EnQM Essen: Dachsteine ermöglichen solare Versorgung

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In der historischen Siedlung Margaretenhöhe in Essen hat ein breit aufgestelltes Team aus Wirtschaft und Forschung bewiesen, dass sich Denkmalschutz und Innovation miteinander vereinen lassen. Das Projekt trägt den Namen EnQM, was für Energieoptimiertes Quartier Margaretenhöhe Essen steht. Die Entwicklung spezieller Dachsteine, die eine neuartige und fortschrittliche Nutzung der solaren Wärmegewinnung ermöglichen, ebnet den Weg für ein klimafreundliches Gesamtkonzept im Bauwesen.

Die mit Photovoltaik-Zellen belegten Dachsteine fügen sich optisch unauffällig in die Dachstruktur der historischen Gebäude ein. Unter der Leitung der Universität Stuttgart hat sich der intensive Praxistest an ausgewählten Gebäuden nun bewährt.

Die eingesetzten, optisch dezenten Dachsteine, entwickelt durch die Unternehmen Autarq und noventec, bestehen aus einem Mineralguss, die PV-Module setzen sich aus gebogenem mineralischem Glas und PV-Zellen auf Silizium-Basis zusammen. Hierbei fügen sich Form und Farbe nur wenig sichtbar in die restliche Struktur des Daches ein.

Zunächst könnte man meinen, es handele sich bei dem Projekt in erster Linie um Stromversorgung durch den Einsatz von Photovoltaik. Umso überraschender ist das vielseitige, miteinander verbundene System aus Komponenten, die mitunter auch der Wärmeversorgung dienen. Die durch Solarthermie gewonnene Wärmeenergie fließt in das Wärmeversorgungskonzept der Gebäude ein. Möglich wird diese Technologie unter anderem durch installierte Wärmetauscher auf der Rückseite der Dachsteine.

Letztere werden parallel verschaltet und durch einen eigens entwickelten Chip auf eine höhere Spannung gebracht. Sollten Unterschiede in den Spannungen einzelner Arrays entstehen, werden diese hierdurch ausgeglichen. Im Anschluss speist ein Inverter jene Energie aus dem Zwischenstromkreis in das Hausstromnetz ein, wo sie unmittelbar zur Verfügung steht oder aber gespeichert werden kann.

In den Sommermonaten entsteht durch die hohe Sonneneinstrahlung auch bei diesem Projekt der typische Energieüberschuss. Im Fall von EnQM wird die solare Wärme dann mittels des Wärmetauschers an ein Wärmeträgerfluid übergeben. Im nächsten Schritt wird die Wärme dann einer Erdwärmesonde zugeführt. Dank dieser Vorgehensweise kann das während der Heizperiode mittels Wärmepumpe entladene Erdreich wieder regeneriert werden.

Ziel hierbei ist es, die im Sommer durch die Sonne gewonnene Wärme den Gebäuden im Winter wieder zur Verfügung stellen zu können. Elektrische Speicher sowie Wärmespeicher auf PCM-Basis streben ein sogenanntes LowEx-Niveau an. Ein LowEx-Niveau meint den Ansatz der Niedrig-Energie-Systeme bei der Wärmeversorgung.

Das im Dach installierte hydraulische System gewährleistet auf der anderen Seite auch einen Kühlungs-Effekt: Das im Erdreich abgekühlte Wasser fließt durch die Wärmetauscher in den Dachsteinen zurück. Ein weiterer Clou ist die Kopplung von Solar- und Geothermie, welche eine Art Endlosspeicher konstruiert, bei der etwaige Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert werden. Und auch an eine effiziente Dämmung hat das Team mittels einer hochwirksamen Wärmedämmputze gedacht. Die verlegten Fußbodenheizungen senken zudem die Vorlauftemperaturen.

Bei Siedlungen, die unter Denkmalschutz stehen, dürfen energetische Sanierungsmaßnamen nur dann vorgenommen werden, wenn sie das Erscheinungsbild von Gebäuden und die Bausubstanz in ihrer ursprünglichen Beschaffenheit nicht verändern. Das Projekt EnQM beweist, dass dies durch eine gut durchdachte thermische, elektrische und digitale Vernetzung möglich ist.

Und nötig ist es ebenfalls, denn bei denkmalgeschützten Gebäuden kommt eine nachhaltige und klimafreundliche Energieversorgung häufig noch zu kurz. Durch die KfW-Förderprogramme rückt der Denkmalbestand im Rahmen der energieeffizienten Sanierung aber glücklicherweise zunehmend in den Fokus.

Steckbrief
Projektnummer:
20
Objekt:
Siedlung mit denkmalgeschützten Häusern
Ort:
Essen-West
Beteiligte Unternehmen:
Universität Stuttgart, Gas- und Wärme-Institut Essen e. V., RWTH Aachen, EnEff:Stadt, Margarethe-Krupp-Stiftung für Wohnungsfürsorge, ZUB Systems, IAS, E.ON-ERC, Forschungszentrum Jülich GmbH
Baujahr:
2020
Quelle:
Projekt EnQM (Energieoptimiertes Quartier Margarethenhöhe Essen)


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Steckbrief
Projektnummer:
20
Objekt:
Siedlung mit denkmalgeschützten Häusern
Ort:
Essen-West
Beteiligte Unternehmen:
Universität Stuttgart, Gas- und Wärme-Institut Essen e. V., RWTH Aachen, EnEff:Stadt, Margarethe-Krupp-Stiftung für Wohnungsfürsorge, ZUB Systems, IAS, E.ON-ERC, Forschungszentrum Jülich GmbH
Baujahr:
2020
Quelle:
Projekt EnQM (Energieoptimiertes Quartier Margarethenhöhe Essen)
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