Weingarten 2020

Smart Cities

Modellhafte Stadtquartierssanierung Freiburg Weingarten

© Fraunhofer UMSICHT

Das fertiggestellte Hochhaus Bugginger Str. 50.

Der Stadtteil Weingarten-West wird im Zeitraum 2007 bis ca. 2022 energetisch saniert. Ziel des Vorhabens ist die Planung, Umsetzung und messtechnische Analyse der energetischen Sanierung der Gebäude und der Energieversorgung dieses Stadtteils. Der Primärenergieverbrauch aller Energiedienstleistungen soll um 30 % reduziert werden.
In diesem Projekt werden Sanierungskonzepte für typische Gebäudeaus den 1960 Jahren entwickelt und die daraus resultierende Veränderung der Wärmeversorgungsstruktur untersucht. Der Heizwärmebedarf des Stadtteiles sinkt aufgrund der verbesserten baulichen Standards der Gebäude. Dies wirkt sich insbesondere auf die Fernwärmeversorgung mit BHKW aus. Wie der Betrieb der Fernwärme an die Veränderung angepasst werden kann, wird im Rahmen dieser Untersuchung analysiert.

Mit der Sanierung des 16-geschossigen Hochhauses Bugginger Straße 50 sinkt der Heizwärmebedarf um 80 % auf <= 15 kWh/m²/a. Es wurde Anfang 2011 fertig gestellt und bezogen, zum Einsatz kamen innovainnovative Dämmtechnologien wie Aerogel. Die Versorgung des Gebäudes erfolgt durch eine zentrale Zu-Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung und Fernwärme, die durch Einsatz eines Pufferspeichersystems mit einer hohen Temperaturspreizung übertragen wird.

Anhand von Simulationen werden die Auswirkungen des sinkenden Wärmebedarfs auf die Wärmeversor-gungsstruktur dynamisch analysiert. Hierzu wurde eine Schnittstelle entwickelt, die die Topologie des Fernwärmenetzes aus dem GIS-System des Energieversorgers mit der Simulationsumgebung Modelica koppelt. Die Untersuchungen zeigen, dass eine Erhöhung des KWK-Anteils an der gesamten Wärmever-sorgung trotz Reduktion des Wärmebedarfs möglich ist, wenn die Konfiguration und der Betrieb des BHKWs dem veränderten Lastprofil entsprechend angepasst werden. Wird etwa die Größe bzw. Leistungen der einzelnen BHKW‘s reduziert ohne die Gesamtleistung zu reduzieren, ist eine Erhöhung des KWK-Anteils möglich.

Das Absenken der Vor- und Rücklauftemperatur der Fernwärme verringert Wärmeverluste über die Leitun-gen. Trotz des dadurch notwendigen höheren Pumpaufwands kann eine höhere Effizienz der Wärmever-sorgung erzielt werden. Die Untersuchungen zeigen, dass der Wärmeverlust über die Leitungen um bis zu 15 % reduziert werden kann, wenn die maximale Vorlauftemperatur der Fernwärme um 20 K reduziert wird.

Durch den Ausbau der thermischen Speicherkapazität kann der Betrieb der Fernwärme weiter optimiert werden. Mittels verteiltem Speichermanagement und das Einbeziehen der Speicherfähigkeit des Fernwär-menetzes kann die Flexibilität der Entkopplung von Strom und Wärmeerzeugung erhöht werden.