Europas grösstes Netto-Nullenergie-Gebäude

Das seit 2017 betriebene «Rathaus im Stühlinger» der Stadt Freiburg (DE) ist das europaweit grösste öffentliche Netto-Nullenergiegebäude. Das Gebäude soll in der Jahresprimär-Energiebilanz genauso viel Energie zur bereitstellen, wie es selbst benötigt. In einem Forschungsprojekt unterstützt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das Monitoring des Verwaltungsgebäudes. Vor dem Hintergrund steigender fluktuierender Stromeinspeisung wurden auch Konzepte für einen netzdienlichen Betrieb erarbeitet.

Das nach dreijähriger Bauzeit fertiggestellte Rathaus bietet Platz für 840 Mitarbeitende. Mit einer Nettogrundfläche von 22 650 m2 ist das Verwaltungsgebäude das europaweit grösste «Nullenergiegebäude». Für die Energiegewinnung wird die gesamte Gebäudehülle genutzt: Photovoltaik (PV) ist unter anderem in die Fassade integriert. Auf dem Dach befinden sich zusätzlich PV-Module und Hybridkollektoren (photovoltaisch-thermische Kollektoren – PVT) zur gleichzeitigen Bereitstellung von elektrischem Strom und Wärme. Die Heizung basiert auf zwei Grundwasser-Wärmepumpen, gekühlt wird über einen Grundwasser-Wärmetauscher. Heizung und Kühlung erfolgen energieeffizient über Flächensysteme, Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung bilden das Belüftungskonzept.

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In die Fassade des Rathauses im Stühlinger in Freiburg sind Vertikale PV-Lamellen als Verschattungs­elemente integriert.
 

»Für Gebäude dieser Grössenordnung ist eine ausgeglichene oder positive Jahresenergiebilanz eine Herausforderung, da ein Gebäude je grösser desto kompakter ist. Daher sinkt die zur lokalen Energiegewinnung über Photovoltaik verfügbare Hüllfläche im Verhältnis zur Nutzfläche. Das Rathaus im Stühlinger zeigt, dass dies trotzdem gelingen kann«, sagte Dr. Peter Engelmann, der das Projekt am Fraunhofer ISE leitet.

Das vierjährige Forschungsprojekt «Rathaus Freiburg – Netzdienliches Netto-Nullenergie-Bürogebäude», wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Das Fraunhofer ISE hat gemeinsam mit den Projektpartnern badenova, DS-Plan GmbH und Stadt Freiburg Werkzeuge zur Planung und Erfolgskontrolle des Plusenergiegebäudes eingesetzt und weiterentwickelt. Während der Betriebszeit werden die dynamischen Lastprofile von Bedarf und Erzeugung optimiert. Im ersten vollen Betriebsjahr 2018 wurde das Energieziel fast erreicht. 

Gebäude als dezentrale Kraftwerke

Durch den Ausbau dezentraler erneuerbarer Energiesysteme nimmt der Anteil der fluktuierenden Energie aus Solar- und Windkraftanlagen zu. Gleichzeitig erfolgt eine zunehmende Elektrifizierung der Wärmeversorgung (über Wärmepumpen) und Mobilität (Elektrofahrzeuge). Dies stellt erhöhte Anforderungen an die Stabilität der Stromnetze. Gebäude mit eigener Stromerzeugung speisen als «dezentrale Kraftwerke» überschüssigen Strom ein. Sie können ihren Strombezug zur Wärme- und Kältebereitstellung aber auch an die Netzbedürfnisse anpassen und damit eine netzdienliche Rolle spielen.

In verschiedenen Forschungsprojekten untersuchen und entwickeln die Experten die Anforderungen aus der Bedarfsdeckung im Gebäude (maximale Effizienz, Komfort) und die Herausforderungen eines auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystems. Zu berücksichtigen sind die maximale Flexibilität als auch die Stabilität und Qualität der Versorgungsnetze. Führungsgrössen für die Flexibilität können ökologischer Art sein (aktuelle Zusammensetzung der Stromerzeugung), ökonomische Anreize (dynamische Preise) oder die Vermeidung von Netz-Engpässen.

 

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Veranstaltungshinweise


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Quelle+Bilder: Fraunhofer ISE

 

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