Klimaneutraler Campus
Universität setzt auf erneuerbare Energien und saisonale Wärmespeicherung
Mit dem Projekt wird ein nachhaltiges Energiekonzept für die Universität Lüneburg und das angrenzende Stadtgebiet Bockelsberg erarbeitet – mit dem Ziel einer vollständigen Strom- und Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energieträgern. Dabei wird die Vernetzung verschiedener Technologien zu einem funktionierenden Gesamtsystem erprobt. Das Vorhaben belegte am 25. November 2016 den 3. Platz beim Deutschen Nachhaltigkeitspreis.
Der vormals als Kaserne genutzte Lüneburger Universitäts-Campus im Gebiet Scharnhorststraße und Bockelsberg wird städtebaulich und energetisch weiterentwickelt. Gemeinsam mit einer Sanierung der aus den 1930er Jahren stammenden, durch die Universität genutzten Kasernengebäude soll das Wärmesystem auf erneuerbare Energien umgestellt und exergetisch optimiert werden. Dabei wird der energieeffiziente Neubau des Universitäts-Zentralgebäudes in das Energiesystem einbezogen. Es entsteht ein Verbund aus saisonaler Wärmespeicherung mit direkter Entladung (ohne Wärmepumpe), Solarthermie und einem Niedrigexergiesystem. Innovative Besonderheit des Konzepts ist die saisonale Speicherung von Wärme in einem untertägigen Grundwasserleiter (Aquifer). Das Campusprojekt wird systematisch in die Lehre eingebunden und dient auf kommunaler Ebene als Referenz und Inkubator. Damit wird der Austausch von Forschung und Praxis entscheidend gefördert.
Die Einweihung des Zentralgebäudeneubau erfolgte am 11. März 2017. Die Bestandsgebäudesanierung und der Umbau/die Optimierung des Energiesystems befindet sich in der Umsetzung.
Parallel wurden Modelle des Energiesystems mit Speicherung erstellt, um die Wirtschaftlichkeit eines Aquiferwärmespeichers untersuchen zu können. Bereits abgeschlossen sind von der Gesamtmaßnahme die Sanierung des Nahwärmenetzes auf dem Campus, die Vorarbeiten zur Erstellung eines Klimaschutzkonzeptes für die Bestandsgebäude und die Dachgeschossausbauten sowie die Umstellung des Energiesystems auf Biogas.
Das Gebiet Scharnhorststraße-Bockelsberg wird über ein Nahwärmesystem aus Gas-BHKW mit Wärme versorgt. Diese Lösung wurde in den 1990er Jahren bei der Entwicklung des vormals als Kaserne genutzten Gebiets für eine energieeffiziente Wärmeversorgung gewählt. Im Projekt wird das Wärmesystem integral mit Einsparmaßnahmen insbesondere in den aus den 1930er Jahren stammenden, noch erhaltenen und durch die Universität genutzten Kasernengebäuden modernisiert, auf erneuerbare Energien umgestellt und nach Exergieeffizienzgesichtspunkten optimiert. Dabei wird der energieeffizienteNeubau als neues Zentralgebäude der Universität integral in das Energiesystem eingebunden, wobei die exergetisch sinnvolle, kaskadierte Wärmenutzung und Einbindung eines saisonalen Wärmespeichers die Schwerpunkte darstellen.
Die Siedlung Scharnhorststraße-Bockelsberg ist im Rahmen des Wachstums der Leuphana Universität Lüneburg aus einer Kasernenkonversion hervorgegangen. In den 90er Jahren wurde das ehemals als Kaserne genutzte Gelände saniert und für die neue Nutzung hergerichtet. Während die im nördlichen Teil des Areals angesiedelte Hochschule dabei die massiven Kasernengebäude weiterhin nutzt, wurden die im südlichen Teil gelegenen Barracken entfernt und durch Wohnbebauung sowie teilweise Gewerbeflächen ersetzt. Das Areal bietet einen gut ausgebauten ÖPNV-Anschluss über zwei Buslinien (im Semester zusätzlich ein Direktbus-Service von ZOB/Bahnhof zur Universität) sowie eine gute Erreichbarkeit über die A29, ein zentrales Einkaufszentrum (Penny, Sparkasse, Bäcker, Frisör, Kiosk), einen angrenzenden Edeka-Markt, sowie eine Ladenzeile mit einer weiteren Sparkassenfiliale, Restaurants, Apotheken, Mehrgenerationenhaus etc.
Die Energieversorgung erfolgt derzeit über ein Nahwärmesystem, das über eine BHKW-Zentrale (Erdgas-BHKW, ca. 2 MW el., 3,5 MW th. ) mit zusätzlicher Kesselanlage versorgt wird. Das Nahwärmesystem des Bockelsberg-Geländes gehört dem Versorger Eon-Avacon, es gibt eine Anschlusspflicht. Das Nahwärmesystem des Unicampus gehört der Stiftung Leuphana Universität Lüneburg. Die Eon-Avacon beliefert in Rechtsnachfolge der HASTRA als Betreiber und Eigentümer der Heizzentrale und des Bockelsberg-Nahwärmesystems das Areal mit Wärme. Die Gebäude des Universitätscampus entstammen mehrheitlich der ehemaligen Kasernenbebauung ohne energetische Sanierung. Die Barracken im südlichen Teil des Areals wurden durch neue Gebäude (MFH) und Gewerbeflächen (gem. 3. WSchV) ersetzt.
