Der 3. Kongress Energiewendebauen fand in diesem Jahr auf dem Gelände des internationalen Wettbewerbs Solar Decathlon Europe 21/22 in Wuppertal statt.

Rund 260 Expertinnen und Experten nahmen vor Ort an der Veranstaltung teil, 250 Teilnehmende hatten sich digital angemeldet.

Ein Rückblick auf diese Veranstaltung finden Sie unter diesem Link.

Am 02.06.2022 wurde das Projekt EnEff:Stadt: Herzo_Opt - Monitoring der Gebäudehülle, des thermischen Raumkomforts und der Anlagentechnik mit Betriebsoptimierung -  von Herrn Prof. Dr. Arno Dentel vorgestellt.

Modellbasierte Regelung und praktischer Betrieb von Plus-Energie-Gebäuden: Das Projekt Herzo Opt in der Monitoring-Phase

„Ein zentraler Nutzen unseres Langzeitmonitorings ist eine Optimierung des Betriebsverhalten und der Gebäude- und Anlagenbewertung“, sagen Prof. Dentel und Frau Betzold aus dem Projekt Herzo Opt. Dank des vierjährigen Langzeitmonitorings verfügt das Projekt über eine große Datenbasis. Diese eröffnet eine Vielzahl von Auswertungsmöglichkeiten.

Das Forschungsvorhaben wurde und wird in Herzo Base, einem Stadtteil in Herzogenaurach, durchgeführt. Planung und Bau wurden durch das Team von Prof. Dentel begleitet. Nun überwacht das Forschungsprojekt Herzo Opt den Betrieb der Anlagen und deren Optimierung. „Konzeptionierung und Planung des Stadtteils waren bereits herausfordernd, da ein geringes Interesse an den anlagentechnischen Details des zuständigen Planers vorlag“, berichteten Prof. Dentel und Frau Betzold. „Zusätzlich hatten wir Schwierigkeiten bei der Elektro-Installation sowie der Einrichtung von Kommunikationsschnittstellen (Gateways und Protokolle), um diese für unser Forschungsvorhaben nutzbar zu machen.“

Ein Schwerpunkt des Vorhabens lag auf der Betriebsoptimierung einzelner Komponenten durch den Einsatz modellprädiktiver Steuerungen (MPC) im Vergleich zu wärmegeführten, PV-optimierenden oder einfach prädiktiven (SPC) Steuerungen. Es zeigte sich, dass mit prädiktiven Steuerungen Systemkomponenten optimiert werden können, aber die Umsetzung prädikativer Steuerungen einen hohen technischen Aufwand bedeutet und noch weiterer Schritte notwendig sind, um eine Optimierung des gesamten Systems zu erreichen. Hierbei besteht insbesondere Bedarf, die verwendeten Modelle zu standardisieren.

Was die Überwachung und den Betrieb anbelangt, waren die größten Herausforderungen der Umgang mit den Messdaten. „Bei einer vierjährigen Monitoring-Phase entstehen eine große Menge an Daten.“, berichtet Frau Betzold. „Die Aufzeichnung in MoniSoft funktionierte einerseits gut, andererseits ist die Aufbereitung und Visualisierung mit dieser Software umständlich, so dass wir diese zur Visualisierung mit einer anderen Software bearbeitet haben.“

Das Forschungsteam versucht die Ergebnisse auch für andere nutzbar zu machen. Ergebnisberichte und Veröffentlichungen zu dem Projekt sind in Planung.

Die Präsentation kann unten als PDF heruntergeladen werden.

Teilnehmer an dem Monitoring-Forum in Darmstadt, Wissenschaftliche Begleitforschung Energiewendebauen.

Die Wissenschaftliche Begleitforschung Energiewendebauen hatte zum Monitoring-Forum in Präsenz nach Darmstadt geladen. Das Interesse an den Inhalten und dem persönlichen Austausch war groß und die Veranstaltung in kurzer Zeit ausgebucht.

Das Monitoring-Forum startete mit einer Führung am Campus-Lichtwiese. Dort konnten die Teilnehmer*innen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten von Monitoring im Rahmen des Forschungsvorhaben EnEff Campus: Campus Lichtwiese besichtigen. Der Hochleistungsrechner und dessen Einbindung in das Wärme- und Kühlsystem der Universität war ein Highlight der Führung.

