Forschung für Energieeffizienz: Projekt: Wärmeverbundnetz „Wohnen am Campus“ Berlin-Adlershof

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Wärmeverbundnetz „Wohnen am Campus“ Berlin-Adlershof

Teilbereiche des Projektgebietes

Mit dem Vorhaben untersucht die BTB Blockheizkraftwerks- Träger- und Betreibergesellschaft mbH Berlin, eine Tochter der RWE Energiedienstleistungen, die Möglichkeit der Fernwärmeversorgung eines kleinteiligen Niedrigenergie-Wohngebietes auf dem Wissenschaftscampus Berlin-Adlershof, dass nach herkömmlicher Lesart nicht fernwärmewürdig ist. Ziel ist der Aufbau eines Niedertemperaturnetzes mit Einbindung in den Fernwärmerücklauf, das es den Nutzern im Wohngebiet ermöglicht, einen eventuellen Überschuss aus eigenerzeugter regenerativer Energie in das Verbundnetz einzuspeisen und damit die Ausnutzung der regenerativen Energien zu verbessern. Die Verbindung der Fernwärmeversorgung aus dem Rücklauf mit der Einspeisung regenerativer Energie ins Netz ist der neue und innovative Ansatz dieses Projekts.

Projektsteckbrief

Projektstatus	Planung
Standort des Netzes	Siedlungsgebiet „Wohnen am Campus“, Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof
Standort der Kommune	Berlin-Adlershof, 12489 Berlin, Bezirk Treptow-Köpenick, Berlin
Kommune in Zahlen	Siedlungsgebiet: ca. 19 ha = 190.000 m²
Träger	BTB Blockheizkraftwerks- Träger-und Betreibergesellschaft mbH, Berlin
Projektthemen	Neubau, Wohnungsbau, Städtebauliche Verdichtung, Dezentrale Lösungen, Gebäudeübergreifende Energiekonzepte, Infrastruktur, Erschließung, Verkehr, Passivhausbauweise, Lokale Wärme- und Kältenetze, Wärme- und Kältespeicher, Kraft-Wärme-Kopplung, Erneuerbare Energien, Zentrale + dezentrale Energieversorgung, Betriebsoptimierung, Projekt- und Prozessmanagement

Projektbeschreibung

Am Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof wird ein Gebiet mit einer Größe von rund 19 ha zur Bebauung mit Einfamilien-, Reihen- und Mehrfamilienhäusern ausgeschrieben. Es ist geplant, dieses Entwicklungsgebiet mit BTB-Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung zu versorgen.

Unterschiedliche Ansätze dezentraler regenerativer Wärmeerzeugung einer Vielzahl verschiedener Akteure (Hauseigentümer, Baugruppen, aber auch Baugesellschaften, Architekten, Gebäudetechniker) sollen in einem gemeinsamen Energiekonzept mit Fernwärme zusammengeführt werden.

Die Ergebnisse dieses Projektes aus der Realisierung und dem Betrieb haben hohen Umsetzungswert für andere Fernwärmeprojekte. Diese werden künftig ebenfalls durch immer niedrigeren Wärmebedarf der Abnehmer bei gleichzeitig steigender Verbreitung von regenerativer Energie geprägt sein.

Das Projekt

Durch das Vorhaben werden technische Erzeugungs-, Kopplungs- und Speichersysteme sowie organisatorische Umsetzungsinstrumente untersucht, damit Fernwärme auch in kleinteiligen, nach konventionellem Maßstab nicht fernwärmewürdigen Gebieten eingesetzt werden kann. Es werden die technischen Anforderungen durch Auslegung eines kostengünstig zu bauenden und zu betreibenden, einspeise- und entwicklungsoffenen Wärmenetzes erarbeitet. Dezentrale regenerative Wärmeerzeuger bei den Abnehmern werden mit ihren örtlichen und jahreszeitlichen Einspeisebedingungen berücksichtigt und hydraulisch und regelungstechnisch geeignet eingekoppelt.

Das erarbeitete Konzept wird unter Berücksichtigung der Preiswürdigkeit, Einspeise- und Entwicklungsoffenheit wirtschaftlich bewertet. Schließlich sind Organisationsstrukturen für Errichtung und Betrieb des Wärmeverbundnetzes und angeschlossener Erzeugungsanlagen auszuarbeiten und Strukturen hinsichtlich Handlungs- und Entwicklungsfähigkeit zu bewerten.

Das Konzept

Die Vermarktung der Flächen des Wohngebietes bedingt die infrastrukturelle Erschließung (Versorgungsleitungen und Straßen). Hinsichtlich der künftigen Bebauung fehlen deshalb zu Projektbeginn verbindliche Angaben und Zusagen von Investoren. Zudem ist keine Anschlussverpflichtung für Fernwärme vorgesehen. Daher wurden in einem ersten Schritt die Bedarfe und die möglichen regenerativen Erzeugungen in Absprache mit interessierten Investoren bzw. Auswertung des B-Plans und Vorstellungen des Entwicklungsträgers ausgewertet und simuliert.

