„Smart Grids“ für das Quartier Lok.West

Die Gebäude des neuen Quartiers Lok.West in Esslingen am Neckar werden bereits auf die Nutzung eines „Smart Grids“ hin geplant – jedes für sich, aber eingebettet in ein theoretisch jederzeit mögliches, das gesamte Quartier übergreifende, lokale Energienetz.

„Weil es sich bei dem überwiegenden Teil der Gebäude primär um Wohngebäude handelt, ist von einem ähnlichen Verbrauchsprofil auszugehen. Da ist eine Vernetzung von vornherein nicht unbedingt erforderlich“, erklärt Thilo Sautter das Vorgehen. Er ist TGA-Planer und hat mit seinen Kollegen vom Ingenieurbüro EGS-plan GmbH das Energiekonzept von Lok.West erstellt. Wenn später die Gebäude aufgrund von Grundrissen und Wohnfläche doch unterschiedliche Haushaltsstrukturen anzögen oder mehr Gewerbe- und Büroflächen dazu kämen, sei eine Vernetzung auch noch später möglich. Wird also beispielsweise ein Gebäude bevorzugt von Singles und ein anderes von Familien bewohnt oder als Bürofläche genutzt, lässt sich lokal erzeugter Strom zwischen den Gebäuden „verschieben“. Damit kann selbst bei unterschiedlichen Verbrauchsprofilen ein hoher Stromeigennutzungsgrad im Quartier aufrechterhalten werden. Auch benachbarte Bestandsgebäude können auf diese Weise in das Quartierskonzept eingebunden werden.

Geforderte Klimaneutralität

Das neue Quartier Lok.West entsteht auf einer Fläche von 26.500 m². Bis 2022 werden fünf Wohn- und Geschäftsgebäude mit rund 500 1- bis 4-Zimmer-Wohnungen und privaten sowie öffentlichen Grünflächen und Höfen gebaut. Das erste Gebäude, das bis Mitte 2018 fertiggestellt wird, heißt Béla. Es ist das zweitgrößte Gebäude des Quartiers und beherbergt auf etwa 5.600 m² neun Gewerbeeinheiten und 132 Wohneinheiten mit 21 bis 150 m². Geplant, realisiert und später auch verwaltet wird das gesamte Quartier Lok.West vom Saarbrücker Immobilienentwickler RVI.

Eine besondere Herausforderung in der Energieversorgung des Gebäudes Béla resultiert aus der Forderung der Stadt Esslingen, eine 100-%-ige CO₂-Neutralität sicherzustellen. Das lässt sich alleine durch Maßnahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) nicht erreichen. Zwar verfügt das Gebäude zur Minimierung der Wärmeverluste über eine hoch wärmegedämmte Gebäudehülle, um das CO₂-Ziel zu erreichen, muss allerdings lokal Strom erzeugt und vorwiegend im Gebäude genutzt werden. Reicht die lokal erzeugte Energiemenge aus Photovoltaikstrom und BHKW nicht aus, wird das Gebäude durch den Ökoenergieversorger Polarstern mit Ökostrom und Ökogas aus 100 % erneuerbaren Energien versorgt.

Dezentrale Energieversorgung – ein Muss?!

Der Wert von Strom verglichen zu Gas und Öl steigt von Jahr zu Jahr, nicht zuletzt stark bedingt durch die fortschreitende Sektorenkopplung. Gleichzeitig wird die öffentliche Stromversorgung durch die angespannte Netzinfrastruktur mittelfristig immer mehr zum Engpass. Gut gerüstet ist angesichts dieser Entwicklungen derjenige, der selbst Strom erzeugt. Auch deshalb, weil die Energiekosten von lokal erzeugtem Strom verglichen zu Netzstrom kontinuierlich sinken.

Um einen Direktstromverbrauch von nahezu 100 % zu erreichen und einen größtmöglichen Beitrag zur Klimaneutralität zu leisten, ist bei Mehrparteiengebäuden Mieterstrom Voraussetzung, sprich die Versorgung der Mieter mit lokal erzeugtem Strom. Dazu ist bereits in der Planungsphase eine enge Zusammenarbeit von Immobilienbesitzer, TGA-Planer, Architekt, Netzbetreiber und Mieterstrom-Dienstleister zwingend erforderlich.

Im Gebäude Béla wird mit einer PV-Dachanlage mit 260 kW_p  Strom erzeugt. In Verbindung mit einem BHKW mit 70 kW_el sollen bis zu 70 % des Strombedarfs gedeckt werden. Das klingt ambitioniert, gemessen an der Anzahl von rund 780 installierten PV-Hochleistungsmodulen. Erzielt werden soll es vor allem durch Mieterstrom und einen intelligenten Maßnahmenmix mit Lösungen, die ein energiebewusstes Verhalten der Mieter fördern. Ein Batteriespeicher wurde angesichts des hohen Autarkiegrads nicht installiert. Abhängig von den während der ersten zwei bis drei Jahre im laufenden Betrieb erfassten Messdaten ist eine Nachrüstung aber möglich.

Stromfluss im lokalen „Smart Grid“

Der mittels PV-Dachanlage und BHKW vor Ort erzeugte Strom wird zur Versorgung der Mieter und des Gebäudes genutzt. Wird mehr Strom produziert als verbraucht, wird dieser über den Mieterstrom-Dienstleister Polarstern ins öffentliche Netz eingespeist und vergütet. Reicht umgekehrt der vor Ort erzeugte Strom nicht aus, um den Strombedarf zu decken, wird Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen, in diesem Fall wirklich Ökostrom von Polarstern.

