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Kurztitel: EnEff:Stadt SWIVT
Förderkennzeichen: 03ET1276A, 03ET1276B, 03ET1276C
Status: Laufend
Laufzeit: 12/2014 bis 03/2018
Themen: Quartierskonzepte, Sanierung von Siedlungen, Dezentrale Energieerzeugung, Energiespeicherung
Standort: Postsiedlung, 64295 Darmstadt Quartiersgrenzen: Bessunger Straße im Norden, Moltkestraße im Osten und Süden, Oppenheimer Straße im Westen.
Innovation: Entwicklung einer Sanierungsstrategie, kombiniert mit vernetzten regenerativen Erzeugungs- und Speicherkonzepten
Schlagworte:

Quintessenz

  • Innovative Sanierungsstrategie vernetzt den Einsatz energieeffizienter Technologien
  • Regenerative Erzeugungs- und Speicherkonzepte werden in die Sanierung der Darmstädter Postsiedlung eingebunden
  • Plusenergiebaustein vernetzt vier Bestandsgebäude
  • Modernisierung schafft neuen Wohnraum ohne Versiegelung weiterer Flächen
  • Betroffene Bewohner werden an der Planung beteiligt

Die Forscher entwickeln am Beispiel der Postsiedlung in Darmstadt eine Sanierungsstrategie, die den Einsatz energieeffizienter Technologien vernetzt sowie regenerative Erzeugungs- und Speicherungskonzepte einbindet. Die neue Strategie ist im Idealfall modular, um auf ähnliche Siedlungsstrukturen übertragbar zu sein. Mit einem neu entwickelten sogenannten Plusenergiebaustein ist für die im Forschungsprojekt betrachteten vier Bestandsgebäude der Darmstädter Siedlung eine Nachverdichtung vorgesehen.

Projektkontext

Gebäude und deren Energiemanagement werden heute überwiegend solitär betrachtet und Plusenergiehäuser meist einzeln konzipiert. Sie liefern in der Jahresbilanz zwar einen Energieüberschuss, greifen dabei jedoch auf die öffentlichen Netze als Puffer zurück und können dadurch zu ihrer Überlastung beitragen. Plusenergiesiedlungen versuchen dagegen die energetische Balance über eine Gruppe von Gebäuden sicherzustellen. Durch eine kumulierte Betrachtung der Erzeugung und Verbräuche elektrischer Energie entstehen Aggregationseffekte, die einen geglätteten Gesamtverbrauch zur Folge haben. Der stochastische Anteil des Verbrauchs kann dadurch reduziert werden. Dies erleichtert eine dezentrale Versorgung und reduziert zugleich Transportverluste und den Bedarf an Ausgleichsmechanismen auf höheren Netzebenen. Durch die Bündelung von Technologien auf der Siedlungsebene (z.B. BHKW, Speicher) entstehen zusätzlich Vorteile im Bereich der Investitions- und Betriebskosten.

Zur Erzeugung und Speicherung der Energie werden Systeme mit unterschiedlichen Eigenschaften benötigt. Um die Anforderung an minimale Kosten zu erreichen, können unterschiedliche Energietechnologien zu hybriden Systemen und Konstellationen kombiniert werden.

Lageplan der Postsiedlung. Die blaue Linie umfasst die fünf Gebäude, die im Rahmen des Projekt SWIVT betrachtet werden.

© TU Darmstadt

Weitere Abbildungen

Modell der Postsiedlung: Die Gebäude in orange werden seit kurzem saniert. Die blaue Linie umfasst die fünf Gebäude, die im Rahmen des Projekts SWIVT betrachtet werden.

© TU Darmstadt

Die SWIVT-Vision einer energetische Sanierung: Nicht nur wertvollen Lebensraum schaffen und Energieverbräuche drastisch reduzieren, sondern möglichst auch neue Komponenten erneuerbarer Energieerzeugung, Speicherung und Vernetzung auf Siedlungsebene zu integrieren.

