Energieeffizienzsteigerung durch die klimaangepasste, synergetische Nutzung von innovativem Energie- und Regenwassermanagement für das Stadtquartier ecoSquare (rain2energy)

Kurzbeschreibung des Verbundprojekts

Für das entstehende Bamberger Stadtquartier ecoSquare wird eine regenerative thermische Versorgung über ein komplexes kaltes Nahwärmenetz mit Wärmepumpen konzipiert. Ziel ist die thermische Aktivierung der drei, insgesamt ca. 150 m3 großen Regenwasserzisternen, denen je nach Bedarf Wärme entzogen bzw. zugeführt wird. Diese Doppelnutzung der Zisternen ist der neuartige Ansatz eines Multifunktions-Wärmespeichers (systemdienlicher Pufferspeicher und Langfristspeicher) im Quartiersmaßstab auf Niedertemperaturniveau (Low-Ex). Um das Potential auszuschöpfen, ist eine Flexibilisierung der MSR-Technik durch prädiktive Regelungsstrategien zu entwickeln, die mit Wetterprognose, Wärme-/Kältelastprofilen sowie dem Regenwassernutzungsprofil ein intelligentes Speichermanagement ermöglicht.

Die Zisternen resultieren dabei aus einem innovativen System zur Regenwasserbewirtschaftung, das das Ziel der Wiederherstellung einer natürlichen Regenwasserbilanz ohne Abfluss in den Kanal umsetzt. Hierbei wird das gesamte Regenwasser gesammelt, das im Wesentlichen verdunstet bzw. als Überlaufwasser versickert. Die Verdunstung erfolgt über Vegetationsflächen und über Gründächer mit Photovoltaik-Anlagen, welche über adiabate Kühlung eine Ertragssteigerung erfahren. Die regelungstechnische Herausforderung ist es, die energetischen Nutzungsziele und die des Regenwassermanagements in einem synergetisch optimierten Gesamtkonzept zu vereinen.

Ergänzend werden Fragestellungen bzgl. der Qualität und Behandlung des Regenwassers und der bewässerungsbedingt veränderten Biodiversität untersucht sowie Baugenehmigungsprozesse analysiert. Auf die Baufertigstellung folgt ein umfangreiches Monitoring inkl. Betriebsoptimierung und Validierung der Simulationsmodelle. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in ein Planungstool ein, welches weitere Umsetzungen der eingesetzten Systeme und eine bedarfsangepasste Dimensionierung ermöglicht.

Nach Projektabschluss soll das entwickelte Konzept zu marktreifen Produkten weiterentwickelt und vermarktet werden.

Teilprojekt der HSWT

An der HSWT werden folgende Teilprojekte bearbeitet:

  • Biodiversität
  • Kommunikation - Partizipation
  • Rechtliche und planerische  Instrumente
  • Transfer

Vorgehensweise

Es wird ein integrales Regenwassermanagement für das Quartier ecoSquare entwickelt, das die Anforderungen an das Wasser wie

  • Beseitigung von Schadstoffen,
  • vollständige Wasserbewirtschaftung ohne Einleitung in die Kanalisation,
  • Füllstandsmanagement und
  • Bewässerung von begrünten Dachflächen mit maximierter Verdunstungsleistung

mit den Anforderungen für die energetische Nutzung des Regenwassers wie

  • Füllstandsmanagement der Zisternen,
  • Energieein-/austrag der Zisternen,
  • Temperaturschichtung in den Zisternen,
  • Temperaturober-/untergrenzen in den Zisternen und der Sekundärseite,
  • Lastprognose und
  • Optimierung der Verdunstungsleistung zur Kühlung von PV vereint.

Basierend darauf werden die betroffenen Technikgewerke (Sanitär, Wärme, Kälte, Lüftung) entsprechend geplant und realisiert und das entwickelte Regenwassermanagementsystem gebaut. Begleitend zur Bauausführung müssen ebenfalls wesentliche Teile des Monitorings geplant und installiert werden. An die Bauausführung schließt sich eine Betriebsoptimierungsphase mit mehrjährigem umfangreichen Monitoring an.

Weiterhin wird ein Planungs- und Bewertungstool entwickelt, das sich schwerpunktmäßig an Planer und Fachleute richtet, um zukünftig Auslegung und Bewertung von rain2energy-Systemen zu erleichtern. Bei der Planung des maximal verdunstenden Gründaches mit PV werden weiterhin die Aspekte Biodiversität, Verdunstungsleistung der Pflanzen sowie Pflege und Wartung berücksichtigt.

Die Instrumente der Planungs- und Genehmigungsverfahren für Stadtentwicklungs- und Bauprojekte sollen ebenfalls im Projekt analysiert werden. Dabei wird insbesondere auch die Übertragbarkeit des Systems in den Baubestand untersucht .

Projektbegleitende Maßnahmen wie das Erstellen von Medien für Forschung und Lehre, Dissemination der Projektergebnisse sowie eine Abschlusstagung runden das Projekt ab.