Energie kompakt

Dezentrales Wärmepumpensystem für Mehrfamilienhäuser

Klein, leise und kostensparend

Ein sehr guter Gebäudestandard im Neubau führt bei Mehrfamilienhäusern zu annähernd gleich hohem Wärmebedarf für Warmwasser wie für die Gebäudeheizung. Fast ein Viertel des gesamten Wärmeverbrauchs entfällt damit auf Verteil- und Zirkulationsverluste für die Warmwasserbereitung. In einem Kooperationsprojekt mit der Geothermiekontor GmbH hat das Steinbeis-Transferzentrum für Energie-, Gebäude- und Solartechnik ein neues dezentrales und modular aufgebautes Erdwärmesystem für Mehrfamilienhäuser entwickelt.

Die Wärmeversorgung übernehmen kleine dezentrale in den Wohneinheiten aufgestellte Kompaktwärmepumpen. Über ein hausinternes kaltes Nahwärmenetz auf Solebasis wird die Quellwärme der Erdwärmesonden verteilt. Die Wärme wird nahezu verlustfrei dort erzeugt, wo sie benötigt wird. Zudem können die Wärmepumpen effizienter betrieben werden, da sie aufgrund unterschiedlicher Hygieneanforderungen nur 55 °C anstatt 65 °C Vorlauftemperatur für die Trinkwarmwasserbereitung erzeugen müssen. Gegenüber einer zentralen Versorgung spart das Konzept über 20% an Strom für die Wärmepumpe ein. Zudem ermöglicht das neue System erstmals eine individuelle Regelung der Vorlauftemperatur in jeder Wohnung. Da lediglich eine Strom- und Kaltwasserrechnung und keine Heizkostenabrechnung anfällt, wird der Verwaltungsaufwand deutlich reduziert. Das entwickelte Kleinstwärmepumpenkompaktgerät mit integriertem Brauchwarmwasserspeicher hat die Maße eines Kühlschranks (60 x 60 x 210 cm) und ist mit weniger als 30 dB(A) Schalldruck extrem leise, sodass es im Wohnraum aufgestellt werden kann. Durch den Einsatz der Inverter-Technologie ist die Heizleistung von 2 bis 5 kW stufenlos regelbar.

Das zweijährige Vorhaben wird im Rahmen des Programms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Energiemonitoring für Reinraumanlagen

Steinbeis-Forscher weisen Einsparpotenzial nach

Durch ein spezielles Energiemonitoring können zeitlich eng aufgelöste Mess- und Verbrauchsdaten von raumlufttechnischen Anlagen (RLT-Anlagen) erfasst werden. Die damit erkennbaren Optimierungspotentiale können zu hohen Energie- und Kosteneinsparungen führen. Das haben die Experten des Steinbeis-Transferzentrums Energie-, Umwelt- und Reinraumtechnik quantitativ und witterungsbereinigt erfolgreich nachgewiesen.

Ein Reinraumbetreiber (Sterilproduktion) hat als Energieeinsparmaßnahme bei den bestehenden RLT-Anlagen eine Optimierung der Mischluftklappenregelung geplant. Dabei sollten alle acht bisher mit Mindest-Außenluftanteil betriebenen RLT-Anlagen mit einer enthalpiegesteuerten Mischluftklappenregelung nachgerüstet werden, um die sogenannte „freie Kühlung“ zu nutzen. Vorab sollte die Effizienz der geplanten Maßnahmen für eine repräsentative RLT-Anlage mit Hilfe einer Anlagensimulation untersucht werden. Die Ergebnisse (Energieeinsparung) dienten als Entscheidungsbasis für die Maßnahmenumsetzung.

