Wohngebäude in Rostock-Brinckmanshöhe heizt mit Aquiferspeicher und Solar Roof

In Rostock-Brinckmanshöhe wurde von der WIRO 1999 ein Gebäudekomplex mit 108 Wohnungen und einer beheizbaren Fläche von etwa 7.000 m2 errichtet. Eine 100 kW Wärmepumpe sorgt seit 2001 in Verbindung mit Wärme eines Grundwasserleiters und einem 1.000 m2 großen "Solar Roof" für umweltfreundliche Wärme. Die Anlage Rostock-Brinckmanshöhe ist seit Herbst 2000 in Betrieb und war ehemals Gegenstand des HELIOS-Projekts im Rahmen des Förderkonzepts "Solarthermie-2000".

Unter dem großen Mehrfamilien-Reihenhaus in Rostock-Brinckmanshöhe befindet sich in der Tiefe von etwa 15 bis 25 m ein Grundwasserleiter, der nach oben von Geschiebelehm und Geschiebemergel mit einer Mächtigkeit von 12 bis 17 m abgedeckt ist. Unterlagert wird der Grundwasserleiter wiederum von 2,5 m Geschiebemergel. Dieser Aquifer wurde durch zwei Bohrungen mit einem Abstand von circa 55 m erschlossen. Beide Bohrungen sind mit Pumpe und Injektionsstrang ausgerüstet, so dass jeweils die Förderung und die Injektion von maximal 15 m3/h möglich ist. In das beide Bohrungen verbindende übertägige Rohrleitungssystem sind Wärmetauscher für die Be- und Entladung integriert.

Das aus der kalten Bohrung mit einer Temperatur von 10 °C entnommene Wasser wird im Sommer durch Solarenergie erwärmt und in die warme Bohrung injiziert. Auf den 11 Einzeldächern des Gebäudes in Rostock-Brinckmanshöhe wurden hierzu Solarkollektoren mit Südausrichtung und einer Steigung von 38° als sogenanntes „Solar Roof“ mit einer Absorberfläche von 1.000 m2 installiert. Im Sommer liefern die Kollektoren 400 MWh/a Solarwärme. Im Winter wird die Strömungsrichtung umgekehrt. Anfangs beträgt die Fördertemperatur dann 45 °C. Im Verlauf der Heizperiode sinkt sie bis nahe an die natürliche Grundwassertemperatur ab.

Im Anschluss an einen Direkt-Wärmetauscher zur Vorheizung des Heizungs-Rücklaufwassers (Niedertemperatursystem mit 45 °C / 30 °C, außentemperaturgeführt) und des Warmwassers ist eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe mit 100 kW Heizleistung integriert, die die Grundwassertemperatur auf ein nutzbares Niveau transformiert. Die Wärmepumpe produziert durch die apparative Trennung von Kondensator und Enthitzer Wärme auf zwei Temperaturniveaus. Nach einer Einlaufzeit von etwa 3 Jahren wird ein Rückgewinnungskoeffizient der eingelagerten Wärme von circa 60 % erwartet.

Ein 30 m3 großer Pufferspeicher dient dem Ausgleich der kurzzeitigen Schwankungen der solaren Einstrahlung und darüber hinaus der Vergleichsmäßigung des Betriebes des empfindlichen saisonalen Speichers. Er ist mit einer Schichtenladevorrichtung bestückt und seine umfangreiche Sensorik liefert die zentralen Kriterien der Regelung des Gesamtsystems. An wenigen Tagen des Jahres (bei Außentemperaturen unter 5 °C), wenn die Leistung des solaren Teilsystems nicht ausreicht, und zur Beherrschung von Anlagenausfällen tritt ein gasgefeuerter Brennwertkessel von 250 kW Leistung in Aktion.

Wegen der zeitlichen Diskrepanz zwischen dem Energiebedarf des Gebäudes und den solaren Energiegewinnen können nur 159 MWh/a der insgesamt von den Kollektoren gelieferten 400 MWh/a direkt genutzt werden. Entsprechend beträgt der Anteil dieser direkten Nutzung 32 %. Solarwärme im Umfang von 234 MWh/a wird in den Aquiferspeicher geleitet. Wärmeverluste von 28 MWh/a treten auf. In der Entnahmephase werden 148 MWh/a aus dem Speicher bei Temperaturen oberhalb 10 °C für Heizzwecke gewonnen. Diese können in vollem Umfang dem Anteil solarer Deckung des Wärmebedarfes zugerechnet werden, der sich damit von 32 % auf insgesamt 62 % erhöht.

Das Gesamtsystem wird seit März 2001 regulär betrieben. Im Jahre 2001 wurde ein Solarertrag von 350 MWh erzielt. Von diesem Betrag wurden Überschüsse im Umfang von 214 MWh bei 50 °C in den Aquifer geleitet. In der zweiten Oktoberhälfte begann die erstmalige Entnahme aus dem Speicher bei Temperaturen von über 35 °C. Insgesamt wurden dem Speicher bis in den Dezember 77 MWh Wärme entnommen, was den Erwartungen für einen noch nicht aufgepufferten Speicher entsprach.

Im Jahre 2002 verbesserte sich die Speicherbilanz. Einer Einspeicherung von 245 MWh/a standen 160 MWh an rückgewonnener Wärme gegenüber. In 2002 konnten insgesamt 43% des Jahreswärmebedarfs der Gebäude (664 MWh) durch Solarenergie gedeckt werden. Dies war möglich durch niedrige Netzrücklauftemperaturen und die hohe Jahresarbeitszahl (von 4,3) der elektrischen Wärmepumpe, mit der die saisonal gespeicherte Wärme aus dem Aquifer zurückgewonnen wird.

Steckbrief:
Mehrfamilien-Reihenhaus mit 108 Wohnungen in Rostock-Brinckmanshöhe

Objekt: Mehrfamilien-Reihenhaus mit 108 Wohnungen
Strasse: Arno-Esch-Straße
Ort: 18055 Rostock-Brinckmanshöhe
Baujahr: 01.03.2001
Leistung in kW: 100kw
Beteiligte Unternehmen: Geothermie Neubrandenburg GmbH, Solvis Solarsysteme GmbH
Anwendung: Heizen
Wärmequellen: Grundwasser , Solarthermie
Technik: Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Quelle: „Geothermie in Schleswig-Holstein - Ein Baustein für den Klimaschutz“ - Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein
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