© Oliver Steffens, OTHR
Ziel/Nutzen der Lösung
Das historische Stadtquartier in Margaretenau wurde durch ein neuartiges Energiemanagementsystem modernisiert. Das Energiemanagementsystem verwendet Wetterdaten, Verbraucherdaten und Energiepreisdaten sowie Künstliche Intelligenz, um Muster im Energieverbrauch sowie in den Energiepreisen zu erkennen und dies für einen optimierten Energieverbrauch zu nutzen. Das Energiemanagementsystem ermöglicht die Erzeugung von Energie erst dann, wenn diese auch benötigt wird. Zudem wird der Energiespeicher vorwiegend dann gefüllt, wenn der Energiepreis niedrig ist. So wird ein ressourceneffizienter Energieverbrauch der Wohngebäude gewährleistet. Zudem wird bezahlbares Wohnen garantiert, indem sich die Warmmiete für die Bewohnerinnen und Bewohner nach der Modernisierung nicht erhöht. Die energetische Modernisierung wird ergänzt durch einen solaraktiven Außenputz und eine hocheffiziente Hybridkombination aus Blockheizkraftwerk und Wärmepumpentechnik. Dies trägt ebenfalls dazu bei, Energie einzusparen und somit C02-Emissionen zu verringern.
Lösungsbeschreibung
Das Projekt wurde von Oktober 2017 bis Dezember 2021 von dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Über das Förderprogramm: „Solares Bauen“ des BMWK erhielt das Projekt MAGGIE ein Fördervolumen von 3,4 Millionen Euro. 2.336.750 Euro gingen an die Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg. Die restliche Fördersumme wurde auf die verbleibenden Projektbeteiligten verteilt.
Die Universität Bayreuth erhielt über das Förderprogramm des BMWK eine Föderung in Höhe von 239.369 Euro. Die Baugenossenschaft Margaretenau EG erhielt eine Förderung von 260.532 Euro. Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co. wurde mit 208.115 Euro gefördert. Flächenheizungen, sogenannte Niedertemperatursysteme, schieden u. a. aus wirtschaftlichen Gründen für die Bereitstellung von Raumwärme aus und wurden daher nicht verbaut. Die Projektkosten umfassen das Fördervolumen in Höhe von 3,4 Millionen Euro.
Ein Planungs-, Optimierungs- und Steuerungstool wurde entwickelt und an einem bestehenden Wohngebäude in Margaretenau getestet. Das digitale Werkzeug greift während des Betriebs auf reale Monitoringdaten zu. Dies ermöglicht die Energieerzeugung, -verteilung und -speicherung in Echtzeit auf den energetischen Bedarf abzustimmen. Die Einbindung von Nutzerbedarfsprofilen, Energiepreisen und Wetterdaten in die Steuerung ermöglichen einen dynamischen und perspektivischen Anlagenbetrieb. Anteile der Solar- und Umweltwärme an der Energieversorgung werden so gesteigert. Das Energiemanagementsystem wird aktuell in Betrieb genommen. Eine Aussage zur Energieeffizienz ist voraussichtlich im Herbst 2021 möglich.
Der solaraktive Außenputz besteht aus Mikrohohlglaskugeln. Der Außenputz macht sich das Prinzip des Eisbärfells zunutze: Bei hohen Sonnenständen wird die kurzwellige Solarstrahlung der Sonne aufgrund des Putzdesigns nicht zum Mauerwerk und bei niedrigen Sonnenständen zum Mauerwerk transmittiert (aktive und adaptive Gebäudehülle). Zudem wird ein hybrides Heizsystem basierend aus einer Kombination von Kraft-Wärme-Kopplung (gleichzeitiger Gewinnung von Strom und Heizwärme) und Wärmepumpentechnologie getestet. Es wird ein Blockheizkraftwerk in Verbindung mit einer Fotovoltaikanlage verwendet. Blockheizkraftwerke arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Der Verbrennungsmotor treibt einen Generator an, der elektrische Energie erzeugt. Die elektrische Energie wird in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist. Gleichzeitig wird die bei diesem Prozess anfallende Wärme am Motor in das Wärmenetz des Gebäudes (Heizung/ Warmwasserbereitung) eingespeist. In Sommermonaten wird aufgrund des fehlenden Wärmebedarfs auf eine Fotovoltaikanlage zur Stromerzeugung zurückgegriffen. Die Fotovoltaikanlage wandelt Sonnenenergie in elektronischen Strom um.
Die Planung des Projekts hat Ende 2017 begonnen. Die Sanierungen eines zweigeschossigen Wohngebäudes mit 24 Wohneinheiten startete im Jahr 2018 und wurde im Jahr 2020 abgeschlossen. Anschließend wurden Betriebsparameter und Verbrauchsdaten ausgewertet. Die Optimierung des Gebäudes ist im laufenden Betrieb geplant.
Dem Projekt MAGGIE ging eine Vorstudie für ein integriertes Quartierskonzept voraus. Dieses zeigt unter Beachtung städtebaulicher, denkmalpflegerischer, baukultureller, wohnungswirtschaftlicher, demografischer und sozialer Aspekte die technischen und wirtschaftlichen Energieeinsparpotenziale auf. Für das Projekt wurde ein Ensemble mit rund 80 meist zweigeschossigen Wohngebäuden mit 362 Wohneinheiten aus den 1920er Jahren ausgewählt. An einem dieser bestehenden Wohngebäude wurde der solaraktive Verputz sowie ein hocheffizientes Versorgungssystem aus Wärmepumptechnologie und Kraft-Wärmekopplung zur Beheizung, Strom- und Trinkwasserversorgung getestet. Die Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg leitet das Projekt. Forschergruppen aus sechs Fakultäten sind in das Projekt eingebunden. Umgesetzt wurde das Projekt durch die Luxgreen Climadesign. Der finale Ausbau und der KI-optimierte Betrieb des Demonstrationsgebäudes stehen im Fokus des Projekts.
Das Projekt stellt zukünftig ein bezahlbares Wohnen sicher. Ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaft, Verwaltung, Wirtschaft und Industrie erarbeiten das Projekt. Das Projekt liefert einen ganzheitlichen Ansatz und Leitfaden für ein mietneutrales Sanierungskonzept. Das Projekt trägt somit zur Erreichung der Klima- und Umweltschutzziele bei.
Da die Künstliche Intelligenz mit nutzerbezogenen Daten arbeitet, wird im Projekt höchsten Wert darauf gelegt, dass die datenschutzrechtlichen Vorgaben erfüllt werden. Nur mit Zustimmung der Bewohnerinnen und Bewohner werden ihre Daten abstrahiert genutzt. Folglich sind kein Rückschlüsse zwischen Energiedaten und Bewohnerinnen und Bewohner möglich.
