Smartes Eco-Quartier

14.08.2020 – In einer Ressourcenschutzsiedlung im Rheinischen Revier soll ein mit Windstrom gespeistes Energienetz die Gebäude temperieren. Zudem kommt das Faktor-X-Prinzip für ressourceneffizientes Bauen zum Tragen.

Für das Rheinische Braunkohlerevier stellt der Kohleausstieg eine enorme strukturpolitische Herausforderung dar. Zugleich bietet sich für das Bergbaurevier in der Kölner Bucht die Chance, zur europäischen Modellregion für Energieversorgungs- und Ressourcensicherheit zu werden und ein darauf ausgerichtetes attraktives Lebensumfeld zu schaffen. Vor diesem Hintergrund wurden 2015 die ersten Überlegungen zur Baugebietsentwicklung im Bereich der „Ressourcenschutzsiedlung Bedburg-Kaster“ angestellt. Die Stadt Bedburg und die RWE Power AG entwickeln mit mehreren Partnern, darunter die innogy, am Rande des früheren Tagebaus Garzweiler I auf rund 6 Hektar ein Wohngebiet mit etwa 130 Wohneinheiten mit dem Ziel optimaler Ressourcen- und Energieeffizienz.

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Die Ressourcenschutzsiedlung ist als Wohngebiet mit etwa 130 Wohneinheiten mit dem Ziel optimaler Ressourcen- und Energieeffizienz geplant. Grafik: iStock.com/elenabs

LowEx-Wärmenetz

innogy SE plant für die Ressourcenschutzsiedlung ein sektorenübergreifendes Quartierskonzept, das die Bereiche Strom, Wärme, Kühlung, Mobilität und Digitales miteinander verzahnt. Für die Wärmeversorgung sorgt die Energiezentrale am Eingang des Quartiers: Zwei stromseitig betriebene zentrale Wärmepumpen mit einer thermischen Leistung von jeweils rund 100 Kilowatt (kW) stellen die Energie für das Wärmenetz bereit. Unterstützt werden sie durch Abwärmetauscher, die im Hauptabwasserkanal installiert werden. Rund um die Energiezentrale ist zudem ein Erdwärmekollektorfeld (ca. 400 m²) vorgesehen, das als dritte natürliche Wärmequelle dienen soll.

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In der Ressourcenschutzsiedlung wird ein sektorenübergreifendes Energiekonzept umgesetzt. Grafik: innogy SE

Die zentrale Einheit der Wärmeerzeugung verteilt die Energie zu den einzelnen Häusern über ein sogenanntes LowEx-Wärmenetz. „Im Unterschied zu konventionellen Wärmenetzen, die mit mindestens 60 bis 80 Grad Celsius im Vorlauf betrieben werden, arbeitet das LowEx-Wärmenetz mit sehr niedrigen und gleitenden Vorlauftemperaturen“, berichtet Katja Uecker, Referentin Teilbetrieb City Energy Solutions Germany bei innogy SE. Diese betragen im Kühlbetrieb ca. 15 Grad Celsius und während der Heizperiode etwa 45 Grad Celsius. Zum einen führe dies, so Katja Uecker, zu geringen Energieverlusten, zum anderen könne die „verlorene“ Energie in den Sommermonaten für die Kühlung eingesetzt werden. „So besteht über das LowEx-Wärmenetz die Möglichkeit der indirekten Temperierung dieser Häuser, sofern sie über eine Flächenheizung verfügen.“

„Das Herzstück bei der sektorenübergreifenden Steuerung ist das sogenannte digitale Quartiersmanagement.“
Katja Uecker, Referentin Teilbetrieb City Energy Solutions Germany, innogy SE

Das Wärmenetz wird direkt mit den Heizungen in den Häusern verbunden sein. Außerdem wird in jedem Haushalt eine zusätzliche Übergabestation vorzufinden sein, an der eine kleinere Wärmepumpe mit 8 kW Leistung für die Warmwasseraufbereitung, eine Frischwasserstation und ein separater Pufferspeicher angeschlossen sind.

Direkte Anbindung an den lokalen Windpark

Die zentralen Erzeugungseinheiten sollen primär aus einer Windenergieanlage gespeist werden. Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung des bestehenden lokalen Windparks Königshovener Höhe. Ende 2021 sollen fünf Windkraftanlagen hinzukommen, davon soll eine direkt an die Ressourcenschutzsiedlung angeschlossen werden.

Die vorgesehene Leistung beträgt etwa 5,7 Megawatt, die Anlage soll durchschnittlich 17 Gigawattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Da die Siedlung nur einen geringen Anteil der Strommenge benötigt, wird eine beinahe autarke Stromversorgung ermöglicht, inklusive Befreiung von Netzentgelten. „Zusätzlich untersuchen wir gerade, ob wir PV-Anlagen im Quartier errichten. Wir planen derzeit, dass auf der Energiezentrale Solarmodule platziert werden und wir gehen stark davon aus, dass auch die Mehrfamilienhäuser auf diese Form der Energieerzeugung zurückgreifen werden“, blickt Katja Uecker voraus. „Die Idee ist, dass der Solarstrom in erster Linie dem Eigenbedarf dienen soll. Der Überschuss soll dann dem Quartiersnetz zur Verfügung gestellt werden. Dies stärkt auch den Gemeinschaftscharakter, wenn die Energie vor Ort erzeugt und bereitgestellt wird.“

