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01-02 | 2019

Special

Special Ressourceneffizienz Energetisch autarke Bäckereifiliale als Vorbild bei Energiewende Ein Konzept, wie die Energieversorgung im Lebensmittelhandel in Zukunft aussehen kann, wurde in Gelsenkirchen umgesetzt und mit dem Deutschen Solarpreis 2018 ausgezeichnet. Die Bäckerei „Zipper“ setzt in einer Filiale mit Café und Außengastronomie auf CO 2 -neutrale Selbstversorgung durch Solarstrom, Wärmepumpe und moderne Speichertechnologie. Die vollständige regenerative Versorgung eines Gebäudes im Einzelhandel gilt als Weltneuheit. Die Bäckerei Zipper in Gelesenkirchen wird energetisch innovativ betrieben. Um die Energiewende erfolgreich zu vollziehen, spielt der Gebäudesektor eine wichtige Rolle. Dabei haben die Nichtwohngebäude, obwohl sie nur ein Siebtel des Bestands ausmachen, einen Anteil von ca. 40 Prozent am Energieverbrauch aller Gebäude in Deutschland. In diesem Sektor der gewerblich genutzten Nichtwohngebäude bildet der Einzelhandel nach den Bürobetrieben die zweitgrößte Verbrauchergruppe für Gebäudeenergie (Heizen, Kühlen, Lüften und Beleuchten) (Vgl. dena (2017): „Energiemanagement im Handel. Energieeffizienzpotenziale in den Gebäuden des deutschen Einzelhandels.“, S. 8). Durch den Einsatz von Kühltechnik und Aufbereitungsanlagen wie z. B. Backstationen, verbraucht insbesondere der Lebensmitteleinzelhandel oder Food-Handel häufig mehr Energie als der Non-Food-Handel (Vgl. dena (2017): „Energiemanagement im Handel. Energieeffizienzpotenziale in den Gebäuuden des deutschen Einzelhandels.“, S. 9). Ein Konzept, wie die Energieversorgung im Lebensmittelhandel in Zukunft aussehen kann, wurde in Gelsenkirchen umgesetzt und mit dem Deutschen Solarpreis 2018 ausgezeichnet. Die Bäckerei „Zipper“ setzt in einer Filiale mit Café und Außengastronomie auf CO2-neutrale Selbstversorgung durch Solarstrom, Wärmepumpe und moderne Speichertechnologie. Die vollständige regenerative Versorgung eines Gebäudes im Einzelhandel gilt als Weltneuheit. Kraftdach und Eisspeicher – das CO 2 -neutrale Heiz- und Kühlsystem Die energetische Versorgung von Gebäuden verlangt in der Regel Strom und Wärme. Die Kombination aus Kraftdach und Eis-Energiespeicher stellt beides auf regenerative Weise zur Verfügung und reduziert dabei die Komplexität für den Anwender. Das Eis-Energiespeichersystem, das als Wärmequelle für Wärmepumpen dient, besteht aus verschiedenen, miteinander vernetzten Komponenten. Das Herzstück bildet ein unter der Erdoberfläche eingebrachter Eis-Energiespeicher. Dieser bleibt ungedämmt und wird mit herkömmlichem Leitungswasser befüllt. Über diesen Eisspeicher, der die Funktion eines Energiemanagers übernimmt, werden saisonale Schwankungen im natürlichen Energieangebot ausgeglichen. Die Wärme des Sommers wird zwischengespeichert, um sie im Winter zum Beheizen eines Gebäudes zu nutzen. Ebenso wird die Kälte des Winters in den Sommer transportiert und steht als kostenfreies Kühlreservoir zur Verfügung. Im Heizbetrieb entzieht die Wärmepumpe Energie in Form von Wärme aus dem Wasser im Eisspeichertank. Durch den Wärmeentzug kühlt das Wasser ab bis es 0 Grad Celsius erreicht – jetzt beginnt es zu gefrieren. Aufgrund der speziellen Anordnung des Wärmetauschersystems im Inneren des Eisspeichers läuft dieser Prozess ab, ohne Kräfte auf den Betonbehälter wirken zu lassen, die diesen – wie eine im Gefrierfach vergessene Wasserflasche – zum Bersten bringen könnten. Stattdessen wird ein physikalisches Phänomen genutzt, um die Effizienz des Gesamtsystems zu erhöhen: die Kristallisationsenergie. Diese wird frei, wenn sich der Aggregatszustand des Wassers von flüssig zu fest – und umkehrt – ändert. Der Effekt dieses beliebig wiederholbaren Vorgangs ist beachtlich. Denn die beim Gefrieren frei werdende Energiemenge entspricht der, die benötigt wird, um Wasser von 0 auf 80 °C zu erwärmen. Thermische und elektrische Module kombiniert Wird gegen Ende der Heizperiode auf die Regeneration verzichtet während weiter Wärme entzogen wird, vereist 14 UmweltMagazin Januar - Februar 2019

