EmonAS

Klimaneutrale und kostengünstige Wärme für die Sozialwirtschaft Niedersachsens

Die Freie Wohlfahrtspflege in Niedersachsen verfügt in ihren ca. 8.000 Einrichtungen über einen großen Gebäudebestand, der mit Wärme für Raumheizung, Trinkwarmwasser und ggf. Prozesswärme versorgt wird. Dies muss in Zukunft klimaneutral, aber aufgrund begrenzter eigener Mittel auch kostengünstig erfolgen. Erfahrungen aus Umrüstungen in größeren Wohngebäuden zeigen, dass meist sehr hohe Investitionskosten und eine oft geringere Effizienz als erwartet zu hohen Wärmekosten führen. Ursachen sind fehlende Praxiserfahrungen aller Akteure, von den Herstellern, Planern, Installateuren bis zu den Betreibern selbst.

Lösungen für die Anlagenbetreiber

Für eine effiziente Wärmeversorgung im aktuellen Betrieb und die Transformation in Richtung klimaneutraler Wärme müssen sich die Unternehmen der Freien Wohlfahrtspflege als Anlagenbetreiber selbst qualifiziert mit ihren Auftragnehmern auseinandersetzen können. Dafür benötigen sie einfach handhabbare Werkzeuge, mit denen sie den Betrieb ihrer Bestandsanlagen optimieren sowie Lösungen für die Transformation ihres Anlagenbestands konkret beschreiben, beauftragen und in der Umsetzung kontrollieren können. Zur Unterstützung der Unternehmen sind dafür in dem Forschungs- und Entwicklungsprojekt EmonAS die Grundlagen zu erarbeiten.

Damit Ihre Liegenschaft an dem Auswahlverfahren teilnimmt, senden Sie uns  bitte das folgende Excel-Dokument zur Datenabfrage ausgefüllt zurück.

Wir suchen Liegenschaften, für die in den Folgejahren eine Erneuerung der zentralen Wärmeversorgung vorgesehen ist, idealerweise innerhalb der Projektlaufzeit bis zum 31.08.2030. Krankenhäuser und Kliniken sind aufgrund ihrer Komplexität, Anforderungen und Größe ausgeschlossen. Die Auswahl soll in 6 Monaten abgeschlossen sein. Erste Gebäude können noch im Herbst 2026 ausgewählt werden und direkt im Anschluss mit Messtechnik ausgestattet werden.

Wir versuchen bei der Gebäudeauswahl eine möglichst gleichmäßige Abdeckung aller Nutzungstypen in der Sozialwirtschaft zu erzielen und suchen Gebäude, die in Größe und Anlagenstruktur typisch und übertragbar sind für weitere Liegenschaften in der Sozialwirtschaft.

Ausgangslage und bisherige Erkenntnisse

Im abgeschlossenen Forschungs- und Entwicklungs-Projekt des ISFH „Feldanalyse zur Betriebsoptimierung von Wärmezentralen in Mehrfamilienhäusern“, kurz FeBOp-MFH, mit 8 niedersächsischen Wohnungsunternehmen wurde ein kostengünstiges Monitoring- und Analyseverfahren mit Bilanzierungskonzept an über 30 Wärmezentralen (zumeist per Gaskessel versorgt) entwickelt und erprobt[1]. Ein sehr wirksames und bislang einzigartiges Instrument sind die dabei automatisch generierten Monats- und Jahresberichte, die anhand weniger Kennwerte auch Nicht-Fachleuten schnell einen Überblick über den Status oder Trend einer Anlage geben. Im Fokus stehen Effizienz-Kennwerte, der regenerative Anteil der Gesamtanlage, Verluste der Trinkwarmwasserbereitung und der einzelnen Wärmeerzeuger.

Zudem wird der notwendige Ertüchtigungsbedarf der Anlagentechnik zur Anpassung auf klimaneutrale Technologien abgeleitet. Das Projekt hat gezeigt, dass alle Anlagen zuvor nicht bekannte Effizienzmängel aufwiesen wie z. B. unnötig hohe Versorgungstemperaturen. Auch waren die Heizkessel deutlich überdimensioniert. Dies mit teuren Wärmepumpen, aber auch Fernwärmeanschlüssen oder Biomassekesseln weiter zu praktizieren wäre in Bezug auf die Investitions- und Betriebskosten fatal.

Vorteile eines bilanzbasierten Monitoring- und Analyseverfahren

Überträgt man die Erkenntnisse aus der Wohnungswirtschaft auf die Unternehmen der Sozialwirtschaft als Betreiber der Wärmezentralen, so kann man folgende Vorteile erwarten:

• Die im Verfahren integrierte Effizienzkontrolle ermöglicht dauerhaft den bestmöglichen Betrieb für die vorhandene Anlagentechnik, was zu einer signifikanten Betriebskostensenkung führt[2]. Das ist ein erster Schritt hin zu aktivem Klimaschutz.
• Da der Zustand der Anlagentechnik permanent detektiert wird, werden auch negative Trends erkannt, die Handlungsbedarf in Bezug auf Versorgungssicherheit anzeigen. Indikatoren dafür sind z. B. steigende Verluste oder höhere Versorgungstemperaturen.
• Die Analyse ermittelt den real notwendigen Wärmeleistungsbedarf und die tatsächlichen Betriebskenngrößen (Takten, Temperaturen). Mit diesen Daten können die Investitionskosten bei Erneuerung oder Sanierung der Anlagentechnik deutlich gesenkt werden.
• Vorgaben nach Gebäudemodernisierungsgesetz[3] werden erfüllt. Die Monats- und Jahresberichte vereinfachen die Einarbeitung der Mitarbeiter und ermöglichen die gesetzlich geforderte Verbesserungsplanung.
• Diese Berichte sind zugleich eine automatische Dokumentation des Anlagenverhaltens.

