebäude.

Die Konzeption sieht eine Nutzung des bestehenden Nahwärmenetzes vor. Doch sollen die Energielieferungen zu Beginn des Jahres 2014 mit Auslaufen des jetzigen Liefervertrages und gleichzeitiger Fertigstellung des neuen Zentralgebäudes neu ausgeschrieben werden. Aufgrund der physikalischen Anbindung des Gebiete Bockelsberg an das bestehende BHKW und Wärmenetz soll dieser Bereich in die Planungen integriert werden. Ziel dieser Planungen soll eine exergetisch optimierte, kaskadierte Wärmenutzung durch die verschiedenen im Netz benötigten Vorlauftemperaturen sein. Dazu beitragen soll auch die saisonale Wärmespeicherung, beispielsweise im Aquifer. Die Kriterien Exergieeffizienz und Treibhausgasreduktion werden in der Ausschreibung mittels eines Punktesystems bewertet. Die Energiesystem-Optimierung soll mit einem externen Dienstleister gemeinsam umgesetzt werden.

Die Planung für das Zentralgebäude ist weitgehend abgeschlossen, eine Baugenehmigung liegt vor. Die Grundsteinlegung erfolgt im Mai 2011. Der Bau wird von der Universität in Eigenregie durchgeführt.

Energiekonzept

Die geplanten Erweiterungen der Campusgebäude erhöhen die zur Verfügung stehende Nutzfläche um 25%. Der Energieverbrauch der Liegenschaften soll hierdurch nicht steigen, sondern durch die Sanierung der Bestandsgebäude insgesamt gesenkt werden. CO2-Ausstoß und Primärenergiebedarf sollen durch die Einsparmaßnahmen und die Optimierung des Energiesystems netto auf Null oder unter Null gebracht werden. In den Bestandsgebäuden sind dazu Sanierungsmaßnahmen wie der Austausch der Fenster, eine innen- oder aussenliegende Dämmung, Kellerdecken- und obere Geschossdecken bzw. Dachgeschossdämmung sowie die Optimierung der Lüftungsanlage (z. B. im Laborgebäude) und der ebenfalls im Laborgebäude vorhandenen, sehr ineffizienten Kühlung geplant. Da die bestehenden Fassaden mit ihrer charakteristischen Ziegeloptik erhalten werden sollen, ist der Einsatz innovativer Dämmmaterialien absehbar.

Durch die Integration einer saisonalen Wärmepeicherung soll der Nutzungsgrad erneuerbarer KWK-Wärme oder vergleichbar - z. B. solar - erzeugter Wärme maximiert werden. Durch die exergetisch sinnvolle, kaskadierte Energienutzung soll der Grad der Ausnutzung der vorhandenen Temperaturniveaus optimiert werden.

Mit Planung und Bau des neuen Zentralgebäudes kann eine Vielzahl innovativer Maßnahmen zur Reduzierung des Energiebedarfs umgesetzt werden. Hinzu kommt seine flexible, exergetisch optimierte Einbindung in das Campus-Energiesystem. Folgende Maßnahmen sind vorgesehen:

Einsatz von Mittel- und Niedrigtemperatur-Heizsystemen mit 55°C- und 30°C- Vorlauftemperatur, wobei die Wärmelast auf den einzelnen Temperaturniveaus je nach Netzstatus angepasst gesteuert werden soll.
Vakuumisolation (Verglasung und Paneele)
Einsatz von PCM-Materialien
eine optimierte Lüftung durch den Einsatz frequenzkommutierter Motoren, großer Querschnitte und der Nutzung des Hohlbodens zur Luftverteilung auf Geschoss- und Raumebene.

Weiterhin ist der Einsatz von LED-Beleuchtung geplant. Die Nutzer sollen durch ein sog. Ambient-Intelligence-System einbezogen werden. Allgemeines Ziel solcher Systeme ist es, mittels vernetzter Kommunikationstechnik wie Sensoren, Funkmodulen und Computerprozessoren den Alltag von Nutzern und Bewohnern zu verbessern; typisches Einsatzgebiet ist das "intelligente Haus".

Finanzierung

Das Gesamtvorhaben als öffentliches Bauvorhaben wird vorwiegend durch Landesmittel sowie durch EU-Förderung im Rahmen des Großprojektes „Innovations-Inkubator Lüneburg“ finanziert. Auch die Stadt Lüneburg hält eine Beteiligung, da sie das neue Zentralgebäude als Veranstaltungszentrum mitnutzen wird. Kleinere Finanzierungsbeiträge stammen von evangelischer und katholischer Kirche für die Einrichtung eines „Raums der Stille“. Hinzu kommt die Förderung für innovative Aspekte der integralen Planung und Energieeffizienz im Rahmen der BMWi-Forschungsinitiativen EnEff:Stadt und EnOB.

Die Sanierung des Nahwärmesystems und ein Teil der Dachgeschossausbauten wurden im Jahr 2010 durch das Konjunkturpaket II finanziert.

