Das ökologische Energiekonzept für das ecovillage kronsberg

Bei Strom und Wärme bilanziell klimaneutral – ja sogar ein Energie-Plus-Quartier!

Die Mitgliederversammlung der ecovillage-Genossenschaft hat am 23.11.2019 im sogenannten 17 Eckpunkte-Papier zum Energiekonzept beschlossen: „Das Kronsberg-Quartier soll klimaneutral werden, auch wenn sich dadurch die Bau- und Mietkosten erhöhen.“ Zur Umsetzung (Bau und Betrieb der technischen Anlagen) wurde die Ecotopia Dienstleistungsgenossenschaft Hannover eG gegründet. Aktuelle Beschlusslage der ecovillage-Gremien ist:

  • Die Gebäude werden vollständig in „Passivhausbauweise“ mit Standard KfW40+ errichtet (also sehr gute Dämmung und 3-Scheiben-Glas-Fenster).
  • Das Quartier wird bzgl. Strom, Heizung und Warmwasser in der Jahresenergiebilanz vollständig klimaneutral.
  • Ca. 80 % der Dachflächen werden für Solaranlagen (Photovoltaik, PV Photovoltaik Unter Photovoltaik, abgekürzt PV, versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, mittels Solarzellen in elektrische Energie.) genutzt (für Laien: ca. 12.500 (!) PV-Module (Einzelplatten); für Fachleute: ca. 1.500 kWp).
  • Ein eigenes von ecotopia eG betriebenes Quartiersnetz für die ca. 500 Wohneinheiten Wohneinheit Sammelbegriff für alle Formen von Wohnungen im ecovillage mit ca. 1.000 Bewohner:innen sorgt für den Strom für die Gemeinschaftsanlagen (Wegebeleuchtung, Aufzüge, usw.), Ladestationen für die E-Mobilität und in einem Mieterstrommodell für die Bewohner:innen und Gewerbebetriebe
  • Der nicht zeitgleich nutzbare oder speicherbare PV-Strom wird ins überregionale Netz eingespeist und zu anderen Zeiten wird Ökostrom aus dem Netz bezogen, sodass bilanziell ganzjährig immer Ökostrom eingesetzt wird.
  • Heizung mit einem „kalten“ Nahwärmenetz Kalte Nahwärme Eine technische Variante eines Wärmeversorgungsnetzes, das mit niedrigen Übertragungstemperaturen in der Nähe der Umgebungstemperatur arbeitet und daher sowohl Wärme als auch Kälte bereitstellen kann., gespeist über ca. 150 Meter tiefe Erdsonden (Mehr dazu unten).
  • Die Erstellung er Machbarkeitsstudie für das Energiekonzept des ecovillage-Quartiers wird gesponsert von:

Details beim derzeitigen Planungsstand

Im Strombereich verbraucht eine Einzelperson bei einem suffizienten Suffizienz Genügsamkeit und Rückbesinnung auf das Wesentliche mit möglichst geringem Rohstoff- und Energieverbrauch für Nachhaltigkeit, Umwelt- und Naturschutz. Lebensstil ca. 700 – 1.000 kWh pro Jahr. Bei 1.000 Personen entsteht ein Haushaltsstrombedarf von 700 – 1.000 MWh (eine MWh = 1.000 kWh). Für die Gemeinschaftsnutzungen z. B. Außenbeleuchtung, Aufzüge, die E-Mobilität-Ladestationen, die Gewerbezwecke und beim geplanten Wärmekonzept kommen weitere 500 – 700 MWh Strom pro Jahr zusammen. Insgesamt entsteht ein Strombedarf von ca. 1.400 MWh pro Jahr. Die geplanten PV-Anlagen werden jährlich ca. 1.400 MWh Strom produzieren. Das bedeutet, dass in der Jahresbilanz im ecovillage kronsberg mehr Strom erzeugt als für Stromnutzungen, Heizung/Warmwasser und E-Mobilitäts-Ladestationen verbraucht wird – eine Sensation für solch ein großes Quartier! Unter Einbeziehung eines Batteriespeichers lassen sich ca. 50 % des Strombedarfs aus der eigenen PV-Produktion decken. Der Rest des nicht selbst verwendbaren Stroms wird ins Netz eingespeist und bei fehlendem eigenem Strom wird der Zusatzbedarf aus dem Netz bezogen. Hierfür wird ein Vertrag mit einem leistungsfähigen Ökostromanbieter geschlossen, der garantieren kann, dass ganzjährig genügend „grüner“ Ökostrom aus deutschen Wind- oder Wasserkraftwerken lieferbar ist, wenn keine Sonne scheint. „Grüner“ Strom bedeutet, dass er nachweislich bilanziell aus konkret nachgewiesenen regenerativen Anlagen kommt. Dies steht im Gegensatz zu „grauem“ Ökostrom, der nach Energieeinspeisegesetz ins deutsche Stromnetz eingespeist wurde und daher dann als „Mischstrom“ nicht eindeutig bilanziert werden kann.

