ZED bemüht sich anhand des Modifizierens der drei Variablen Energieeffizienz, soziale Verträglichkeit und Nachhaltigkeit um eine Antwort auf die Frage, wie eine zukunftsfähige Quartiersversorgung aussehen sollte. Die Antwort ist den beiden fördernden Ministerien 16 Mio. Euro über fünf Jahre wert. Wie gesagt, anzustreben ist die thermische und elektrische Null-Emissions-Energieversorgung eines bestehenden Wohnquartiers. ZED gehört zu den sechs Leuchtturmprojekten des Programms „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“. Im Prinzip entsteht ein Reallabor. Nur vermeiden in diesem Zusammenhang BMBF und BMWi den Begriff „Reallabor“, weil sie mit diesem Titel 20 weitere Quartiersanalysen beliehen haben, mit einer etwas anderen Schwerpunktsetzung, und deshalb zur Unterscheidung bei ZED nebst den fünf Geschwistern von „Leuchtturmprojekten“ sprechen.
Konzept mit Rücklauf-Wärmepumpen
Nach einem Ausscheidungsprozess blieben in Zwickau schließlich zwei Alternativen übrig, eine zentrale und eine dezentrale Variante. Die präsentieren die Projektanten den beiden Ministerien im Sommer 2021 in Berlin. Dann folgt die Evaluierung gegenüber dem Benchmark, der bestehenden Gasheizung. Die Projektbezeichnung zentral und dezentral trifft nicht genau den Kern. In beiden Fällen geht die Versorgung von einer Energiezentrale mit Energiering aus, nur dass in dem einen Konzept der Energiering alleine die Gebäude beliefert, er im anderen Konzept dagegen von dezentralen regenerativen Wärmeerzeugern unterstützt wird.
Zur zentralen Variante: Ausgangspunkt ist eine Technikzentrale mit Großwärmepumpen, über die der städtische Fernwärmerücklauf fließt. Das betrachtete Versorgungsgebiet in Marienthal hängt nicht am kommunalen Fernwärmenetz. Wie schon erwähnt, beheizt Erdgas dieses Quartier. Der lokale Energieversorger und Partner des Projekts, die Zwickauer Energieversorgung GmbH, schlug vor, den Rücklauf mit den Wärmepumpen auf Vorlauftemperatur für einen Nahwärmering Marienthal „hochzuspannen“. Damit verzichtet dieser Entwurf im Moment auf die direkte Nutzung von erneuerbarer Energie, wird aber später von dem angestrebten Ersatz der fossilen Wärmeversorger im städtischen Fernheizwerk durch eine nachhaltige Großfeuerung profitieren. Die Rücklauftemperatur im städtischen Netz beträgt um die 50 °C. Durch eine moderate Anhebung auf 70 bis 80 °C mindert sich der Strombedarf der Wärmepumpen.
Satelliten zur Unterstützung
Gedacht ist an drei Aggregate mit einer Leistung von insgesamt 1.600 kW. Diese drei Maschinen sollen einen zentralen Speicher beladen, der kurzzeitige Spitzen abdeckt. Dadurch sinken sowohl die Taktzahlen der Wärmepumpen (Lebensdauer) als auch die notwendige Leistung. Schon bei einem Speichervolumen von ca. 200 m3 reichen 1.200 kW aus, um den Wärmebedarf des Quartiers zu sichern. Das hat die TU Chemnitz, Professur für Technische Thermodynamik, errechnet. In einer Annuitätsrechnung variierte sie Leistung und Speichervolumen, um so mit Blick auf die Sozialverträglichkeit die günstigsten Wärmegestehungskosten zu ermitteln. Demnach sind eher kleinere als größere Speichervolumina in Kombination mit größeren Wärmepumpenleistungen wirtschaftlich. Diese Betrachtung berücksichtigt allerdings nicht die Versorgungssicherheit. Die TU rät deshalb zu doch etwas größeren Wärmespeichern.
Die zweite Variante eines Konzepts für die lokale Wärmewende baut auf einen hohen Anteil regenerativer Energiequellen, wie Photovoltaik, Geothermie und auch Abwärme, auf. Das Wohnareal wird deshalb in mehrere Versorgungsinseln aufgelöst, die je nach der Vor-Ort-Situation und den baulichen Gegebenheiten größere oder kleinere Speicher zur Beladung mit regenerativer Energie, zusätzlich zur Zentralversorgung, erhalten. Sven Leonhardt meint damit: „Wir können mit diesen dezentralen Nahwärmenetzen flexibel auch auf die Gebäudeorientierung reagieren. Für PV und Solarthermie müssen nun mal die Dachflächen der Sonne zugewandt sein. Solche Faktoren entscheiden mit über die Größe der Inseln und ihrer Speicher. Oder: Welche Leistung gibt das Geothermiefeld her und wie viele Haushalte kann ich wirtschaftlich anschließen? Die Dezentralität gestattet eine hohe Flexibilität.“
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