04. Jul 2018

Energiekonzept mit intelligentem Last- und Speichermanagement. ©Bild: Hochschule für Technik Stuttgart

Ein Spezialpflug verlegt die Rohrleitungen für das Agrothermiefeld. ©Bild: Hochschule für Technik Stuttgart

Als Wärmequelle bzw. Wärmesenke der Siedlung dient das weltweit erste Agrothermie-Kollektorfeld. ©Bild: Doppelacker GmbH

Wüstenrot: Erst bauen, dann sparen – Geothermie und Smart Grid lassen Energiekosten schrumpfen

(©SP) Die baden-württembergische Gemeinde Wüstenrot will ihren Energiebedarf in Zukunft komplett selbst decken und Überschüsse vermarkten. Wie das funktionieren kann, testet sie in einer Plusenergiesiedlung mit Agrothermiekollektoren, Wärmepumpen und Solarstrom. Ein intelligentes Steuerungssystem regelt die Strom- und Wärmeversorgung in den Wohnhäusern und bindet sie in ein Smart Grid ein.


Die Gemeinde Wüstenrot in der Nähe von Heilbronn gilt als Wiege des Bausparens. Der Wüstenrot-Tag ist im Gedächtnis der Generation X durch beständiges Wiederholen fest einbetoniert. Heute funktioniert es in Wüstenrot auch andersherum – erst wird gebaut, dann gespart. Die Gemeinde mit ihren rund 6500 Einwohnern hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2020 zur Plusenergiegemeinde zu werden. Sie will ihren Energiebedarf aus erneuerbaren Energien selbst erzeugen und Überschüsse vermarkten. Koordiniert vom Forschungszentrum Nachhaltige Energietechnik der Hochschule für Technik Stuttgart arbeiten Forschungsteams und Industriepartner zusammen, um dieses Ziel zu erreichen.

Langfristig kostengünstige Energieversorgung
Ein Meilenstein des Envisage genannten Projektes ist der Neubau einer Plusenergiehaus-Siedlung am Ortsrand. Dort entstand laut Projektbeschreibung eine bundesweit einmalige, langfristig kostengünstige Energieversorgung. Durch eine innovative geothermische Wärmeversorgung und Smart Grid-Komponenten sollen die Gesamtenergiekosten eines Einfamilienhauses für Strom und Heizung weit unter marktüblichen Preisen liegen.

Ackerfläche dient als Quartiersheizung
Kernstück des Projektes ist ein 1.5 ha grosses Agrothermie-Kollektorfeld, dessen Rohrleitungen mit einem Spezialpflug in 2 m Tiefe verlegt wurden. Es versorgt die angeschlossenen Gebäude über ein sogenanntes Kaltwärmenetz ganzjährig mit Niedertemperaturwärme, die über Wärmepumpen genutzt wird. Im Sommer dient das Kaltwärmenetz mit minimalem Energieaufwand direkt zur Kühlung der Gebäude und ist somit zugleich eine Wärme- und Kältequelle.

Einen weiteren Beitrag zum Plusenergiestandard der Siedlung leisten Photovoltaikmodule auf den Dächern und ein hoher Dämmstandard der neu erbauten Häuser (KfW 55). Der Solarstrom wird so gesteuert, dass die Eigennutzung im Vordergrund steht. Überschüssige Energie füllt Batterien und Wärmespeicher, bevor sie über das öffentliche Netz eingespeist wird. Dazu werden auch Wetterprognosen herangezogen. Auf diese Weise kann das Laden der Speicher intelligent und vorausschauend geregelt werden, Lastspitzen in der Stromeinspeisung werden minimiert. Durch die Anbindung an ein virtuelles Kraftwerk lassen sich zudem verfügbare Speicherpotenziale im Gebiet bündeln und als planbare Stromsenken einsetzen, um das Stromnetz flexibler zu machen.

Intelligente Technik steuert netzdienlichen Betrieb
Im Rahmen des EU-Forschungsprojekts Sim4Blocks hat die Enisyst GmbH die Steuerung in der Plusenergiesiedlung übernommen und bindet diese an das Smart Grid an. Das Unternehmen aus der Nähe von Stuttgart hat sich auf die intelligente Steuerung von vernetzten Energiesystemen spezialisiert. Mit seinem System erfasst es in sechs der insgesamt 25 geplanten Wohnhäuser sämtliche Wärme- und Stromflüsse, steuert die Wärmepumpen und übernimmt das Batteriemanagement. In sieben weiteren Häusern überwacht es die Wärme- und Stromversorgung. Im Rathaus der Gemeinde Wüstenrot steuert Enisyst zusätzlich die Raumtemperatur. Über ein Power-to-heat-System dient das Gebäude als thermischer Energiespeicher. Darüber hinaus wird die intelligente Steuerung der Photovoltaikanlage in Verbindung mit einem Batteriespeicher in einem Schulkomplex gerade umgesetzt.

Die Systemdienstleistungen von Enisyst bestehen aus der eigenen Steuerungshardware, der Software und innovativen Nutzerschnittstellen, mit denen sich das System einfach und sicher bedienen lässt. Das System kann beliebig erweitert werden bis zum Gebäudeleittechnik-, Energiemanagement- und Betriebsführungssystem. Für ganze Quartiere und kommunale Liegenschaften lässt sich ein zentrales Liegenschafts- und Betriebsmanagement aufbauen. Controller bündeln dabei die Daten von Sensoren und sonstigen Datenerfassungspunkten und leiten sie an einen zentralen Server weiter. Über das Internet können Anlagenbetreiber auf ihre Daten zugreifen. Die Nutzerrechte reichen von der einfachen Observer-Oberfläche bis hin zur kompletten Fernwartungsfunktion. Dabei gibt es zwei Ebenen: Über die erste Ebene erhält der Betreiber eine Übersicht über alle aufgeschalteten Anlagen bzw. Controller inklusive Statusmeldung und Effizienzbewertung. Klickt er eine einzelne Anlage an, gelangt der Nutzer zur System- und Anlagenebene, auf der ein detailliertes Monitoring sowie die Steuerung der Anlage inklusive einer Fernwartung möglich ist.

Verbrauchsdaten erfassen und abrechnen
Ein weiteres grosses Projekt, an dem Enisyst beteiligt ist und das gerade umgesetzt wird, ist ein 11.600 m² grosses Quartier in Stuttgart mit Wohnungen, Gewerbeflächen und Kindertagesstätte. Das Quartier wird über ein Nahwärmenetz mit Wärme von einem BHKW und einem Gasspitzenlastkessel einschliesslich drei grosser Pufferspeicher versorgt. Hier steuert das Unternehmen die komplette Heizzentrale und stellt umfassende Monitoring-Werkzeuge bereit. Geplant ist ausserdem das Erfassen von Mieterstrom-Messdaten und Submetering sowie die Einbindung von E-Ladestationen in einer Tiefgarage.

EU-Forschungsprojekt Sim4Blocks >>

©Text: Simone Pabst, Quellen: EM Power, Enisyst GmbH

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