Deutschlandpremiere für gebäudeintegrierten Kaltwasserspeicher

Das Heizen oder Kühlen von Gebäuden verursacht in Deutschland etwa 40 Prozent des gesamten Energieverbrauchs. Um Innenräume auf 20 Grad Celsius aufzuheizen oder abzukühlen, werden oft fossile Energieträger, wie Erdgas oder Kohle eingesetzt. Doch regenerative Energiequellen werden zunehmend interessant.

Eines der jüngsten Beispiele energieeffizienten Bauens ist das neue Laborgebäude des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Feiburg. Von außen ist es dem sechsgeschossigen Haus nicht anzusehen, welche energietechnische Meisterleistung tief in seinem Inneren verborgen ist. Gemeint ist Deutschlands erster gebäudeintegrierter Kaltwasserspeicher. An seiner Entwicklung maßgeblich beteiligt war auch die Professur Technische Thermodynamik der Technischen Universität Chemnitz.

„Dieser 500 Kubikmeter große unterirdische Speicher ist das Herzstück eines modernen Kälteversorgungssystems. Das Gebäude- und Versorgungskonzept ist von Fraunhofer ISE und Obermeyer Planen und Beraten geplant worden. Die Weiterentwicklung der Speichertechnologie kommt aus Chemnitz“, sagt Dr. Thorsten Urbaneck, Bereichsleiter „Thermische Energiespeicher“ an der Professur.

„Dieser Speicher, der sich im Untergeschoss des Laborgebäudes befindet, versorgt die Versuchs- und Produktionsanlagen, Laborräume und der Rechenzentren mit Kälte in einem Temperaturbereich von 16 bis 20 Grad Celsius, was relative hohe Temperaturen sind, aber erhebliche Vorteile bringt“, ergänzt Dr. Doreen Kalz von Fraunhofer ISE. Dadurch kann man Außenluft zur Kühlung viel stärker einsetzen. „Weiterhin ermöglicht der Speicher die installierte Kälteleistung zu reduzieren und die Wärmepumpe energetisch effizient und somit auch wirtschaftlich zu betreiben“, versichert Urbaneck.

Nachts sinkt der Kältebedarf, die Kältemaschine oder die Rückkühleinrichtung können dann für einen ausreichenden Vorrat von Kaltwasser für den Folgetag bereitstellen. Da aus baulichen Gründen der unterirdische Speicher nur fünf Meter hoch ist, mussten die Wissenschaftler und Bauplaner ein spezielles Be- und Entladesystem entwickeln. Weiterhin lösten die Projektbeteiligten bauphysikalische und anlagentechnische Probleme, weil das Speichertragwerk komplett aus Beton besteht und Bestandteil des Laborgebäudes ist.

Der Kaltwasserspeicher kann im Wärme- und Kälteversorgungskonzept des Gebäudes unterschiedlich betrieben werden. Im freien Kühlbetrieb speichert er Kälte, die aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann. Bei der maschinellen Kälteerzeugung gibt es einen Wärmepumpen- und einen Kältemaschinenbetrieb. In den drei Betriebsarten schafft der Speicher eine redundante Kälteversorgung für die sensible Prozesstechnik des gesamten Laborgebäudes. Über diese flexible Betriebsweise und das moderne Gebäudekonzept wird eine erhebliche Reduktion des Primärenergiebedarfs angestrebt.

Der Laborneubau in Freiburg dient im Projekt „LowEx: Bestandsgewerbebauten (Niedrig-Exergie Wärme- und Kälteversorgungskonzepte für Bestandsgewerbebauten)“ als Demonstrations- und Entwicklungsobjekt. Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Wichtige Grundlagen für die Entwicklung des gebäudeintegrierten Kaltwasserspeichers legte Urbaneck übrigens 2003. Damals plante er gemeinsam mit der Stadtwerke Chemnitz AG (heute: eins energie in Sachsen GmbH und Co. KG) den ersten Kurzzeit-Großkältespeichers Deutschlands an der Georgstraße in Chemnitz. Er beinhaltet etwa 3,5 Millionen Liter kaltes Wasser und versorgt seit 2007 viele Abnehmer der Stadt über ein 4,5 Kilometer langes Rohrsystem mit Fernkälte – darunter die Oper, Museen, Einkaufszentren und die Technische Universität. Diesem Pilotprojekt, das noch heute von Urbaneck betreut wird, folgten mittlerweile weitere Speicher, beispielsweise in Biberach. Auch am entstehenden Flughafen Berlin Brandenburg setzt man auf Kaltwasserspeicher aus Chemnitz.

Weitere Informationen zum Kaltwasserspeicher erteilt Dr. Thorsten Urbaneck, Professur Technische Thermodynamik, Telefon 0371 531-32463, E-Mail thorsten.urbaneck@mb.tu-chemnitz.de. Zum gesamten Gebäude- und Energiekonzept des Laborgebäudes gibt Dr. Doreen Kalz vom Fraunhofer ISE, Telefon 0761 4588-5403, E-Mail doreen.kalz@ise.fraunhofer.de, gern Auskunft.