Ressourceneffizienz Special Der Eis-Energiespeicher als Fertigbehälter: Vom Lkw direkt an und Stelle. Der Eis-Energiespeicher SE 30 wird einfach und schnell in die vorbereitete Baugrube eingesetzt. das Wasser mehr und mehr. Im Speicherbehälter bildet sich ein gigantischer Eisblock, der im Sommer Kälte liefert, um ein Gebäude zu Kühlen (natural cooling). Das Wasser im Verteilsystem des Gebäudes bringt die Kälte des Eises in das Gebäude. Dort nimmt es die Wärme aus den Räumen auf und führt diese mit sich in den Eis-Energiespeicher, wodurch die Räume gekühlt und das Eis zum Schmelzen gebracht wird. Am Ende des Sommers steht das Wasser im Eisspeicher dann erneut für den Heizbetrieb bereit. Das Kraftdach bietet die perfekte Ergänzung. Es kombiniert thermische und elektrische Module und kann somit auf der gesamten verfügbaren Dachfläche Wärme und Strom gewinnen. Dabei liegen die thermischen Kollektoren unter den Photovoltaik-Modulen und werden vollständig von diesen verdeckt. Während der Sommermonate können sich die Zellen der Solarstrommodule stark erwärmen. Temperaturen weit über 50 °C sind dabei keine Seltenheit, was zu beachtlichen Ertragseinbußen führen kann. Beim Kraftdach fällt dieser Effekt deutlich geringer aus, da die unten liegenden thermischen Kollektoren nicht von direkter Sonneneinstrahlung getroffen werden und somit eine niedrigere Oberflächentemperatur haben. An heißen Tagen werden die Solarstrom-Module von unten gekühlt indem die Abwärme der Module vom Solarabsorber aufgenommen wird.. Auch dem Anspruch an Ästhetik wird Rechnung getragen. Die im Kraftdach sichtbare obere Ebene aus Photovoltaik- Modulen erfüllt hohe optische Standards. Als Symbol einer umweltbewussten Haltung und Sinnbild für ökologische Verantwortung haben sich diese im Stadtbild etabliert. Exkurs: Funktionsweise der Wärmepumpe Im Inneren der Wärmepumpe zirkuliert als Kältemittel ein Wasser-Glykol- Gemisch, das durch Umgebungsenergie erwärmt wird. Daraufhin verdampft das Kältemittel und gelangt – jetzt gasförmig – in einen Verdichter. Durch Kompression erhöht dieser die Temperatur des Gases. Im sogenannten Verflüssiger kondensiert das heiße Kältemittelgas und gibt dabei die aufgenommene Wärme ab. In einer Drossel wird der Druck des Kältemittels wieder gesenkt, was zu dessen Verflüssigung führt. Das Kältemittel wird zum Verdampfer zurückgeführt und der Kreislauf beginnt erneut. Die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, wird an das Wärmeverteil- und Speichersystem des Gebäudes abgegeben. In Neubauten handelt es sich dabei meistens um Flächenheizsysteme, im Gebäudebestand oft auch um klassische Radiatoren. Heizungspuffer oder Warmwasserspeicher dienen als Speichersysteme (Vgl. Bundesverband Wärmepumpe e.V. (2017): Funktionsweise der Wärmepumpe, online verfügbar unter: https://www.waermepumpe.de/wa ermepumpe/). Um den Eis-Energiespeicher zu regenerieren, muss Energie zugeführt werden. Dabei können projektspezifisch verschiedene Regenerationsquellen genutzt werden. Insgesamt herrscht im Eis-Energiespeicher ein niedriges Temperaturniveau, so dass – auch während des Winters – an Tagen mit Temperaturen über 0 °C regeneriert werden kann. Die ausgezeichnete Lösung der Bäckerei Zipper in Gelsenkirchen Das Konzept in Gelsenkirchen lässt sich kurz und bündig zusammenfassen: KWE. Die komplette thermische Energieversorgung erfolgt mittels Kraftdach, Wärmepumpe und Eis-Energiespeicher. Das System besteht aus den drei aufeinander abgestimmten Hauptkomponenten - Kraftdach: Bereitstellung von thermischer und elektrischer Energie UmweltMagazin Januar - Februar 2019

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