Nach der Mittagspause wurden in zwei Workshops gearbeitet: Session A beinhaltete eine Schulung zur Monitoring Datenbank der Begleitforschung. Diese wurde den Teilnehmer*innen vorgestellt und Nutzungsmöglichkeiten mit ihnen erörtert. Zudem wurden konkrete Anregungen zur Verbesserung der Datenbank ausgetauscht, um diese am Bedarf der Forschungsvorhaben auszurichten.

In Session B wurde die Frage aufgeworfen, ob es eine „optimale“ Monitoring Software geben kann. Dabei wurden zunächst alle Wünsche und Anforderungen zusammengetragen und Erfahrungen mit verschiedenen Softwarelösungen ausgetauscht. Die Session wurde durch einen Impulsvortrag von Rupert Wieser (Naotilus) abgerundet, in dem Herr Wieser eine Monitoring-Software als No-Code Ansatz vorstellte.

Diskussionsgruppe bei dem Monitoring-Forum in Darmstadt, Wissenschaftliche Begleitforschung Energiewendebauen.

Zum Abschluss nutzten die Teilnehmer*innen die Gelegenheit sich thematisch zu vernetzen. Mitgebrachte Themen wurden in Kleingruppen rege diskutiert. Der aktive Austausch und die Freude an der Diskussion mit den anderen Teilnehmer*innen hat zum Erfolg des Monitoring-Forums beigetragen.

Am 05.05.2022 wurde das Projekt EnOB: dataNWG von Herrn Michael Hörner vom Institut Wohnen und Umwelt GmbH vorgestellt.

Die Präsentation kann unten als PDF heruntergeladen werden.

DataNWG: Klimaschutzmonitoring im Gebäudebestand: Vom Forschungsprojekt zur registerbasierten Routine

„Es ist wichtig, Kenntnisse über den Zustand von Wohn- und Nichtwohngebäuden zu haben. Denn durch diese Basisdaten können wir den zukünftigen Sanierungsbedarf für Deutschland abschätzen.“, sagt Michael Hörner vom Institut für Wohnen und Umwelt (IWU). „Eine registerbasierte Datenbank, welche auch zu Forschungszwecken genutzt werden kann, wäre dafür geeignet.“

Ziel des bereits abgeschlossenen Forschungsvorhabens DataNWG ist die Erhebung von energiespezifischen Gebäudedaten und die Zusammenführung in einer Datenbank. Dazu wurden in einer repräsentativen Stichprobe für Gesamtdeutschland Daten zu Nichtwohngebäuden erhoben.

„Die deutschlandweite Verfügbarkeit von digitalen Geobasisdaten hat das Projekt erst möglich gemacht. Nach der Aufbereitung der Daten für das Projekt wurde eine klassische Stichprobenerhebung  zu Strukturen und energetischer Beschaffenheit der Nichtwohngebäude bei Gebäudebesitzern durchgeführt.“, beschreibt Hörner die Forschungstätigkeit. Ist dieser Aufwand notwendig? „Angesichts der volkswirtschaftlichen und klimapolitischen Bedeutung des Bestands der Nichtwohngebäude  ist es den Aufwand wert,. Wir können nun den Zustand und die Sanierungsgeschwindigkeit auch für die Nichtwohngebäude in Deutschland abschätzen.“, erklärt Hörner.

Die Datenbank ist zu Forschungszwecken im Wege des Fernrechnens nutzbar. Weitere Informationen zur „Forschungsdatenbank Nichtwohngebäude 2019“ finden Sie auf der Projektwebseite.

Am 07.04.2022 wurde das Projekt EnEff:Wärme: KNW-Opt - Kalte Nahwärme mit oberflächennahesten Großflächenkollektor in Bad Nauheim von Prof. Dr. John Grunewald (TU Dresden Institut für Bauklimatik) vorgestellt.

Die Präsentation kann unten als PDF heruntergeladen werden.

Warum wir bessere Modelle brauchen: Geothermie, Solar und Wärmepumpe als Säulen der lokalen Wärmeversorgung

(Grunewald, J. & Weiß, D.)