Um allen teilnehmenden Mietern den tatsächlich von ihnen verbrauchten Anteil an Lokal- und an Netzstrom zurechnen zu können, ist ein spezielles Mess- und Abrechnungskonzept notwendig. Damit profitieren die Mieter von den Kostenvorteilen der lokal erzeugten Energie. Denn Netzstrom und Lokalstrom werden unterschiedlich mit Netzentgelten, Steuern, Abgaben und Umlagen belastet. Je mehr Lokalstrom ein Haushalt nutzt, umso geringer sind im Vergleich seine Stromkosten.

Für das Mieterstromangebot im Gebäude Béla nutzt der Mieterstrom-Dienstleister Polarstern das Summenzählermodell basierend auf „Smart Metern“. Jeder Haushalt hat einen eigenen Stromverbrauchszähler genauso wie die Energieerzeugungsanlagen, deren Zähler die jeweils produzierte Energiemenge erfassen. Alle Zähler werden am Hausanschluss über den Summenzähler oder auch Zwei-Richtungszähler zusammengeführt. Mieter, die nicht am Mieterstromangebot teilnehmen, werden über einen virtuellen Zählpunkt abgezogen.

Grundsätzlich kann Mieterstrom auch ohne Vernetzung der Energieerzeugungs- und Verbrauchsstellen realisiert werden. Mit Blick auf die Zukunft und den sich hier ergebenden Möglichkeiten, den Direktverbrauch zu erhöhen, ist eine Vernetzung aus prozessualer Sicht jedoch sinnvoll. „Mit der fortschreitenden Sektorenkopplung wird die Verknüpfung von verschiedenen Energieerzeugern und -verbrauchern immer wichtiger“, unterstreicht Thilo Sautter.

Vernetzung der Energietechnik

Das Besondere am Energiekonzept von Lok.West ist sein Fokus auf den einzelnen Haushalt. Seine Vorteile stehen im Mittelpunkt jeder geplanten Maßnahme. Beim Mieterstromangebot geht es beispielsweise in erster Linie darum, die Energiekosten der Mieter zu senken. Nach aktuellem Planungsstand ist mit der im Gebäude installierten Energietechnik eine Einsparung von mindestens 20 bis 25 % verglichen zum Grundversorger möglich.

Ziel des Immobilienentwicklers RVI ist es, Energieversorgung und -verbrauch im Quartier Lok.West kontinuierlich intelligent und erneuerbar zu gestalten. Erreicht werden soll das über ein energiebewusstes Verhalten der Mieter basierend auf den aktuellen Werten von Energieerzeugung und -verbrauch. Informiert werden sie hierüber per Handy-App. „Die Zukunft liegt nicht im Energiesparen durch Automation allein, sondern vielmehr durch Wissenstransfer und Information“, ist Thilo Sautter überzeugt.

Um die benötigten Energieinformationen bereitzustellen, müssen alle Energieerzeugungs- und Verbrauchsdaten sowie Rahmendaten wie zum Beispiel Wetterinformationen in einer Cloud zusammenfließen. Basierend auf diesen Angaben und Prognosen können der optimale Gebäudebetrieb ermittelt und Energieerzeuger und Stromverbrauchsgeräte gesteuert werden. „In einem ,Smart Grid‘, bei dem Energieerzeuger und -verbraucher miteinander vernetzt und mit ,Smart Metern‘ ausgestattet sind, sowie mit integrierten ,Smart Home‘-Geräten, kann der Eigenstromverbrauch und damit die Nutzung von erneuerbaren Energien auf ein neues Level gehoben werden“, freut sich RVI-Geschäftsführer Carsten Buschmann. Es ermöglicht beispielsweise eine Information der Mieter per App wie diese: „Heute scheint ab 11 Uhr die Sonne. Nutze die manuelle Zeiteinstellung der Waschmaschine und lasse sie ab spätestens 12 Uhr im Eco-Modus laufen.“

Im Gespräch ist auch die Errichtung von Stromtankstellen für Elektroautos. Sie könnten bevorzugt bei Stromüberschuss geladen werden. Besteht ein Strommangel, übernehmen sie umgekehrt die Rolle eines Stromspeichers, der entladen wird, um den Strombedarf an anderen Stellen im Gebäude zu stillen. Die Realisierung einer solchen Rückspeisung wird derzeit geprüft.

Ein Zukunftskonzept auch für Bestandsgebäude

Zur Wärmeerzeugung werden im Gebäude Béla ein BHKW und ein Gasbrennwertkessel installiert. Simulationen haben gezeigt, dass im Quartier Lok.West der Einsatz einer Wärmepumpe keinen Vorteil erbringt, sondern sogar zeitweise gegen das BHKW arbeitet. Um Spitzenlastzeiten zu decken, sind Brennwertkessel die derzeit finanziell sinnvollere Lösung. Über die Versorgung mit Ökogas von Polarstern aus 100 % organischen Reststoffen lässt sich das CO₂-neutral gestalten.

Die Energieversorgung mit PV-Anlage, BHKW und Gasbrennwertheizung wurde in der technischen Auslegung bewusst einfach gehalten. „Anstatt ein komplexes und damit in der Praxis meist störanfälligeres Energiekonzept zu realisieren, setzen wir auf etablierte Energieerzeuger, die wir dann aber über ein ,Smart Grid‘ vernetzen“, erklärt Thilo Sautter. Damit ist das Gebäude Béla ein gutes Beispiel dafür, dass solche zukunftsweisenden Hausnetze genauso innerhalb eines Bestandsgebäudes möglich sind und sich auch Gebäude in Bestandsgebieten miteinander vernetzen lassen.