Da die bauliche und zeitliche Entwicklung des Gebietes noch zu großen Teilen offen war, wurden wahrscheinliche Szenarien für die Gebäudestruktur als auch dezentrale, regenerative Wärmeversorgungsanlagen angenommen / entwickelt. Vereinfachend wurden anstatt der Vielzahl möglicher dezentraler, regenerativer Wärmeversorgungsanlagen thermische Solaranlagen betrachtet. Dieser Ansatz wird durch die fortlaufenden Planungen der Investoren bestätigt.
Die Simulation des Energiesystems bildet die Grundlage für die technische Auslegung des Wärmeversorgungsgebiets (Dimensionierung Rohrleitungen, Wärmespeicher Solaranlagen, Fernwärmeanschluss, etc.) und der hiermit zusammenhängenden Investitionskosten sowie des Primärenergiebedarfs / CO₂-Äquivalent. Anschließend erfolgte die Grobauslegung der technischen Anlagen und des Netzes.

Der Aufbau eines Niedertemperaturnetzes mit Einbindung in den Fernwärmerücklauf ermöglicht es Nutzern im Wohngebiet, eventuelle Überschüsse aus eigenerzeugten regenerativen Energien in das Verbundnetz einzuspeisen und damit die Ausnutzung regenerativer Energien zu verbessern.

Realisierung, Bilanzierung und Optimierung

Das Projekt „Wärmeverbund Wohnen am Campus" ist Bestandteil des Clusters „High Tech-Low Ex: Energieeffizienz Berlin-Adlershof 2020“. Es wurde Anfang März 2013 gestartet und läuft noch bis zum 31.08.2015. Der Einbau der zentralen Übergabestation für das Wärmenetz erfolgt Mitte 2013.

Die Erarbeitung der Plaungsgrundlagen ist bereits weit fortgeschritten. Dies betrifft vor allem die erforderlichen Mehrinvestitionen für ein Effizienz-Wärmeverbundnetz bestehend aus 3-Leiter-System, erweiterten Hausübergabestationen mit regelungstechnischer Fähigkeit zur Einkopplung von regenerativer im Gebäude eigenerzeugter Energie sowie einem geeignet dimensionierten zentralen Speicher zur besseren Ausnutzung der regenerativen Energien. Außerdem wurde alternativ ein einspeisefähiges 2-Leiter-Niedertemperaturnetz mit Anbindung an den Fernwärmerücklauf und erweiterten Hausübergabestationen betrachtet. Diese Variante verbessert die Ausnutzung der regenerativen dezentralen Energien in etwas geringerem Maße als ein 3-Leiter-Netz. Sie erfordert jedoch deutlich niedrigere Investitionen. Zur Ermittlung der Mehrinvestitionen wurde das 3-Leiter und das 2-Leiter-Niedertemperaturnetz mit einem herkömmlichen Fernwärmeanschluss des Wohngebietes verglichen und anschließend die zu erwartenden Primärenergie- und CO₂-Einsparungen berechnet.

Die optimale technische Lösung ist ein 3-Leiter-Netz mit einem Wärmespeicher, der über den dritten drucklosen Pendelleiter innerhalb des Wohngebiets einen Ausgleich von angebotener und nachgefragter Energie bietet. Diese Lösung ist jedoch auch unter Berücksichtigung der möglichen Förderung der Mehrinvestitionen für Trassen, Einspeisestationen und Speicher nicht wirtschaftlich umzusetzen. Da kleinteilige Gebiete zukünftig einen immer niedrigeren Wärmebedarf aufweisen werden, erhalten niedriginvestive Fernwärmelösungen einen zunehmenden Stellenwert. Somit ist ein Niedrigtemperatur-2-Leiter-Netz die Vorzugslösung mit der größeren Übertragbarkeit auf weitere Anwendungsfälle.

Evaluierung

Die für die dezentrale Einspeisung vorgesehenen Hausanschluss- und Netzeinspeisestationen (HANEST) sowie die Rückwirkungen der regenerativen Wärmeeinbindung auf das gesamte Netzverhalten werden mit Hilfe eines mehrjährigen Messprogramms systematische kontrolliert und analysiert. Aus den im Monitoring erfassten empirischen Daten werden Rückschlüsse erwartet, die für eine Betriebsoptimierung genutzt werden. Darüber hinaus werden sie in die Weiterentwicklung einzelner Anlagenkomponenten einfließen und wertvolle Synergien mit anderen Forschungsprojekten (z.B. Dezentrale Einspeisung) ermöglichen.