© TU Darmstadt

Süd-West-Fassade des Gebäuderiegels Moltkestraße 5-9

© TU Darmstadt

Nord-Ost-Fassade des Gebäuderiegels Moltkestraße 11-15

© TU Darmstadt

West-Fassade des Wohngebäudes Moltkestraße 19

© TU Darmstadt

Luftbild der Postsiedlung im Darmstädter Stadtteil Bessungen

© TU Darmstadt

Hemmnisse in der Umsetzungsphase

Nicht immer werden sämtliche Sanierungsziele von den Betroffenen akzeptiert und unterstützt. Dies führt zu Widerständen in der Umsetzung. Es können sich beispielsweise Bürgerinitiativen bilden, die teils intensive Öffentlichkeitsarbeit für ihre Anliegen betreiben, da ein hohes Eigeninteresse und persönliches Engagement vorhanden ist. Wohnbaugesellschaften, Planer und Kommunen sollten deshalb nicht über die Köpfe der Betroffenen hinweg entscheiden. Ihre frühzeitige Beteiligung kann späteren Hemmnissen in der Realisierung von Sanierungsmaßnahmen entgegenwirken.

Forschungsfokus

Im Forschungsvorhaben SWIVT werden Siedlungsbausteine konfiguriert und Sanierungsstrategien und -konzepte auf der Quartiersebene entwickelt. Dafür sollen technologische Innovationen genutzt, unterschiedliche Akteure vernetzt und moderne Methoden des Monitorings und Energiemanagements entwickelt werden.

Mit dem Forschungsprojekt werden vier Bestandsgebäude mittels eines neu entwickelten "Plusenergiebausteins" vernetzt saniert (Wärme & Strom, durch PV, Solarthermie und ggfs. BHKW). Das Ziel ist eine Vergrößerung der Wohnflächen. In einer ersten Phase wird aufbauend auf einer hochauflösenden energetischen Analyse der bestehenden Siedlung die Entwicklung des energiepositiven Bausteins gemeinsam mit dem Bauträger Bauverein AG, dem Energieversorger HSE AG sowie Spezialisten für innovative Energiekomponenten durchgeführt. In der zweiten Phase werden auf Basis der ermittelten Lastprofile die Energieerzeugungs- und Speichersysteme gemeinsam mit der AKASOL GmbH auf Komponentenebene entwickelt, Prototypen aufgebaut und eine übergeordnete Steuerungslogik entworfen. Die dritte Phase umfasst den Probebetrieb der Einzelkomponenten sowie die Validierung der Steuerung anhand der vernetzten Teilsysteme. Begleitend findet eine ökologische und ökonomische Bewertung der Systeme statt.

Visualisierung eines Teilbereiches der Postsiedlung

© TU Darmstadt

Konzept

Quartierskonzept und städtebauliche Entwicklung

Mit der Errichtung von schlichten zwei- bis drei-geschossigen Wohnungsbauten in der Postsiedlung im Darmstädter Stadtteil Bessungen wurde 1949 durch den Bauverein zur Schaffung von Arbeiterwohnungen begonnen. Um die Wohnfläche zu vergrößern und nachzuverdichten, wurden einige Häuserzeilen aus den 1950er Jahren außerhalb des projektierten Siedlungsausschnittes bereits in den vergangenen Jahren um zwei Geschosse aufgestockt. Die übrigen Gebäude befinden sich derzeit in unsaniertem Zustand und sollen nach derzeitiger Planung saniert werden. Für die Anwendung des "Plusenergiebausteins“ wurde ein kleineres, zweigeschossiges Gebäude ausgewählt, das vollständig erneuert werden soll. Der „Plusenergiebaustein“ besteht neben hochwertigem Wohnraum aus innovativen Komponenten zur Erzeugung, Speicherung- und Vernetzung von Strom und Wärme sowie einem thermoelektrischen Steuerungskonzept. Dadurch kann die Energiebilanz der Siedlung in einem Schritt - bei gleichzeitig minimalem Eingriff in den Bestand - erheblich verbessert werden. Der Siedlungsbaustein fungiert außerdem als Generator einer nachhaltigen Quartiersentwicklung, unter anderem durch eine Verbesserung der Akzeptanz innovativer Technologien wie beispielsweise Energiespeichersystemen. Die energetischen Verbräuche (Endenergie) der bestehenden Wohngebäude entsprechen dem unsanierten Gebäudestandard des Errichtungszeitraums. In Bezug auf heutige energetische Standards liegen sie derzeit um den Faktor 3-4 höher.