Auf der Grundlage dieser Analyse werden bei allen acht Anlagen die enthalpiegeführte Betriebsweise der Mischluftklappen aktiviert und die durch das Energiemonitoring festgestellten Fehler behoben. Zudem sollen die Feuchtesollwerte optimiert werden. Gegenüber der Betriebsweise mit konstantem Mindest-Außenluftanteil ist mit einer Energieeinsparung von ca. 36% zu rechnen, was bei der Referenzanlage einer Kosteneinsparung von ca. 28.000 Euro/Jahr entsprechen würde bzw. hochgerechnet auf acht Anlagen ca. 174.000 Euro/Jahr. Das Energiemonitoring wird um ein Jahr verlängert, um die prognostizierten Einsparungen zu verifizieren.

Das im Rahmen des beschriebenen Projekts durchgeführte Energiemonitoring in Verbindung mit der Anlagensimulation zeigte, dass die Energieeffizienz der RLT-Anlagen vom ausgewählten Regelungskonzept stark beeinflusst wird. Mit Hilfe des Energiemonitorings können nicht nur die Energieverbräuche einer RLT-Anlage ermittelt werden, sondern auch diverse regelungstechnische Fehler, wie z. B. gleichzeitige Vorheizung und Kühlung, erkannt werden. Die Fehlerbeseitigung kann dabei ohne investitionsgebundene Maßnahmen wesentlich zur Energieeinsparung einer RLT-Anlage beitragen.

Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung erfüllt Energieeffizienzkriterien

Steinbeis-Experten beraten Umweltministerium

In Baden-Württemberg wird zurzeit an der Novellierung des Erneuerbare-Wärme-Gesetzes (EWärmeG) gearbeitet, das den Einsatz erneuerbarer Energien bei der Gebäudebeheizung fordert. In diesem Zuge ist das Steinbeis-Forschungszentrum Wärmeund Energietechnik, Stirling Maschinen an der Hochschule Reutlingen vom Umweltministerium Baden-Württemberg mit einer Studie zur Bewertung der Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (Mikro-KWK) beauftragt worden.

Dabei war die Frage zu beantworten, inwieweit die mit Erdgas und damit konventionell betriebene Mikro-KWK aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz ebenfalls zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderung herangezogen werden kann. Angegangen wurde die Aufgabe durch die Rückführung der Effizienz auf die Primärenergieeinsparung und die Einsparung an CO2- Emissionen der Anlagen, denn beide Effekte werden einerseits mit dem Einsatz erneuerbarer Energien verfolgt und können andererseits für den Betrieb von Mikro-KWK-Anlagen berechnet und angegeben werden. Dieser Ansatz ist bereits in anderen Studien angewandt worden, in denen beispielsweise die Effizienz von Mikro-KWK-Anlagen für die Erfüllung von Förderkriterien nachgewiesen und bestätigt wurde. Im Rahmen derartiger Nachweisführung ist es zudem möglich, in einer Zusammenarbeit mit der Hochschule Reutlingen am dortigen Prüfstand die Leistungsfähigkeit von Mikro-KWK-Anlagen im Hinblick auf die einschlägige Norm DIN 4709 oder die Richtlinie zur Vergabe des Umweltzeichens „Der Blaue Engel“ zu prüfen und auch zu zertifizieren.

Des Weiteren hat die Studie gezeigt, dass hocheffiziente Mikro-KWKAnlagen selbst im kleinsten, für Ein- und kleine Mehrfamilienhäuser vorgesehenen Leistungsbereich, in der Lage sind, den mit der Gesetzesnovelle angestrebten verschärften Anforderungen zum Einsatz erneuerbarer Energien nachzukommen. Im Fazit ist deshalb ein Formulierungsvorschlag zur Berücksichtigung von Mikro-KWK-Anlagen im EWärmeG als Maßnahme zur ersatzweisen Erfüllung des Gesetzes enthalten.

