Nachhaltig heizen und kühlen mit
SONNE und ERDWÄRME
Das Projekt "NULLplus NULL"
Seit 1991 betreibt kohlpharma eine emissionsfreie, kostengünstige und seit 30 Jahren störungsfreie Gebäudeenergieversorgung zur Beheizung eines 3.400 m² großen kohlpharma Firmengebäudes in Perl, Saarland, und setzt dabei auf eine innovative Kombination bereits bewährter Technologien zur Nutzung von kostenloser, regenerativer Erdreichenergie (= NULL) und ebenfalls kostenloser Sonnenergie (= NULL).
In ca. 1,4 m Tiefe sind 1.800 m² Erdwärmekollektoren (PE-Kunststoffleitungen mit Glykol- Wasser-Gemisch) verlegt. Auf dem Dach des Firmengebäudes befinden sich 34 m² Sonnenkollektoren, die das Wasser in den Heizungspufferspeichern aufheizen. Während der Heizperiode entziehen die Wärmepumpen über die Erdwärmekollektoren dem Boden Wärme.
Im Jahr 2021 lagen die Heizkosten (Stromkosten für Wärmepumpen und Pumpensystem) im kohlpharma-Firmengebäude bei rund 2,20 € netto pro m² und Jahr.
• Lebenserwartung der PE-Erdwärmekollektoren: 75 - 100 Jahre
• Erdwärmekollektoren können in Eigenleistung verlegt werden
- Nach VDI-Richtlinie 4640 sind 200% der zu beheizenden Fläche
als Erdwärmekollektorenfläche vorzusehen. -
NULL plus NULL Lösung:
In Verbindung mit Sonnenkollektoren reichen
50% Erdwärmekollektorenfläche aus.
Beim Neubau eines Einfamilienhauses (160 m²) mit dem „NULLplus NULL"-Konzept beläuft sich die Investition für Heizen und Kühlen auf rund 40.000 – 60.000 € netto, je nachdem wie viel PV- und Sonnenkollektorenkapazität eingesetzt wird. Die zu erwartenden jährlichen Heiz- und Kühlkosten dürften bei ca. 500 €/Jahr liegen. (Annahme: 12.000 kWh Jahresenergieverbrauch, ca. 30% Anteil der Sonnenkollektoren, Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen: 5, Kosten für Wärmepumpenstrom ca. 0,30 € /kWh, bei Einbeziehung von PV-Strom ist dieser Wert niedriger anzusetzen).
Auf eine separate Außendämmung (Kosten 25.000 € - 50.000 €) kann verzichtet werden beim Einsatz eines ausreichend isolierenden Bausteins. Damit liegen die Systemkosten des „NULLplus NULL"- Konzepts unter den gängigen Systemkosten.
Ca. 10-12 Jahre bis zur Amortisation des Investments: bei Bestandsbauten (Einfamilienhaus, 200 m² beheizte Fläche, Öl- oder Gasheizung mit Fußbodenheizung) betragen die jährlichen Heizkosten mit dem „NULLplus NULL"-Konzept ca. 840 €/Jahr. Die Kühlkosten sind in diesem Betrag enthalten.
Im Vergleich zur Beheizung mit Öl (3.000 L/Jahr, € 1,25 /L. Heizöl, Kühlung durch Split-Klimageräte, Kühlkosten ca. 33% der Heizkosten) beträgt die Ersparnis 4.150 €/Jahr.
Ältere Bestandsbauten ohne Fußbodenheizung können durch Installation von modernen Heiz-Kühldecken effizient beheizt und gekühlt werden. Diese modernen Heiz-Kühldecken sind in der Kühlleistung sogar taupunktunabhängig und der Installationsaufwand ist relativ gering.
Soziale Einrichtungen „klimafest“ nachrüsten: über das Potenzial bei Firmengebäuden und Wohngebäuden hinaus könnten beispielsweise auch soziale Einrichtungen, u.a. Schulen, Schwimmbäder, Altenheime usw. nachgerüstet werden. Gerade hier wird der Bedarf für kostengünstige und emissionsfreie Kühlung im Zuge des Klimawandels weiter steigen. Zudem steht bereits ausreichend Fläche durch große (Flach-)Dächer für Sonnenkollektoren und durch Schulhöfe, Parkplätze usw. für Erdwärmekollektoren zur Verfügung.