Der Vortrag von Herrn Grunewald und Herrn Weiß gliederte sich in zwei Teile. Zuerst berichtete Herr Grunewald aus den Erfahrungen des Projektes KNW-Opt. Die Stadtwerke Bad Nauheim und ein Konsortium aus Firmen und Forschungseinrichtungen haben ein in dieser Größenordnung einmaliges Pilotprojekt für eine neue netzgebundene Wärme- und Kälteversorgung¹ realisiert. Ein zweilagiger Großkollektor mit 22.000 m² Kollektor-Fläche in Verbindung mit einem 6 km langen Kalten Nahwärmenetz (KNW) dienen der Versorgung von etwa 400 Wohneinheiten. Das am 01.11.2021 in Betrieb gegangene Vollmonitoring umfasst neben den Gebäuden und dem Netz auch das Verhalten des Kollektors mit insgesamt mehreren hundert Messstellen, die in einer zentralen Datenbank erfasst werden. Herr Grunewald stellte die Vorabermittlung der Lastkurven des Quartiers auf der Basis generischer Gebäudemodelle und eine gekoppelte Netz- und Kollektorsimulation vor. Er wies darauf hin, dass die derzeit gängigen Planungstools weder Wirtschaftlichkeit noch Nachhaltigkeit solcher Systeme mit ausreichender Genauigkeit abbilden. Erst durch die Verknüpfung unterschiedlicher Simulationsmodelle wird eine höhere Qualität in der Planungspraxis erzielt und damit die Möglichkeit gegeben, bislang ungenutzte Potenziale im Ausrollen der regenerativen Versorgungskonzepte auszuschöpfen. Herr Grunewald betont dabei: „Es ist wichtig, das Gesamtsystem zu betrachten. Die Gebäude an sich, das Netz und die Energiequellen müssen im Zusammenspiel bewertet werden, um in der Realität nachhaltige und wirtschaftliche Lösungen zu erreichen.“

Im zweiten Teil der EWB-Stunde stellte Herr Weiß seine Erfahrungen in der Umsetzung nachhaltiger Gebäudekonzepte am Beispiel seines eigenen Wohnhauses vor. Dabei konnte er zeigen, wie das Zusammenspiel von PV-Strom, Wärmepumpe und Geothermie zu einer schnelleren Amortisierung der Kosten führt. „Ich nutze die massiven Bauteile als thermische Speicher, um den PV-Strom flexibler zur Deckung meines eigenen Bedarfs einzusetzen. Das senkt meine jährlichen Betriebskosten auf ca. 400,- EUR.“ Herr Weiß ist überzeugt, dass der Gebäudebestand in der Breite klimafreundlich und kostengünstig mit erneuerbaren Energien versorgt werden kann, wenn stärker auf die integrale Planung und die numerische Simulation als Planungsinstrument gesetzt wird. In weiteren F&E-Projekten sollen die gewonnen Ergebnisse wieder auf die Quartiersebene hoch skaliert werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Sanierung im Bestand gelegt, getreu dem Prinzip „Fit für Regenerative geht vor maximaler Einsparung!“

Das Interesse und die Nachfragen der Teilnehmenden waren sehr groß, so dass einige Fragen während der anschließenden Diskussion nicht direkt beantwortet werden konnten. Untenstehend sind die Fragen aus dem Chat zusammengestellt. Sie wurden von Herrn Grunewald und Herrn Weiß nachträglich schriftlich beantwortet. Vielen Dank hierfür an dieser Stelle.

1: https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/e/eneffwaerme-knw-opt-forschungsvorhaben.html

Das Modul 4 der Begleitforschung Energiewendebauen hat am 23.02.2022 von 09 bis 11 Uhr einen Online Workshop zur Datenschutzkonformen Gestaltung im Gebäude- und Quartierssektor organisiert.

Ziel des Workshops war es, den Stand der Konkretisierung datenschutzrechtlicher Anforderungen für digitale Anwendungen im Gebäude- und Quartierssektor vorzustellen. Schwerpunkte waren hierbei die Bestimmung des Personenbezugs und die Umsetzung des Datenminimierungsprinzips. Anhand konkreter Anwendungsfälle wurden verschiedene Anwendungen und Verarbeitungsprozesse durchgespielt und geeignete Maßnahmen zur Datenminimierung vorgestellt. Dabei konnte u.a. aufgezeigt werden, wie anhand der strikten technischen und organisatorischen Trennung von Daten und Identifikatoren für bestimmte Anwendungen das Prinzip der Datenminimierung so effektiv umgesetzt werden kann, dass eine Verarbeitung personenbezogener Daten und damit der Anwendungsbereich der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) von vornherein ausgeschlossen werden kann.

Für eine erleichterte Vermittlung der teils komplexen Zusammenhänge wurde auf im Vorhinein gestaltete visuelle Darstellungen der digitalen Anwendungen und Datenschutzproblematiken zurückgegriffen. Diese sollen nach dem Workshop weiter aufbereitet und gemeinsam mit den sonstigen Erkenntnissen der letzten Monate voraussichtlich Ende April allen Projekten als Teil einer Datenschutz-Übersicht zugänglich gemacht werden.

