Projekt
Bei dem Gebäude handelt es sich um ein 1901 als Krankenhaus errichtetes Backsteingebäude aus der Gründerzeit, das nun als erstes historisches und öffentliches Gebäude in Rheinland-Pfalz mit thermalem Grubenwasser beheizt wird. Dieses fließt mit etwa 35 l/s aus dem etwa 800 m tiefen Bergwerk über den Stadtstollen in den Emsbach.
Die Stadt nutzt den Warmwasserstrom aus dem Stollen zur CO2-neutralen Beheizung des Rathauses. Dazu wurde im Stadtstolln Bad Ems ein eigens dafür konstruierter Wärmetauscher aus Standardkomponenten des Rohrleitungsbaus integriert. Die hier durch die Grubenwasser aufgenommene Wärme von ganzjährig etwa 25 °C wird über eine Trasse in das Rathaus transportiert. Im Keller des Rathauses wird die Wärme mittels einer Wärmepumpe auf über 50 °C angehoben und zur Beheizung des Rathauses genutzt.
Neben der Erschließung der geologischen Wärmepotenziale wurde die Gebäudetechnik und Heizungsanlage des Rathauses zum Teil erneuert und optimiert (hydraulischer Abgleich). Weiterhin werden kontinuierlich bauliche Maßnahmen am Gebäude durchgeführt. Auf diese Weise kann das Gebäude zu über 95 Prozent regenerativ beheizt werden. Das Rathaus nutzt nur einen kleinen Teil des vorhandenen Wärmepotenzials im Grubenwasser und so hat der Stollen ein großes Potenzial, auch weitere Gebäude zu beheizen.
Bad Ems verfügt als ehemalige Bergbaustadt über warmes Grubenwasser mit einer ganzjährigen Wassertemperatur von etwa 25°C. Diese Wärme wird nun durch einen speziellen Wärmetauscher im Stollen aufgenommen und in einer kalten Nahwärmeleitung in das ca. 200 m entfernte Rathaus transportiert. Dort bringt eine hocheffiziente Wasser-Wasser-Wärmepumpe, die mit Ökostrom betrieben wird, die Temperatur auf etwa 55°C.
- 65% Erneuerbare Energien
- Energieeffizienz
- Nichtwohngebäude
- Sanierung
- Wärmepumpe
Bautafel:
BAUVOLUMEN
2.962 m² Nettogrundfläche
BAUZEIT
01/2016 – 02/2018
BAUKOSTEN
0,5 Mio. Euro
VERWENDETE GEBÄUDETECHNIK
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Energieträger: warmes Grubenwasser, Ökostrom, Erdgas für Spitzenlasten
Heizleistung: 111 kWth (Grundlast)
Versorgte Gebäude: 2
Heizleistung weiterer Wärmeerzeuger: Erdgaskessel mit 230 kWth (Spitzenlast)
Herausforderungen
Beim Rathaus handelt es sich um einen Altbau, welcher zur Beheizung ein Temperaturniveau von > 50°C benötigt. Im Gegensatz zu anderen Wärme-Projekten wurde in diesem Fall nicht auf Industrie- oder Abwasserwärme gesetzt, sondern auf Wärme „unter Tage“. Somit mussten im Vorfeld verschiedene Auflagen und Anforderungen des deutschen Bergrechtes erfüllt werden: Hauptbetriebspläne, Brandschutzpläne und Artenschutzgutachten mussten erstellt werden. Bei der späteren Umsetzung des Projektes, welches kein Standard war, waren kompetente und erfahrene Fachplaner erforderlich. Gerade auch die geologischen Vorarbeiten und Ausarbeitungen der Wärmetauschertechnik unter Tage in dieser speziellen, heiklen Umgebung wurden durch lokal ansässige Ingenieurbüros äußerst präzise und zuverlässig durchgeführt und betreut.
Aufgrund der speziellen Situation des Grubenwassers mussten zuvor verschiedene Auflagen des deutschen Bergerechts erfüllt werden: Hauptbetriebspläne, Brandschutzpläne, Artenschutzgutachten. Die geologischen Vorarbeiten zur Installation der Wärmetauschertechnik in einem ehemaligen Stollen erfordern entsprechende Erfahrung.
Ziele & Erfolge
Zur Nutzung des ganzjährig ca. 25°C warmen Grubenwassers wurde ein spezieller Wärmetauscher im Stollen installiert. Diese Niedertemperatur Nahwärme wird dann im Anschluss mit Hilfe einer Wärmepumpe auf das benötigte Temperaturniveauangehoben und zur Beheizung des Rathauses eingesetzt. In Kombination mit einer optimierten Heizungsverteilung (hydraulischer Abgleich) und baulichen Maßnahmen am Objekt kann das Gebäude nun zu 95 Prozent regenerativ beheizt werden. Das Nahwärme-Potenzial des Grubenwassers ist deutlich höher als der Heizbedarf des Rathauses, sodass allein an diesem Standort mehrere Objekte beheizt werden könnten. In Rheinland-Pfalz und auch anderen Ländern gibt es außerdem weitere ungenutzte Potenziale von Grubenwasser.
Die reine Einsparung am Primärenergieträger Erdgas belaufen sich auf 300.000 kWh/a. Unter Einsatz von Ökostrom für den Betrieb ergeben sich dann Einsparungen von 75 tCO2e/a.
Umrüstung auf eine Wärmepumpe
Vorher:
2 Erdgasheizungen mit einer Heizleistung von 380 kWth
Endenergieverbrauch 356.000 kWhhs/a
Vollbenutzungsstunden ca. 800 h/a
Maßnahmen:
hocheffiziente Wasser-Wasser-Wärmepumpe
kaltes Nahwärmenetz (Rathaus <-> Stadtstolln)
eigens konstruierter Wärmetauscher in der Rösche des Stadtstollns
Nachher:
Wärmepumpe mit 111 kWth und Einsatz eines Gaskessels mit 230 kWth für Spitzenlasten
Endenergieverbrauch
18.700 kWhhs/a (Erdgas)
59.000 kWhel/a (Strom Wärmepumpe)
175.500 kWhth/a (Erdwärme)
Anteil fossiler Energieträger ca. 7 Prozent bei Einsatz von Ökostrom
Vollbenutzungsstunden ca. 1950 h/a (Wärmepumpe) und 65 h/a (Gaskessel)
CO2e-Einsparung ca. 75.000 kg CO2e/a