Moderne Heiz-Kühldecken können hier zum Einsatz kommen.
Sofort umsetzbar und über Joint Ventures skalierbar: bei „NULLplus NULL" handelt es sich um ein Komplettsystem, welches künftig bei Neubauten direkt integriert oder bei bestehenden sowie älteren Gebäuden nachgerüstet werden kann. Da „NULL plus NULL" auf vorhandene Technik setzt, kann es sofort eingesetzt werden.
In Zukunft immer wichtiger: Gebäudekühlung
„NULLplus NULL" löst zudem eine weitere große Zukunftsherausforderung – im Zuge des Klimawandels steigt auch in Deutschland der Temperaturdurchschnitt spürbar und Hitzewellen häufen sich. Dadurch steigt der Bedarf an emissionsfreien Kühlsystemen für Gebäude in Deutschland und damit verbunden der Strombedarf enorm.
„NULLplus NULL" hingegen kühlt das Gebäude über Fußbodenheizungsflächen bzw. Heiz-Kühldecken und bezieht den notwendigen Strom direkt und emissionsfrei über die Dach- PV-Anlage bei Kosten von ca. 6-10 Cent/kWh.
Wissenschaftliche Begleitung
Durch htw saar wissenschaftlich begleitet: „NULLplus NULL" wird von Prof. Dr. Marc Deissenroth-Uhrig, Professur für Erneuerbare Energien und Ingenieurwissenschaften an der Fakukltät für Ingenieurwissenschaften an der htw saar, wissenschaftlich geprüft.
Nach Ablauf der kommenden Heiz- und Kühlperiode werden somit zusätzlich zu den Erfahrungen aus 30 Jahren praktischem Einsatz auch wissenschaftlich verifizierte Daten zum Effizienzgrad, Kosteneinsparung usw. von „NULLplus NULL"vorliegen.
Die Rolle des zukünftigen Unternehmens „NULLplus NULL"
Die kombinierte Nutzung von Erdwärme und Sonnenkollektoren ist unverzichtbar zum Erreichen der Wärmewende.
Die erfolgreiche Realisierung des „NULLplus NULL" - Konzepts hängt stark ab von der fachgerechten, kostengünstigen und minimalinvasiven Verlegung der Erdwärmekollektoren.
Erdwärmekollektoren sind ein skalierbares und effizientes Speichersystem, das zugleich ein hochrentables und nachhaltiges Invest für den Bauherren darstellt.
Spezialmaschinen zur Verlegung von Erdwärmekollektoren befinden sich im Bau und werden ab Frühjahr 2023 zum Einsatz kommen.
Investitionskosten
• Erdwärmekollektoren (hohe Eigenleistung durch Bauherren möglich)
• taupunktunabhängige Heiz-Kühldecken
• besser isolierender Baustein
• aufwändige Aussendämmung
• keine Folgekosten wg. Spätschäden durch Aussendämmung
• Ausgaben für Estrich, Fussbodenheizung
• Verkürzung der Bauzeit
• Heizungsinstallationsaufwand durch moderne Heiz-Kühldecken
• Steuerungsaufwand durch taupunktunabhängige Heiz-Kühldecken
• Wärmepumpe
• Sonnenkollektoren
• Pufferspeicher (grössere Auslegung erforderlich)
Investitionskosten Fazit
• Mehraufwand und Minderaufwand halten sich die Waage
• Steigerung des Wohnwertes durch nachhaltiges Heizen und Kühlen
• Vermeidung eines Wertverlustes bzw. Erzielung einer Wertsteigerung der Immobilie
• Vermietung beheizt und gekühlt („all inclusive“) möglich
Livecam
Kaltes Nahwärmenetz der kohlpharma GmbH in 66706 Perl bestehend aus:
- 2760 m² Erdwärmekollektoren in 1,4 m Tiefe
- 2 Trackingsystemen mit insgesamt 100 m² Vakuumröhrenkollektoren
- 1 Trackingsystem mit Photovoltaik (14 kWp)