Wesentliche Parameter für die Evaluierungs- und Bewertungsstrategie des Projekts

© TU Darmstadt

Grundrisspläne der zu sanierende Gebäude

© TU Darmstadt

Das Quartierskonzept: Die sanierten Gebäude und zusätzliche Verdichtungselemente wie Gewächshäuser oder Parkanlagen integrieren die energieerzeugenden Komponenten. Ein energiepositiver Siedlungsbaustein übernimmt die Steuerung der vernetzten Erzeugungs-, Verteilungs- und Speichersysteme.

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Workflow des Projekts SWIVT in den Teilprojekten und Projektphasen

© TU Darmstadt

Energiekonzept

Für die Dach- als auch Fassadenflächen sind opake Solarkombimodule zu entwickeln und hinsichtlich Funktionsfähigkeit und Wirksamkeit zu erproben. Die neuen hybriden PV-Kombimodule werden in speziellen Versuchsständen (Mock-Up) auf dem Gelände der Universität Stuttgart eingehend analysiert. Im Rahmen von SWIVT entwickelt die Firma Autarq GmbH Dachsteine zur integrierten Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie aus erneuerbaren Energieträgern. Das Konzept wird ergänzt durch den Einsatz eines Solargartens, bestehend aus semitransparenten PV-Modulen in Kombination mit sogenannten Luftkollektoren zur Abführung und Speicherung der entstehenden thermischen Energiemengen. Die Nutzung von Abwärme aus Energiegarten, thermischen Pufferbereichen für Bestandsgebäude, wird durch hochaufgelöste Simulationsmodelle am IWB untersucht. Um die Erzeugung unabhängig vom solaren Strahlungsangebot sicherstellen zu können, wird ein BHKW eingesetzt. Die Erzeugung von Wärme und Strom erlaubt unter Einsatz thermischer und elektrischer Speicher sowie intelligenter Steuerungslogik eine zeitlich entkoppelte und damit bedarfsgerechte Versorgung der Siedlung. Eine Wärmepumpe ermöglicht die effiziente Kopplung von Hoch- und Niedertemperaturkreisläufen und bildet eine Schnittstelle zwischen elektrischem und thermischem System.

Ein Energiekonzept auf der Siedlungsebene hat den Vorteil, stochastische Schwankungen einzelner Erzeugungs- und Verbrauchskurven zu glätten. Positive Auswirkungen sind auch eine unmittelbare Verwendung größerer Anteile erzeugter Energie und eine bessere Dimensionierung und Steuerung von Speichersystemen.

© TU Darmstadt

Projektkenndaten

Quartierkenndaten

Flächengrößen/Maße  
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) - vorher 8.056 m²  
Wohnfläche insgesamt 8.056 m²  
Zahl der Wohneinheiten 79 WE  
GRZ (Grundflächenzahl) 0,16 GRZ  
GFZ (Geschossflächenzahl) 0,77 GFZ  
     
Weitere Angaben    
Angaben zur Nutzung, Bebauungsstruktur, Altersstruktur Reines Wohnen, starker Sanierungsbedarf schlechter Bauzustand, Baujahr 1949-1957 (5 Gebäude)  
Eigentumsverhältnisse Vermietung kommunale Wohnungsbaugesellschaft  
Angaben zur Energieversorgung Gebäudezentrale Heizung (Erdgas), Nahwärme, 3 mal Etagenheizung (Gas)  

Letzte Aktualisierung: 26. September 2016

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