Monitoring im Überlinger Quartier Hildegardring/Schättlisberg

Zum Nachweis der Klimaneutralität des Quartiers Überlingen wurde ein Messkonzept erarbeitet, welches eine vollständige messtechnische Bilanzierung aller Energieströme der Erzeugung (zentrale Energieversorgung, PV-Flächen, etc.) und der Verbraucher (Strom- und Wärmeverbrauch der Gebäude) innerhalb des Quartiers ermöglicht.

Für die zentrale Wärmeversorgung des Quartiers wurden in der Energiezentrale ein Hackschnitzel-Heizkessel, zwei Gaskessel und ein gasbetriebenes Blockheizkraftwerk BHKW zur kombinierten Wärme- und Stromerzeugung umgesetzt. Unterstützt werden diese Wärmeerzeuger durch ein Freiflächen-Solarthermiefeld mit Wärmespeicher. Im Bereich der Quartierserweiterung wurde ein 3-Leiter-Wärmenetz errichtet. Hierbei dient der Rücklauf aus den Bestandsgebäuden als Wärmequelle für die Niedertemperatur-Heizflächen im Neubau. Lediglich zur Trinkwarmwasserbereitung bzw. zur Spitzenlastabdeckung sind die Neubauten an den Vorlauf (hohes Temperaturniveau) des Wärmenetzes angeschlossen.

Im Bereich der Wärmeerzeuger werden jeweils die eingesetzten Endenergiemengen (Gas, Holzhackschnitzel), die abgegebenen Wärmemengen sowie die elektrischen Hilfsenergieverbräuche für Pumpen und Regelungen erfasst. Beim BHKW wird zusätzlich die erzeugte Strommenge gemessen. Die Be- und Entladung sowie die Temperaturschichtung im Wärmespeicher des Solarthermiefeldes werden erfasst und die Wärmemenge an der zentralen Einspeisung ins Wärmenetz gemessen.

Messstellenübersicht Solarthermiefeld und Energiezentrale im Demonstrationsgebiet Überlingen. © Fraunhofer IBP.

Eine vollständige messtechnische Bilanzierung der Wärmeverluste im Wärmenetz ist aufgrund der offenen Ringstruktur des bestehenden Wärmenetzes nicht möglich. Zur Bewertung der Wärmeverluste über das Netz wurden an der gebäudeweisen Übergabestation (Bestand und Neubau) Wärmemengenzähler mit M-Bus-Schnittstelle vorgesehen. Hierdurch können ergänzend auch Vor-und Rücklauftemperaturen sowie der Massenstrom erfasst werden. Im Neubau wurden je Übergabestation 2 separate Wärmemengenzähler für den Hochtemperatur- und Niedertemperaturanschluss vorgesehen. Hierdurch kann abschätzend ein mittleres Temperaturniveau in den Leitungen des Wärmenetzes ermittelt werden.

Der 1. Bauabschnitt der Quartierserweiterung Schättlisberg besteht aus 6 Geschosswohnungsbauten (Haus 9 bis Haus 14). Die Gebäude wurden in zwei Gruppen an das 3-Leiter-Wärmenetz angeschlossen. Das Haus 9 und 10 werden dabei über eine gemeinsame Wärmeübergabestation versorgt. Die Häuser 11 bis 14 sind ebenfalls über einen gemeinsamen Hausanschluss angeschlossen.

An den Fernwärmeanschlüssen wurde jeweils ein Wärmemengenzähler für den Hochtemperatur- und einer für den Niedertemperaturanschluss (Rücklauf aus den Bestandsgebäuden) eingebaut. Darüber hinaus werden die Be- und Entladewärmemengen des Trinkwarmwasserspeichers und die elektrischen Hilfsenergieaufwendungen in der Heizungszentrale erfasst.

Im 1. Bauabschnitt wurde ein detaillierteres Monitoring als Datengrundlage für die Quartiers-App umgesetzt. Ergänzend zu den gebäudezentralen Messzählern, werden in diesen beiden Häusern wohnungsweise Verbrauchswerte für die Beheizung und den Warm- und Kaltwasserverbrauch erfasst. Zusätzlich ist je Wohnung eine Messstelle für die Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte in einem exemplarisch ausgewählten Raum umgesetzt.

Die Neubauten der BGÜ wurden mit PV-Anlagen und einem zentralen Batteriespeicher ausgestattet. Das Unternehmen Polarstern übernimmt hierbei die Stromabrechnung gemäß dem Mieterstrommodell. Die Daten werden dem Projekt über eine Datenschnittstelle zu dessen Datenbank zur Verfügung gestellt. Ursprünglich war geplant, alle Messdaten über eine Schnittstelle mit anonymisierter Datenabfrage zur Verfügung zu stellen, dies konnte aus technischen Gründen jedoch nicht umgesetzt werden. Daher können wohnungsweise Messwerte (personenbezogene Daten) trotz Datenschutzvereinbarung aktuell nur bei Wohnungen mit Zustimmung der Nutzer zur Datenverarbeitung in der Quartiers-App abgerufen werden. Diese werden dann über eine Pseudonymisierung (vertrauliche Zuordnung von Wohnungsnummer und Messwert) in der zentralen Messdatenbank gespeichert.

Der 2. und 3. Bauabschnitt der Quartierserweiterung Schättlisberg besteht aus den Häusern 51 bis 8. Im Haus 8 befinden sich ein Café und ein Gemeinschaftsraum, welche im Rahmen des Monitorings separat betrachtet werden. Wie im 1. Bauabschnitt werden auch diese Gebäude je Bauabschnitt über einen gemeinsamen Fernwärme-Hausanschluss das 3-Leiter Wärmenetz versorgt und mit einer PV-Anlagen inkl. einem Batteriespeicher ausgestattet. In diesen beiden Bauabschnitten wurde nur ein vereinfachtes energetisches Monitoring zur Erfassung der Verbräuche je Bauabschnitt und zu den Sondereinheiten vorgesehen.

Zur Messung der Klimadaten im Quartier ist auf einem der Gebäude eine Wetterstation installiert. Im Einzelnen werden die Außenlufttemperatur, die Außenluftfeuchte, Globalstrahlung (horizontal und vertikal in Südausrichtung) sowie die Windgeschwindigkeit und Windrichtung gemessen.

Bearbeitungsstand

Bis zum Ende der Projektlaufzeit wurden aus der Wärmezentrale und aus dem Wärmenetz nur ein Teil der gemäß Messkonzept vorgesehenen Datenkanäle an die zentrale Messwerterfassung regelmäßig verschickt. Auch die Einbindung der Messwerte aus dem 1. Bauabschnitt war noch nicht vollständig abgeschlossen, da es bei der Einbindung der M-Bus-Gateways immer wieder zu einzelnen Problemen bei der Datenübertragung kam. Die Einbindung der Messpunkte aus dem 2. und 3. Bauabschnitt wurde vorbereitet, konnte jedoch innerhalb der Projektlaufzeit nicht mehr umgesetzt werden. Aus diesen Gründen war eine Überprüfung der Plausibilität der Messwerte nur teilweise möglich, eine Überprüfung der Vollständigkeit der Messwerte konnte nicht durchgeführt werden.

Bereits erhältliche Projektergebnisse

Messkonzept für das Überlinger Quartier