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Über das digitale Quartiersmanagement werden Erzeuger und Verbraucher intelligent miteinander vernetzt. Grafik: innogy SE

Hohe Energieautarkie

Innerhalb der Energieanlage wird neben den Wärmeanlagen die Übergabestation zur Windkraftanlage sowie ein Trafo und ein Batteriespeicher verbaut sein. Letzter wird über eine Kapazität von 220 bis 250 Kilowattstunden verfügen und soll ebenfalls zur hohen Energieautarkie beitragen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt rechnet man mit einer 90%-igen Autarkie, die laut Katja Uecker aber durchaus noch höher ausfallen könnte. Zusätzlich benötigter Residualstrom soll als 100-prozentiger Grünstrom aus dem öffentlichen Verteilnetz bezogen werden. Im ersten Quartal 2021 plant die innogy, mit der Erschließung der Versorgungsleitungen zu beginnen. Dann sollen die ersten Ringleitungen für das Wärme- und Stromnetz und das FTTB-Netz gelegt werden. Die Energiezentrale soll ebenfalls noch vor dem Bau der ersten Häuser fertiggestellt sein.

Des Weiteren ist vorgesehen auf dem öffentlichen Quartiersparkplatz ein bis zwei Ladesäulen mit jeweils zwei Ladepunkten mit 22 kW für E-Carsharing aufzustellen, wobei das Betreibermodell noch ausgestaltet werden muss. Für private Ladelösungen sei das Netz ebenfalls ausgelegt.

Digitales Quartiers-Management

„Das Herzstück bei der sektorenübergreifenden Steuerung ist das sogenannte digitale Quartiersmanagement“, erklärt die innogy-Referentin. Dabei sollen alle relevanten Erzeuger und Verbraucher miteinander vernetzt werden. Als Quartiersbetreiber wolle man die Energieströme im laufenden Betrieb kontinuierlich optimieren und steuern, beispielsweise im Falle hoher Strompreise die günstigere Windenergie in einem in der Energiezentrale befindlichen Batteriespeicher zwischenspeichern oder die Wärmepufferspeicher beladen oder auch die E-Fahrzeuge als Speicher nutzen. Weiterhin könnte die innogy während der Arbeits- oder Urlaubszeiten der Quartiersbewohner die dezentralen Wärmepumpen gezielt abschalten, um so zusätzliche Lasten vom Netz zu nehmen. „Ziel der digitalen Steuerung ist es, dass wir eventuelle Ausfälle schon bemerken und beheben, bevor es den Bewohnern auffällt“, fasst Katja Uecker zusammen.

Das Faktor-X-Prinzip

Aus städtebaulicher Perspektive erfolgt der Grundausbau für Straßen, Kanal und Entwässerung ab August dieses Jahres. Die Bebauungsphase soll im Frühjahr 2021 starten, die Fertigstellung der Siedlung ist für Anfang 2023 geplant. „Die Klimaschutz-Thematik wurde in diesem Projekt von Anfang an mitbedacht und entsprechend des Faktor-X-Gedankens zügig zum Ressourcenschutzgedanken ausgeweitet“, berichtet Dr. Jasmin Matros, Projektentwicklerin Liegenschaftsprojekte bei RWE Power.

Der Energiekonzern hatte in der Vergangenheit bereits einige Faktor-X-Siedlungen im Rheinischen Revier realisiert, die Siedlung in Bedburg-Kaster ist indes die erste Siedlung dieser Art außerhalb des Indelandes. Dr. Jasmin Matros: „Beim Faktor-X-Prinzip nimmt man den ganzen Lebenszyklus von Ge-bäuden in den Blick. Ziel ist es, Ressourcen beim Häuserbau durch den Einsatz CO2-armer oder recycelter Materialien einzusparen. Dass der Bauträger von Anfang an involviert ist, sich bei den Baukonstruktionen dem ressourcenschonenden Konzept verpflichtet und diese seriell umsetzt, ist ein Novum bei einem Faktor-X-Projekt“, erklärt die Projektentwicklerin. Ketten- und Reihenhäuser, mehrgeschossige Wohngebäude sowie Einzel- und Doppelhäuser, alle mit begrünten Flachdächern, bilden abwechslungsreich durchmischte Siedlungsräume.

Die Ressourcenschutzsiedlung in Bedburg-Kaster ist Teil des SmartQuart-Projekts (www.SmartQuart.energy) im Programm „Reallabore der Energiewende“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Bis Ende 2024 wird SmartQuart neue Lösungen für die Planung, die Errichtung und den Betrieb energieoptimierter Quartiere erarbeiten. Zentral ist der Austausch von Energie und die intelligente Vernetzung innerhalb und zwischen den Quartieren – neben Bedburg sind dies die Städte Kaisersesch in Rheinland-Pfalz sowie Essen im Ruhrgebiet. Ziel ist es, dass sich die smarten Quartiere nahezu vollständig klimaneutral mit Energie versorgen. (ds)

innogy SE
Katja Uecker
katja.uecker@innogy.com
www.iam.innogy.com

 

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