Die Projektziele
Die Leuphana Universität beschloss im Jahr 2002 das Ziel der Klimaneutralität, das zunächst durch den Kauf von Zertifikaten, langfristig jedoch aus eigener Kraft erreicht werden sollte. Die Planungen zum Bau des neuen Zentralgebäudes gaben Anlass, grundsätzliche Überlegungen zur Energieversorgung des Campus durchzuführen. Mit eingeschlossen wurde neben der energieeffizienten Auslegung des Zentralgebäude-Neubaus und dessen Einbindung in das bestehende Campus-Energiesystem, das exergetisch optimiert und auf die Nutzung erneuerbarer Energie umgestellt werden soll sowie eine umfassende Bestandsgebäude-Sanierung. Die Konzeption sieht die Nutzung des bestehenden Nahwärmenetzes vor, wobei die Energielieferungen zum Beginn 2014 auf Biogas-KWK umgestellt werden. Aufgrund der Anbindung des Stadtgebiets Bockelsberg an das BHKW und Wärmenetz wurde dieser Bereich mit in die Planungen integriert und zur Erreichung besserer Exergieeffizienz ebenso wie das Zentralgebäude eingebunden. Der Bau des Zentralgebäudes wird in Eigenregie der Universität durchgeführt.
Energiekonzept
Die Erweiterungen der Campusgebäude erhöhen die zur Verfügung stehende Nutzfläche um 25%. Der Energieverbrauch der Campusliegenschaften wird hierdurch nicht steigen, sondern durch Einsparmaßnahmen im Bereich der Bestandsgebäude insgesamt gesenkt werden. Der CO2-Ausstoß und Primärenergiebedarf wird durch die Einsparmaßnahmen und den Energiesystemumbau netto auf Null gebracht, wobei nach einer aktuellen Abschätzung die Wärme- und Strombedarfe des Campusgebietes und des Bockelsberg klimaneutral abgedeckt und Dienstreisen der Universität sowie die auf 30 Jahre umgelegte, im Neubau enthaltene graue Energie mit kompensiert werden kann.
Hierfür wird in den Bestandsgebäuden eine Optimierung der Beleuchtung, der Lüftungsanlagen und der Heizsysteme erfolgen. Die Installation von 650 kWp Photovoltaik auf Ost- und Westdächern, deren Strom überwiegend von der Universität im eigenen Niederspannungs-Arealnetz selbst genutzt wird, wird ein Viertel des Strombedarfs der Universität decken. Aufgrund der zu erhaltenen Ziegeloptik wird der Einsatz innovativer Dämmmaterialien geprüft. Durch die Integration einer saisonalen thermischen Energiespeicherung soll der Nutzungsgrad erneuerbarer KWK-Wärme oder vergleichbar erzeugter Wärme (bspw. aus Solarthermie), maximiert werden. Durch die exergetisch sinnvolle, kaskadierte Energienutzung wird der Grad der Ausnutzung der vorhandenen Temperaturniveaus und bereits vorhandener Speicher optimiert.
Das Zentralgebäude verfügt über eine Vielzahl geplanter innovativer Maßnahmen zur Reduzierung des Energiebedarfs sowie für die flexible, exergetisch optimierte Einbindung in das Campus-Energiesystem. Dies sind Mittel- und Niedrigtemperatur-Heizsysteme (55 und 30°C Vorlauftemperatur, wobei die Wärmelast auf dem niedrigen Temperaturniveau von 30°C insbesondere in den RLT-Anlagen und der Betonkerntemperierung, auf dem 55°C-Niveau werden statische Heizsysteme und Unterflurkonvektoren, die über eine Einzelraumregelung gesteuert werden sowie Trinkwarmwasser über Frischwasserstationen), Vakuumpaneele, Einsatz von PCM-Materialien, schaltbare Verglasung, eine optimierte Lüftung durch den Einsatz frequenzkommutierter Motoren und großer Querschnitte durch Nutzung des Hohlbodens zur Luftverteilung auf Geschoss- und Raumebene. Weiterhin wird präsenz- und tageslichtgesteuerte LED-Beleuchtung eingesetzt sowie der Einbezug des Nutzers durch ein Ambient-Intelligence-System.
Durch die Synergienutzung der einzelnen Technologien wird ein sehr effizientes und kostengünstiges Energiesystem ermöglicht. Dieses unterstützt die Wärmeversorgung zusätzlich zu den zwei mit Biomethan betriebenen Blockheizkraftwerken bei gleichzeitiger regelbarer Stromproduktion. In Kombination mit integrierter Solarthermie (Vakuumröhrenkollektoren) kann der Wärmebedarf der Uni und des Wohngebiets nahezu vollständig gedeckt werden. Weiterhin können damit neben der Klimaneutralität des Campus und des angrenzenden Wohngebiets zusätzlich die Emissionen aus den Pendelverkehren ausgeglichen werden.