Strombedarf

700 MWh

Haushaltsstrom

120 MWh

Gemeinschafts- und Gewerbestrom
und E‑Mobilität

260 MWh

Heizung und Warmwasser

120 MWh

Wärme Tiny‑Houses

40-200 MWh

Elektromobilität

(verschiedene Hochlauf­szenarien)

Gesamt: 1.400MWh

Stromlieferung

1.400 MWh

Eigene PV‑Produktion

700 MWh

55 % des Strombedarfs können einschl. Zwischen-speicherung aus der eigenen PV‑Produktion gedeckt werden

700 MWh

Jahresüberschuss ins Netz
(nicht sofort selbst verbrauchte eigene Produktion)

700 MWh

Bezug aus dem Netz
(Bedarf minus (teilweise zwischen-gespeicherten) eigenem Strom)

Überschuss als Energie-Plus-Quartier
(ohne Elektromobilität)

40-200 MWh

Im Wärmebereich

haben die Gremien der ecovillage-Genossenschaft auf Basis einer umfangreichen Machbarkeitsstudie für ein Nahwärmenetz Nahwärme Wärmeversorgung von Gebäuden über ein Leitungssystem, welches im Vergleich zu Fernwärme kürzer ist. Durch die Nähe kann ein Nahwärmenetz sowohl als ‘kaltes’ als auch als ‘heißes’ Nahwärmenetz ausgelegt werden. Siehe Kalte Nahwärme, heiße Nahwärme. mit einem Erdwärmesonden-Feld als Wärmequelle entschieden. Das Erdsondenfeld umfasst etwas 50 vertikaleBohrungen mit je 150 Metern Tiefe und soll in der am Ende dargestellten Fläche errichtet werden. Da in dieser Tiefe ganzjährig eine gleichmäßige Temperatur von bis zu 12 Grad vorhanden ist, kann dort mit Wärmetauschern Energie aus dem Boden entzogen werden, die dann mit geringen Energieverlusten in einem Wasserkreislauf zu den Häusern transportiert wird (wegen der im Verhältnis von z.B. Blockheizkraftwerken niedrigen Wassertemperatur der Name „kaltes“ Nahwärmenetz). Bei den einzelnen Häusern wird die Temperatur dann mit elektrischen Wärmepumpen Wärmepumpe Wärmegewinnung durch Entzug von Wärme aus dem Erdreich (Erdreich-Wärmepumpe) oder der Luft (Luft-Wärmepumpe). Ähnlich dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks. auf das für Heizung und Warmwasser nötige Niveau angehoben. Anders als bei üblichen Luftwärmepumpensystemen, bei denen beim Spitzenbedarf im Winter nur sehr kalte Luft als Energiequelle zur Verfügung steht, kann bei uns auch im Winter die relativ hohe Erdwärme genutzt werden, wodurch aus einer KWh Strom etwa vier KWh Wärme in den Häusern wird. Die Zuleitungen zu den Erdsonden erfolgen unterirdisch, sodass die Fläche in ihrer Freiflächenqualität erhalten bleibt und auch gärtnerisch genutzt werden kann.

Mit Strom und Erdwärme hergestellte Wärmemengen:
ecovillage hat einen Heizwärme- und Warmwasserbedarf von ca. 800 MWh pro Jahr für 37 Mehrfamilienhäuser mit insgesamt ca. 500 Wohneinheiten. Die maximal erforderliche Wärmeleistung liegt bei knapp 300 KW für das gesamte Quartier. Der Grund für diese sehr gute Ausgangssituation liegt in dem Passivhaus-Standard der Mehrfamilienhäuser. Hier liegen wir bei Verbräuchen von 18 kWh/m² im Jahr und unterschreiten somit die Anforderungen für eine staatliche KfW-Förderung deutlich. Bei den 70 mobilen Tiny Häusern gehen wir von ca. 50 kWh/m² aus, den Mindestanforderungen des Gebäudeenergiegesetzes, da eine stärkere Dämmung wegen der Platz- und Gewichtsprobleme dieser Häuser nicht möglich ist.

Vorteile des vorgesehenen Wärmekonzeptes:

  • Lösung mit der höchsten Energieeffizienz
  • Kostengünstige Variante
  • Erzeugt keine Geräuschemissionen und keine Rauchgase und erfordert keine Brennstofftransporte - keine fossilen Brennstoffe!
  • Koppelt Stromerzeugung und -speicherung an die Wärmegewinnung, da eigener PV-Strom und ggf. (im Winter) bezogener Windstrom für die Wärmepumpen eingesetzt werden kann. Diese Kopplung der Sektoren ist die Zukunft der städtischen Energieversorgung, da sie die Erzeugung und Nutzung der Energie vor Ort ermöglicht.
  • Die Quellenwärme kommt in diesem Konzept zu 100 % aus dem Quartier und deckt den Wärmebedarf zu 100 %.
  • Ist in städtischen Quartieren erprobt und zugleich eine sehr innovative Lösung, die vom Staat gefördert wird.
  • Es ist ein sehr betriebssicheres und nahezu wartungsfreies System ohne Verbrenner, Schmiermittel und Lagerflächen, das voraussichtlich eine „ungestörte“ Betriebsdauer von über 40 Jahren ermöglicht. Lediglich die Wärmepumpen müssen voraussichtlich nach etwa 20 Jahren ausgetauscht werden.

Fazit:

Das Energiekonzept ist für ein so großes Wohnquartier in einer Stadt ökologisch vorbildlich, ja wohl in Europa einmalig. Denn andere Projekte betrachten in der Regel nur den Strom- oder den Wärmebereich und nicht auch die E-Mobilität. Ob der Energieüberschuss aber tatsächlich so hoch ist, muss die Praxis noch zeigen, denn die obigen Zahlen sind Planungswerte, bei denen es in der Realität noch Abweichungen geben kann. Insbesondere ist es eine Herausforderung, ob die Bewohner:innen in den Haushalten einschl. der zunehmenden stromfressenden Digitalisierung tatsächlich nur durchschnittlich 700 kWh pro Jahr Strom verbrauchen. Durchschnittlich verbraucht eine Person heute in Deutschland das Doppelte. Bei 200 MWh Überschuss in der Bilanz werden wir jedoch voraussichtlich in jedem Fall bilanziell mindestens klimaneutral sein.