Hannover-Ahlem: Gewächshaus nutzt effiziente Technik

In Hannover wurde 2010 ein 960 m² großes High-Tech-Gewächshaus für die Produktion von Zierpflanzen errichtet. Besonderheiten des Niedrig-Energiegewächshauses stellen die innovativen Isoliermaterialien und die Nutzung von solarer Überschusswärme mittels eines neuen Heizsystems, bestehend aus Wärmepumpe, -konvektoren und Wasserspeichertanks, dar.

Das Niedrig-Energiegewächshaus untersuchte im Rahmen des Forschungsverbundprojektes ZINEG (Zukunftsinitiative Niedrigenergie-Gewächshaus) auf dem Gelände der Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau Hannover-Ahlem bis Mai 2014 wie man den Verbrauch fossiler Energieträger und die damit verbundenen CO₂-Emissionen für die Unterglasproduktion auf ein Minimum reduzieren kann.

Seit der Inbetriebnahme im März 2010 wurden hierfür erstmalig Einzelansätze zur Einsparung von Heizenergie und/oder der Nutzung regenerativer Energieträger in einem systemorientierten Ansatz aus technischen Innovationen und kulturtechnischen Maßnahmen kombiniert und hinsichtlich des Energieverbrauches und der Klimabedingungen in Verbindung mit einer modellhaften Erfassung der einzelnen Systemkomponenten untersucht sowie neue Temperaturführungsstrategien zur Energieeinsparung bei der Produktion von Zierpflanzen erarbeitet.

Das Gewächshaus in Hannover diente in energetischer Hinsicht als Solarkollektor. Zur Gewinnung überschüssiger Solarwärme blieb die Gewächshauslüftung am Tage länger geschlossen als üblich. Die sensible Wärmeenergie der Globalstrahlung wurde nicht abgelüftet, sondern mit Hilfe von Wärmetauschern dem Gewächshaus entzogen und über eine Wärmepumpe in einen Wärmespeicher exportiert. Das ZINEG-Konzept Hannover wurde dabei als ein System zur Kurzzeitspeicherung (Tag-Nacht-Speicherung) mit einem Kalt- und einem Warmwassertank betrieben.

Sowohl zur Solarwärmegewinnung als auch zur Wärmeausbringung wurden pro Abteilung jeweils acht Niedertemperatur-Gebläsekonvektoren installiert. Diese arbeiteten als Wasser-Luft-Wärmetauscher mit elektrisch betriebenen Ventilatoren (3,6 W/m). Zwei 50 m³ große, isolierte Wassertanks standen für die Speicherung von warmem und kaltem Wasser zur Verfügung. Dies entsprach einem Speichervolumen von 0,05 m³ /m² Gewächshausfläche. Eine elektrisch betriebene Wärmepumpe (5,9 kW, 6,8 W/m² Grundfläche) pumpte die Wärme aus dem Kalt- in den Warmwassertank.

Die warme Gewächshausluft wurde über die Gebläsekonvektoren mit kaltem Wasser aus dem Kaltwasserspeicher gekühlt und entfeuchtet. Die in der Luft enthaltene Wärmeenergie wurde dabei über die Wärmetauscher abgeführt und gespeichert. Nachts wuerd zur Beheizung des Gewächshauses die gespeicherte Wärme aus dem Warmwassertank über die Gebläsekonvektoren geleitet. Während des Heizbetriebes war auch eine aktive Luftentfeuchtung mit jeweils zwei der acht Gebläsekonvektoren pro Abteilung möglich. Die Systemtemperaturen lagen im Warmwasserbetrieb für den Vor- und Rücklauf bei 37 °C und 27 °C, im Kaltwasserbetrieb bei 17 °C und 7 °C. In Zeiten, in denen Solarenergienutzung aufgrund zu geringer Einstrahlung nicht möglich war, kam ein konventioneller Erdgasheizkessel zum Einsatz.

Für den Heiz- und Kühlbetrieb des ZINEG-Hauses Hannover ergab sich für die Wärmepumpe eine mittlere Jahresarbeitszahl von 4,5. Für die Gesamtanlage betrug die durchschnittliche Jahresarbeitszahl für den Kühl- und Heizbetrieb 2,9. Der Primärenergienutzungsgrad beträgt für die Wärmepumpe 2,5 und für die Gesamtanlage 1,6. Damit ist auch das System zur Solarenergienutzung des ZINEG-Konzepts Hannover aus emissionstechnischen Aspekten besser zu bewerten, als konventionelle Erdgas- oder Ölheizungen.