Evaluierung
Das Monitoring basiert auf einem von der RWTH Aachen entwickelten Datenmanagementkonzept, das in der Lage ist, Modellierung und Monitoring sowie die Nutzereinbindung und Nutzerkommunikation zu integrieren. Die Messdatenerfassung erfolgt zum Teil über die GLT, die Wärmemengen, Elektrizitätsverbräuche etc. werden nach EnOB-Standards erfasst.
Ein Messsystem der Hochschule Karlsruhe zur Erfassung von Komfortdaten und zur Evaluierung der Leistung der Vakuumisolations-Paneele wird zusätzlich installiert. Die Daten werden zusammen mit dem Datenrücklauf aus dem AmI-System in der gemeinsamen Datenbank erfasst und von dort aus der Auswertung zugänglich gemacht.
Bilanzierung und Optimierung
Das Konzept sieht einen Null-Primärenergie- bzw. Plusenergiecampus als Zielvorgabe vor. Hierfür ist eine genaue Bewertung der eingesetzten Energieträger notwendig, der ggf. über die gängigen Annahmen hinaus hinterfragt werden muss. Bei Verwendung von Biomethan beispielsweise lässt sich der in KWK selbst bei 100% KWK-Nutzung erzeugte Strom nicht auf andere Emissionen wie solche aus Spitzenlastwärmeerzeugung, Strombezug aus nicht-erneuerbaren Quellen oder Mobilität gegenrechnen, da für die KWK-Erzeugung aus Biomasse pauschal ein Primärenergiefaktor von 0 angenommen wird, um negative Primärenergiefaktoren zu vermeiden, die die Realität nicht adäquat abbilden. Hier sind im Einzelfall für die einzelnen Konzepte entsprechende Untersuchungen notwendig. Neben den Primärenergiefaktoren wurden jedoch die CO2-äquivalenten Emissionen zur Erreichung des Klimaneutralitätsziels direkt analysiert. Diese zeigen die Machbarkeit eines klimaneutralen Campus und Stadtgebietes, wobei jedoch die Emissionen aus Pendelverkehren nicht vollständig mit kompensiert werden können. Hier müssen weitergefasste Maßnahmen wie Schaffung bezahlbaren und für Studenten geeigneten Wohnraums, nachhaltige Mobilitätsangebote sowie der weitergehende Umbau der deutschen Energieversorgung getroffen werden.
Finanzierung
Das Gesamtvorhaben als öffentliches Bauvorhaben wird in der Hauptsache durch Landesmittel, eine Beteiligung der Stadt Lüneburg, die das neue Zentralgebäude als Veranstaltungszentrum mitnutzen wird, sowie durch EU-Mittel im Rahmen des Großprojektes „Innovations-Inkubator Lüneburg“ finanziert. Kleinere Beiträge liefern evangelische und katholische Kirche für einen „Raum der Stille“, sowie die Förderung im Rahmen des EnEff:Stadt und EnOB-Programmes des BMWi für innovative Aspekte der integralen Planung und Energieeffizienz. Die in den Gesamtzusammenhang gehörende Sanierung des Nahwärmesystems wurde in 2010 durch das Konjunkturpaket II finanziert, ebenso zum Teil die erfolgten Dachgeschossausbauten. Im Rahmen eines Projektes der Klimaschutzinitiative wurde eine Erfassung der Bestandsgebäude durchgeführt und vier Sanierungsvarianten grob kalkuliert.
Das Projekt "Klimaneutraler Campus" hat am 25. November 2016 den 3. Platz beim Deutschen Nachhaltigkeitspreis belegt. Der Forschungspreis wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ausgelobt. Mit dem Preis werden Forscher oder Forschungsteams ausgezeichnet, die Lösungswege für die Wärmewende entwickeln. Gesucht wurden Projekte, die den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß von Unternehmen, Kommunen und privaten Haushalten reduzieren – vom Wärmebedarf über die Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Nutzung bis hin zur Rückgewinnung von Wärme. Die Projekte sollten nicht länger als 24 Monate abgeschlossen sein.
Projektkenndaten
| nachher/neu | vor Sanierung | Einheit | |
| Summierte Energiebezugsfläche (Bruttogrundfläche oder Gebäudenutzfläche) | 52.724 | 37.757 | m² |
| Endenergiebedarf (Wärme, nach DIN V 18599) | 37,00 | 146,00 | kWh/m²a |
| Endenergiebedarf (Strom, nach DIN V 18599) | 33,00 | 74,00 | kWh/m²a |
| Primärenergiebedarf (Wärme, nach DIN V 18599) | 102,00 | kWh/m²a | |
| Primärenergiebedarf (Strom, nach DIN V 18599) | 222,00 | kWh/m²a | |
| weitere Kennwerte | |||
| CO2-Emissionen | 1.700,00 | ||
| CO2 Wärme (2008) | 413,00 | ||
| CO2 Strom (2008) | 116,00 |
| Investitionen | KG 300 31 Mio. € |
| KG 400 11 Mio. | |
| Kosten für Planung | 22 % |