Energiequellen interaktiv intelligent mixen

Auszeichnung für Smart Cities Augmented Reality APP

Die vom Steinbeis-Europa-Zentrum und dem Stuttgarter Unternehmen Solid White entwickelte Augmented Reality APP „Smart Cities – Ready to go!“ zur EU Initiative CONCERTO ist unter den Gewinnern des „2014 Silver Award of Distinction“. Die APP wurde im Auftrag der Europäischen Kommission, GD Energie produziert.

Die kostenlose APP für iOS und Android nutzt eine Broschüre als Markerbild und stellt auf dieser Basis 3D Umgebungen als Augmented Reality Inhalte dar. Die APP verfügt über drei Ebenen, die jeweils Einzelgebäude, die Stadt und Europa zum Thema haben. Neben Technologien werden exemplarisch auch die umgesetzten Projekte vorgestellt. Edutainment ermöglicht den Einstieg in das Thema, während weiterführende Video- und Weblinks detailreiche wissenschaftliche Informationen bereitstellen. Bürgermeister, Energiemanager, Architekten, Stadtplaner, Wissenschaftler und alle, die sich für energieeffizientes Bauen und Sanieren und für einen intelligenten Mix erneuerbarer Energien im Stadtquartier interessieren, lernen hier anhand von einfachen Interaktionen in 3D Umgebungen, wie Schulen, Bürogebäude, Wohnhäuser oder ganze Gemeinden energieeffizienter werden und erneuerbare Energiequellen in einem intelligenten Mix genutzt werden.

Kontakt

Prof. Dr. Norbert Höptner, Valerie Bahr, Anette Mack
Steinbeis-Europa-Zentrum (Stuttgart/Karlsruhe)
anette.mack@stw.de | www.steinbeis-europa.de

KIC InnoEnergy setzt auf Verzahnung von Forschung, Innovation und Bildung

Nachhaltiges Energiekonzept für Europa

KIC InnoEnergy ist ein europäisches Unternehmen für Innovation, Geschäftsgründung und -entwicklung sowie Bildung im Energiebereich und befördert ein nachhaltiges Energiesystem für Europa. Das Steinbeis-Europa-Zentrum (SEZ) beteiligt sich als Partner und unterstützt insbesondere mittelständische Unternehmen beim Zugang zu Finanzmitteln, Technologietransfer sowie bei der Erschließung neuer Märkte.

Das Ziel von KIC InnoEnergy sind marktfähige Technologien für eine nachhaltige Energieversorgung in Europa. Seit seiner Gründung im Jahr 2010 werden 52 unternehmerische Vorhaben unterstützt, 458 Studenten sind in den Ausbildungsprogrammen eingeschrieben, 40 Patente wurden im Zuge der Innovationsprogramme generiert. Seine Aktivitäten entfaltet KIC InnoEnergy über ein Netzwerk aus Standorten in Benelux, Frankreich, Deutschland, Iberien, Polen und Schweden. Der deutsche Standort agiert seit 2012 als KIC InnoEnergy Germany GmbH und befasst sich mit dem Thema „Energie aus chemischen Energieträgern“. Zu den Gesellschaftern gehören das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Stuttgart, die EnBW und das Steinbeis-Europa- Zentrum (SEZ). Das Steinbeis-Europa-Zentrum sorgt dafür, dass die geplanten Technologietransfermaßnahmen insbesondere KMU erreichen, und bietet Unterstützung bei der Prüfung von Projektideen, bei der Zusammenstellung von Konsortien und bei der Antragstellung. Innerhalb der Innovationsprojekte übernimmt das SEZ Aufgaben im Projektmanagement, Marktanalysen und Machbarkeitsstudien. Zudem engagiert es sich für eine stärkere Beteiligung von Frauen aus Wissenschaft, Bildung und Unternehmen.

Kontakt

Prof. Dr. Norbert Höptner, Dr. Annette C. Hurst, Charlotte Schlicke
Steinbeis-Europa-Zentrum (Stuttgart/Karlsruhe)
anette.mack@stw.de | www.steinbeis-europa.de

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