Im Eingangsbereich des Pfaff-Quartiers, hinter der Pforte und gegenüber dem Medizinischen Versorgungszentrum, steht die neu errichtete Energiezentrale. Sie dient zur Verteilung der Wärme im Quartier und stellt ein Forschungslabor für E-Mobilität und Batterietechnik bereit.
Energiezentrale Pfaff-Quartier
Beschreibung
Im Pfaff-Quartier ist für die zentrale Niedertemperatur-Wärmeversorgung eine Energiezentrale erforderlich. Aufgrund der hohen Bebauungs- und Wärmebedarfsdichte wurden dezentrale Luft-Wasser-Wärmepumpen ohne Wärmenetz als nicht sinnvoll angesehen.
Das Wärmenetz im Pfaff-Quartier wird aus dem Rücklauf der Fernwärme der Stadtwerke Kaiserslautern (SWK) gespeist, da die Gebäude im Quartier alle energieeffizient sind, können sie auch mit geringeren Heiztemperaturen versorgt werden. So kann auch die Abwärme von Kältemaschinen zur Wärmebereitstellung genutzt werden, die auf dem Dach der Energiezentrale installiert sind.
Zusätzlich demonstriert die Energiezentrale im Pfaff-Quartier innovative Komponenten zur Erreichung der Klimaneutralität, wie z.B. eine farbige Photovoltaik-Fassade mit einer innovativen MorphoColor® Beschichtung. Im E-Mobil- und Batterielabor wird das netzdienliche Laden von E-Fahrzeugen und deren Beitrag zur Stabilisierung der Stromversorgung erprobt, wobei ein Gleichstromnetz im Labor die Umwandlungsverluste reduziert.
Daten und Fakten
| Allgemein | |
|---|---|
| Bauherrin: | Stadt Kaiserslautern |
| Betreiberin: | SWK Stadtwerke Kaiserslautern |
| Grundfläche / Bruttodachfläche: | 98,7 m² |
| Heizzentrale | |
|---|---|
| Grundfläche: | 41,9 m² |
| Raumhöhe: | 3,75 m |
| Wärmeversorgung: | Fernwärme-Rücklauf SWK, ca. 70 °C |
| Backup: | Auf Fernwärme-Vorlauf umschaltbar, ca. 120 °C |
| Abwärmenutzung: | Aus Kältemaschine auf dem Dach; ca. 60 °C |
| Vorlauftemperatur Wärmenetz Quartier: | ca. 60 °C |
| Kältemaschine | |
|---|---|
| Hersteller, Typ: | M.T.A. S.p.A., ASG2 240/SSN |
| Kältemittel: | R454B |
| Temperaturbereich Kältekreislauf: | - 10 bis +60 °C |
| Schalldruckpegel: | 70,7 db(A) |
| Betriebstemperatur: | 7 °C |
| Jahresarbeitszahl (Seasonal Energy Performance Ratio SEPR HT): | 6,34 |
| Nennkälteleistung: | max. 556 kW |
| Elektrische Nennleistungsaufnahme: | max. 219 kW |
| Gewicht: | 5.130 kg |
| E-Mobil- und Batterielabor | |
|---|---|
| Grundfläche Labor und Batterieraum: | 32,9 m² |
| Raumhöhe: | 2,50 m |
| Elektrisches System: | DC Gleichstrom 800 VDC |
| Stromerzeuger: | PV-Fassadenanlage 10,1 kW |
| Angeschlossene Batterien: | YUASA Batterie: 31 kWh TESVOLT Batterie: 38,4 kWh |
| Angeschlossene Verbraucher: | DC-Schnellladesäule (bidirektional-fähig): 120 kW AC-Ladepunkt (unidirektional): 22 kW |
Moderne Architektursprache
Ergebnisse
Im Rahmen des Vorhabens EnStadt:Pfaff wurde eine Energiezentrale mit folgenden Funktionen erstellt:
Moderner, architektonisch hochwertiger Neubau, der die Zukunftsorientierung des Quartiers repräsentiert und sich harmonisch in das Ensemble der benachbarten denkmalgeschützten Gebäude einfügt
Fassade mit farbigen high pressure laminate (HPL) Fassadenplatten und mit farbigen MorphoColor® Photovoltaik-Modulen in der oberen Hälfte der Südwest- und Südost-Fassade zur Stromerzeugung
Heizzentrale, die die Niedertemperatur-Wärmeversorgung im Quartier primär aus dem Rücklauf des Fernwärmenetzes der SWK ermöglicht
Kältemaschinen auf dem Dach der Energiezentrale mit Auskopplung der Abwärme und Einspeisung in das Wärmenetz
E-Mobil- und Batterielabor mit E-Mobil-Ladesäule und Versuchs-E-Fahrzeug zur Erforschung und Erprobung von Bidirektionalem Laden zur Stabilisierung des Stromnetzes im Quartier
Batterien zur Untersuchung der Bereitstellung höherer Leistungen zur Schnellladung sowie zur Erhöhung des Eigenverbrauchs des Solarstroms
Gleichstrom-Verkabelung im Labor zur Reduzierung von Verlusten
Working Station für das Cloud-basierte Monitoring des Quartiers-Energiesystems
Erkenntnisse
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Der Bau einer Energiezentrale sollte frühzeitig geprüft und ein technisch günstig gelegener Standort im Bebauungsplan vorgesehen werden. Im Pfaff-Quartier musste der Standort aufgrund von Umplanungen der Wärmeversorgung mehrmals verschoben werden.
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Der Bau einer Energiezentrale wird meist dann erforderlich, wenn eine spezielle zentrale Quartiers-Wärmeversorgung realisiert wird. Durch die Integration weiterer Funktionen lassen sich Synergieeffekte erzielen.
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Die Erstellung einer individuell geplanten Energiezentrale ist kosten- und zeitaufwändig. Daher sollte stets geprüft werden, wie durch die Nutzung vorgefertigter Lösungen der Aufwand begrenzt werden kann.
Energiezentralen bieten die Chance, Energiedienstleistungen für klimaneutrale Quartiere zu bündeln.
Gerhard Stryi-Hipp
Fraunhofer ISE, wissenschaftlicher Projektleiter EnStadt:Pfaff
Autor: Gerhard Stryi-Hipp, Fraunhofer ISE
Mitautorinnen: Bettina Dech-Pschorn, Diana Neubert, Stadt Kaiserslautern