Der zweite Teil der Veranstaltung wurde für Feedback, Rückfragen und eine offene Diskussion genutzt, wofür ein Miro-Board zur Anwendung kam. Durch das Feedback sollte insbesondere sichergestellt werden, dass alle relevanten Anwendungen und Verarbeitungszwecke in den durch uns gebildeten Falltypen enthalten sind. Des weiteren wurden Fragen und Anmerkungen der Teilnehmenden entgegengenommen sowie Kanäle für zukünftigen Austausch mit einzelnen Projekten geschaffen.

Das Team des Moduls 2 der wissenschaftlichen Begleitforschung Energiewendebauen (BF EWB) hat sich über die hohe Teilnehmendenzahl und die intensiven Diskussionen gefreut!

Unter https://www.energiewendebauen.de/publikationen finden Sie nun die Ergebniszusammenfassung des Fokustreffens. Diese enthält Zusammenfassungen der gehaltenen Vorträge sowie der parallelen Diskussionsgruppen.

Unten finden Sie die Foliensätze der gehaltenen Vorträge.

Am 03.03.2022 wurde das Projekt EnEff:Wärme:KoWa von Frau Prof. Dr. Katharina Gapp-Schmeling von dem IZES gGmbH vorgestellt.

Die Präsentation kann unten als PDF heruntergeladen werden.

Multikriterielle Nachhaltigkeitsbewertung kommunaler Wärmeversorgungsoptionen – Ergebnisse aus dem Projekt KoWa

„Es ist zu wenig, wenn wir nur die Energiewende in unseren heutigen Quartieren umsetzen wollen. Wir müssen schauen, dass die kommunalen Energiewendekonzepte zusätzlich Kriterien einer nachhaltigen Entwicklung entsprechen. “, sagt Prof. Dr. Gapp-Schmeling (IZES gGmbH). „Das Projekt KoWa erarbeitet dazu eine Methodik zur Nachhaltigkeitsbewertung kommunaler Wärmeversorgungskonzepte. Die Unterstützung von kommunalen Akteure und Versorgungsunternehmen bei der Entwicklung von nachhaltigen Wärmeversorgungssystemen steht dabei im Vordergrund.“

Anhand des fiktiven Beispiels von KoWa-Stadt zeigte Prof. Gapp-Schmeling die methodischen Grundlagen und Operationalisierung der Indikatoren für die Nachhaltigkeitsbewertung der THG-Emissionen, Versorgungssicherheit und Konfliktpotential der eingesetzten Ressource. In der Diskussion wurde die Frage aufgeworfen, ob es eine komplett klimaneutrale Wärmeversorgung für Kommunen geben kann. Die Nachhaltigkeitsbewertung für die kommunalen Quartiere des Projektes zeigt, dass es derzeit keine gänzlich klimaneutrale Wärmeversorgung gibt. Dabei wurden die Emissionen unter Berücksichtigung der Vorkette herangezogen. Die Bewertung erfolgt mit Hilfe der GEMIS Datenbank. Die bewerteten Versorgungs­konzepte reichen aber sehr nahe an eine Klimaneutralität.

„Uns hat bei unseren Analysen überrascht, dass Wärmepumpen eher schlecht bei der Nachhaltigkeitsbewertung abschneiden.“, merkt Prof. Gapp-Schmeling in ihrem Vortrag an. „Es ist nicht ganz klar, woran das liegt. Wir versuchen gerade nachzuvollziehen, woran es liegt.“ Die Teilnehmenden der EWB-Stunde vermuteten einen Fehler in den GEMIS Daten oder auch ein schlechteres Abschneiden bedingt durch den strombasierten Betrieb der Wärmepumpen, welcher nicht zwangsläufig an PV gekoppelt ist.

Die Übertragbarkeit der Nachhaltigkeitsbewertung ist prinzipiell möglich aber mit Aufwand verbunden. „Es bedarf eines gewissen Kenntnisstands, um die Nachhaltigkeitskriterien in anderen Konzepten zu integrieren.“, erläutert Prof. Gapp-Schmeling. „Eine Automatisierung ist zu einem gewissen Maße möglich, aber einige Kriterien mit im jeweiligen Kontext individuell angewendet werden. Das betrifft z.B. die Akzeptanz vor Ort, die wir auf Basis von Akteursinterviews ermittelt haben.“

Für die zweite EWB-Stunde im Februar 2022 hat Frau Marlies Wiegand von der Fachhochschule Westküste das Projekt KENBOP vorgestellt.

Die Präsentation können Sie unten als PDF-Datei herunterladen.