Klimapositiv: Elobau Produktionsgebäude mit Stromspeicher, Probstzella, Deutschland

Bei der von Transsolar durchgeführten Studie für den Neubau eines Produktionsgebäudes war die energetische Vision von elobau maßgebend, nach Möglichkeit vollständig mit erneuerbarer Energie versorgt zu sein. Die gestellte Aufgabe war herauszufinden, wie sich neben einer positiven Primärenergiebilanz eine möglichst autarken Wärme-, Kälte- und Stromversorgung erzielen lässt.
Im Bereich der elektrischen Energie ist dafür eine stets ausgeglichene Leistungsbilanz zwischen Angebot und Nachfrage zu gewährleisten.
Physikalisch betrachtet ist die Stromerzeugung im Maßstab eines einzelnen Gebäudes durch eine überschaubare Anzahl von regenerativen Umwandlungstechnologien möglich. Eine bedarfsgeregelte Erzeugung ist speziell bei kurzzeitigen Schwankungen der Last technisch aufwändig und vor allem bei Sonnen- oder Windkraft nicht sinnvoll. Der Einsatz eines lokalen Stromspeichers ist daher ein innovativer Ansatz, die transiente Stromerzeugung zeitlich und leistungsmäßig vom fluktuierenden Stromverbrauch zu entkoppeln. Eine elektrische Autarkie ist dann gegeben, wenn der Strombedarf ohne Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz gedeckt wird. Überschüssiger Strom wird üblicherweise in das öffentliche Netz eingespeist. Daraus ergibt sich dann eine primärenergetische Gutschrift, deren Höhe von der Qualität und energiepolitischen Anrechnung des „verdrängten“ Netzstroms abhängt. Da die Bilanz des Plusenergiegebäudes mit zunehmender ökologischer Qualität des Netzstromes sinkt, ist es sinnvoll, den Strom nicht nur lokal zu erzeugen, sondern auch lokal zu verbrauchen.
In dieser Studie wurde zunächst das Stromlast-Profil des Werks aus Messdaten und Simulationsergebnissen mit als Basis für alle zu untersuchenden Varianten mit Photovoltaik ermittelt. Die Untersuchungen mit unterschiedlicher effektiver Speicherkapazität zeigten, dass bei einer PV-Anlage mit 150 % bilanzieller Autarkie eine reale Stromautarkie von bis zu 80 % mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand erreichbar ist.
Der Neubau wurde in 2016 fertiggestellt. Er steht auf einem alten Industriestandort, es wurden also keine neuen Flächen versiegelt. So schont das Werk sowohl beim Bau, als auch im Betrieb Ressourcen, denn es ist als Passivgebäude in Holzbauweise erstellt.
Die Fundamente der PV-Freiflächenanlage dienen als Erdwärmetauscher, also Wärmequelle für eine elektrische Wärmepumpe. Photovoltaikanlagen auf dem Dach und neben dem Gebäude erzeugen nun die für den Betrieb erforderliche elektrische Energie – rund 220 MWh pro Jahr. Der Großteil davon wird – und das ist für ein Werk die Innovation – am Ort gespeichert (Stromspeicher mit Li-Ionen-Technologie) und bei geringer Sonneneinstrahlung selbst verwendet, also nicht ins Netz eingespeist.

2019 DGNB Klima Positiv
2018 Staatspreis des Landes Thüringen für Architektur und Städtebau