Der nächste Schritt: Grundlagen durch ein Forschungs- & Entwicklungsprojekt

Im Kontext des vom Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz geförderten Projekts „Den Klimaschutz in der Sozialwirtschaft stärken (KiSs)“ wird das vom ISFH geführte wissenschaftliches Projekt EmonAS gemeinsam mit der KEAN und den Verbänden und Unternehmen der Freien Wohlfahrtspflege umgesetzt. Das Projekt erforscht das Thema „klimaneutrale Wärmeversorgung des Gebäudebestands“

Klimaneutrale Wärme effizient in die sozialen Einrichtungen – Wie geht das?

Es geht darum das „Effizienzmonitoring mit Analyse“ an die Versorgungsaufgaben der Freien Wohlfahrtspflege anzupassen und gleichzeitig die Transformation der Heizungszentralen im Bestand auf regenerative Wärmeerzeuger vorzubereiten.

• Die große Bandbreite der Gebäude und ihrer Nutzungen verlangen angepasste Monitoring-Konzepte. Die Wärmeversorgung der Gebäude unterscheidet sich durch die Versorgungsaufgaben in Kategorien (a) nur Raumheizwärme, (b) Raumwärme & Trinkwarmwasser sowie (c) mit zusätzlicher Prozesswärme.
• Ein neues regeneratives Wärmesystem kostengünstig zu planen verlangt die genaue Kenntnis des wärmetechnischen Gebäudeverhaltens: Reale Temperaturniveaus und Leistungsbedarfe werden im „Effizienzmonitoring mit Analyse“ ermittelt. Der übliche rein rechnerische Planungsablauf hingegen führt zu aufwändigeren und überteuerten Anlagen.
• Das „Effizienzmonitoring mit Analyse“ ermöglicht die Kontrolle der Ausführung und Inbetriebnahme nach einer Umstellung sowie im Betrieb Fehler zu erkennen und dauerhaft eine gleichbleibend hohe Effizienz zu gewährleisten.
• Das „Effizienzmonitoring mit Analyse“ muss kostengünstig sein, bei Beschaffung, Installation sowie im Betrieb. Am Markt erhältliche Lösungen führen meist zu hohen Investitions- und Betriebskosten, was für die Unternehmen nicht tragbar ist. Zudem bieten sie in der Regel keine anwenderorientierte Analyse wie in FeBOp-MFH an.

Projektaufgaben und Ziele

• In Kooperation mit den Verbänden und Unternehmen sollen exemplarisch bis zu 20 Gebäude bzw. Gebäudekomplexe unterschiedlicher Nutzung und unterschiedlicher Träger ausgewählt und jeweils mit dem an die Versorgungsaufgaben angepassten automatisierten Monitoring- und Analyse-System ausgestattet und betrieben werden.
• Der Status Quo der untersuchten Anlagen wird anhand der Messdaten bewertet, nicht- bzw. niedriginvestive Maßnahmen werden identifiziert, umgesetzt und daraus entstehende Energieeinsparungen werden quantifiziert.
• Für alle untersuchten Anlagen werden Umrüstungen auf klimaneutrale Wärmeversorgungen anhand der Analysen konzipiert. Dazu sind Standard-Verfahren für Planung und insbesondere Dimensionierungen anhand der Analysedaten zu entwickeln, inklusive generalisierter Systemschemata (Musterlösungen) für die wesentlichen Versorgungsaufgaben.
• Aus den untersuchten Gebäuden sollen Wärmezentralen ausgewählt werden, die projektbegleitend oder in Folgevorhaben zu Klimaneutralität umgerüstet werden. Inbetriebnahmen und Regelbetriebe erfolgen dann optimiert mittels Monitoring- & Analysesystem.
• Das an die spezifischen Fragen der Freien Wohlfahrtspflege angepasste Monitoring- & Analysesystem soll den Verbänden bzw. Unternehmen so vertraut gemacht werden, dass zunächst eine eigenständige Benutzung mit Interpretation der Ergebnisse möglich wird.
• Das mittelfristige Ziel lautet: Unternehmens- oder verbändeeigene Implementierung des Monitoring- & Analysesystems durch eigene Mitarbeiter oder Partner. Dazu notwendige Strukturen sind im Projekt zu definieren und ggf. vorzubereiten. Dadurch werden die Unternehmen ermächtigt, ihren Transformationspfad selbst zu gestalten und zu optimieren.
• Die Ergebnisse sollen in die Breite der niedersächsischen Sozialwirtschaft transferiert werden, und zwar das Monitoring- & Analysesystem als auch die erarbeiteten Transformationspfade. Dazu dienen Tagungen, Workshops sowie Veröffentlichungen, Leitfäden und andere Hilfsmittel. Den direkt beteiligten Unternehmen werden zudem begleitete Einführungen an ihren Anlagen (Training „on the system“) angeboten.

[1]   Eggert D., Yasin M., et al.: EnOB - Verbundvorhaben FeBOp-MFH: Wärmeversorgung in Mehrfamilienhäusern - Permanente Betriebsoptimierung durch automatisierte Analyse im Feld, Abschlussbericht BMWK 03ET1573A-D, https://doi.org/10.2314/KXP:1876971231, 2023

[2]    Durch das Betreiben eines Energiemonitorings geht man von 10 % Einsparung aus, mit durch das Monitoring identifizierten niedriginvestiven Maßnahmen in den Bereichen Regelung, Hydraulik, Dämmung etc. kann man auch leicht deutlich mehr erreichen.

[3]    Das Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG) schreibt in § 56 für Nichtwohngebäude ab 70 kW Nennleistung nach dem 31.12.2029 eine Energieüberwachungs- und analysetechnik vor.