Im Rahmen eines Projekts der Klimaschutzinitiative wurde eine Erfassung der Bestandsgebäude durchgeführt und vier Sanierungsvarianten grob kalkuliert. Die Bestandsgebäude-Sanierung soll ausgeschrieben und in Form des Energieeinspar-Contractings umgesetzt werden.

Für den Zentralgebäude-Neubau wurde ein PPP-Verfahren geprüft. Die Bietergespräche ergaben jedoch keine ökonomischen Vorteil gegenüber einer Eigenrealisierung, die nun auf Basis eines 3 Jahre währenden Planungs- und PPP-Prozesses mit guter Kostensicherheit durchgeführt wird.

Der Umbau des Energiesystems wird als Energieliefer-Contracting nach VOL im Verhandlungsverfahren technikoffen ausgeschrieben. Die Voruntersuchungen zur Integration eines Aquiferwärmespeichers (technische und ökonomische Machbarkeit) werden allen Interessenten zur Verfügung gestellt. Die Bewertung der angebotenen Konzepte erfolgt anhand eines Punktesystems, das neben dem Preis für Wärme und Kälte zusätzlich die Exergieeffizienz und die CO2 – Einsparung bewertet.

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. Eine Herausforderung besteht in der Einbindung des Bockelsberg-Gebietes in die neue Energieversorgung.

Realisierung

Für den Zentralgebäudeneubau ist die Planungsphase abgeschlossen, die Baugenehmigung liegt vor. Derzeit läuft noch die Vergabe der Architektenleistungen für die Ausführungs- und Bauleitplanungen sowie für die Bauleitung. Die Grundsteinlegung erfolgt am 8. Mai 2011.

Für die Bestandsgebäudesanierung und den Umbau bzw. die Optimierung des Energiesystems ist die Ausschreibungskonzeption und Fragen der Einbindung in den Forschungskontext weitgehend abgeschlossen, die Ausschreibung wird vorbereitet. Parallel dazu werden Modelle für ein "Energiesystem mit Speicherung" entwickelt, um sie bereits in der Verhandlungsphase für die Auslegung nutzen zu können. Abgeschlossen sind die Sanierung des Nahwärmenetzes auf dem Campus, die Vorarbeiten zum Klimaschutzkonzept für die Bestandsgebäude sowie - bis auf 3 Dachgeschosse - die Dachgeschossausbauten.

Bilanzierung/Optimierung

Das Energiekonzept 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%iger KWK-Nutzung erzeugte Strom nicht auf andere Emissionen wie der aus Spitzenlastwärmeerzeugung, Strombezug aus nicht-erneuerbaren Quellen oder Mobilität gegenrechnen. Denn für die KWK-Erzeugung aus Biomasse wird pauschal ein Primärenergiefaktor von 0 angenommen, um negative Primärenergiefaktoren zu vermeiden. Dies bildet die Realität nicht adäquat ab. Deshalb sind Einzelfall-Untersuchungen notwendig.

Neben den Primärenergiefaktoren werden auch die CO2-äquivalenten Emissionen zum Erreichen des Klimaneutralitätsziels analysiert. Dies eröffent eine weit realitätsnähere Bewertung. Grundlegend für das Gesamtvorhaben ist schließlich eine exergetische Bewertung und exergetisch optimierte Auslegung.

Evaluierung

Das Monitoring basiert auf einem von der RWTH Aachen, Eon-ERC entwickelten Datenmanagementkonzept. Es ist in der Lage, Modellierung und Monitoring mit einer Nutzereinbindung und Nutzerkommunikation zu verbinden. Die Messdatenerfassung erfolgt zum Teil über die Gebäudeleittechnik, die Wärmemengen, Elektrizitätsverbräuche etc. nach EnOB-Standards ermittelt.

Zusätzlich wird ein Messsystem der Hochschule Karlsruhe zur Erfassung von Komfortdaten und zur Evaluierung der Leistung der Vakuumisolations-Paneele installiert. Die Daten werden zusammen mit dem Datenrücklauf aus dem Ambient-Intelligence-System (AmI) in einer gemeinsamen Datenbank verwaltet und von dort aus der Auswertung zugänglich gemacht.

Kenndaten Energie

	vorher	Potenzial	nachher	Einheit
Summierte Energiebezugsfläche (beheizte Hauptnutzfläche/NGF Uni)	37.757,00		52.724,00	m²
Endenergiebedarf Strom	74,00		33,00	kWh/m²
Endenergiebedarf Wärme	146,00		37,00	kWh/m²
Endenergiebedarf Kälte			27,00	kWh/m²
Primärenergiebedarf Strom	222,00			kWh/m²
Primärenergiebedarf Wärme	102,00			kWh/m²
Primärenergiebedarf Kälte				kWh/m²
Anschlussleistung Strom, Uni Bestand	750,00	750,00		kWel
Anschlussleistung Strom, Uni Neubau		900,00		kWel
Anschlussleistung Wärme, Uni gesamt	4,50	4,50		MWth
Anschlussleistung Kälte, Uni gesamt		0,50		MWth