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) 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. 600 Wohneinheiten 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, gespeist über ca. 150 Meter tiefe Erdsonden (Mehr dazu unten).

Details beim derzeitigen Planungsstand

Im Strombereich gibt es bei einem suffizienten Verbrauch von 700 kWh pro Person bei 1.000 Personen einen Haushaltsstrombedarf von 700 MWh (eine MWh = 1.000 kWh). Dazu kommen grob geschätzt 150 MWh für die Gemeinschaftsnutzungen (Wegebeleuchtungen, Aufzüge, usw.), die E-Mobilität-Ladestationen und die Gewerbezwecke, außerdem beim geplanten Wärmekonzept weitere rund 260 MWh Strom, zusammen also ca. 1.110 MWh pro Jahr. Die geplanten PV-Anlagen werden jährlich ca. 1.300 MWh Strom produzieren. Das bedeutet, dass in der Jahresbilanz im ecovillage kronsberg mehr Strom erzeugt als für Stromnutzungen und Heizung/Warmwasser und E-Mobilitäts-Ladestationen verbraucht wird – eine Sensation für solch ein großes Quartier! Unter Einbeziehung eines Batteriespeichers lassen sich ca. 55 % 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 bedeute, dass er nachweislich bilanziell aus konkret nachgewiesenen regenerativen Anlagen kommt. Dies steht im Gegensatz zu „grauem“ Ökostrom ist, der nach Energieeinspeisegesetz ins deutsche Stromnetz eingespeist wurde und daher dann als „Mischstrom“ nicht eindeutig bilanziert werden kann.

Strombedarf

Haushaltsstrom

700 MWh

Gemeinschafts- und Gewerbestrom
und E-Mobilität

150 MWh

Heizung und Warmwasser

260 MWh

Gesamt: 1.110MWh

Stromlieferung

Eigene PV-Produktion

1.300 MWh

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

600 MWh

Heizung und Warmwasser

260 MWh

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

510 MWh

Überschuss als Energie-Plus-Quartier

190 MWh

Im Wärmebereich

haben die Gremien der ecovillage-Genossenschaft auf Basis einer umfangreichen Machbarkeitsstudie für ein Nahwärmenetz mit einem Erdwärmesonden-Feld als Wärmequelle entschieden. Das Erdsondenfeld umfasst 96 Bohrungen 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. Bockheizkraftwerken niedrigen Wassertemperatur der Name „kaltes“ Nahwärmenetz). Bei den einzelnen Häusern wird die Temperatur dann mit elektrischen Wärmepumpen 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 Häuern 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 1.135 MWh pro Jahr für 48 Mehrfamilienhäuser und 70 Tiny Häuser mit insgesamt ca. 600 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 und unterschreiten somit die Anforderungen für eine staatliche KfW-Förderung deutlich. Bei den 70 mobilen Tiny Häusern gehen wir von 100 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
  • Kostengünstigste Variante
  • Erzeugt keine Geräuschemissionen und keine Rauchgase und erfordert keine Brennstofftransporte
  • Koppelt Stromerzeugung und -speicherung an die Wärmegewinnung, da eigener PV-Strom und ggf. 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, für die man erhebliche Fördergelder bekommt.
  • 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.

Zum Schluss:

Das Energiekonzept ist für ein so großes Wohnquartier in einer Stadt ökologisch vorbildlich, ja vielleicht in Europa einmalig. Denn andere Projekte betrachten in der Regel nur den Strom- oder den Wärmebereich und nie 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 190 MWh Überschuss in der Bilanz werden wir jedoch voraussichtlich in jedem Fall bilanziell mindestens klimaneutral sein.