Auf der Margarethenhöhe werden alte Gebäude fit für die Zukunft

Das Gas- und Wärme-Institut Essen gibt es seit 1937. Gemeinnützig und unabhängig, versteht sich das Essener Energieforschungsinstitut als Motor für Innovationen. Es arbeitet an der Zukunftsfähigkeit der Energiebranche in einem sich rasant verändernden Umfeld. Derzeit auch bei einem Projekt auf der Margarethenhöhe.

Das interdisziplinäre Verbundvorhaben „Energieeffiziente Wohnsiedlungen durch zukunftsfähige Konzepte für den denkmalgeschützten Bestand – Energieoptimiertes Quartier Margarethenhöhe Essen (EnQM)“ hat das Ziel, durch energetische Sanierung, innovative Gebäudetechnik und intelligente elektrische, thermische und digitale Vernetzung denkmalgeschützte Quartiere energetisch zu optimieren. In der historischen Gartenstadt Margarethenhöhe soll dieser Ansatz analysiert und mit den im Projekt entwickelten und angepassten Technologien umgesetzt werden. Dabei werden die Potenziale der Maßnahmen für einzelne Gebäude und für die ganze Siedlung untersucht.

Bis 2050 sieht die Bundesregierung einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand vor. Bereits 2020 sollen erneuerbare Energien 14 Prozent des Endenergieverbrauchs für Wärme und Kälte decken. Hierbei können Effizienzsteigerungen im Gebäudebestand nicht nur durch die Sanierung von einzelnen Gebäuden erzielt werden, sondern auch durch die smarte Vernetzung von Gebäuden innerhalb eines Quartiers. Um solch energieeffiziente Quartierslösungen voranzutreiben, greift die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie herausgegebene Veröffentlichung „Energieeffizienzstrategie Gebäude“ den Gedanken der ganzheitlichen Sanierung und Modernisierung im Gebäudebestand auf.

Das Vorhaben wird am Beispiel der Margarethenhöhe in Teilschritten realisiert: von „Ganzheitlichen Sanierungskonzepten für Baudenkmale“ über „Entwicklung und Erprobung denkmalgerechter Technologien“ bis hin zu „Intelligenter Quartiersvernetzung und Energie-
flussoptimierung“ und schließlich der „Umsetzung im Quartier“.

Das Gas- und Wärme-Institut Essen (GWI) wird seine Expertise einbringen, indem die im Quartier zu installierenden innovativen Technologien, wie etwa eine Mikro-Wärmepumpe oder ein Fußbodenheizsystem, an seinen Prüfständen untersucht werden. Darüber hinaus sollen diese Systeme physikalisch und mathematisch modelliert werden, um in vorgelagerten Simulationen das dynamische Verhalten der Einzelsysteme zu analysieren. Die so erstellten Modelle sollen dann in ein Modell des ganzheitlichen Wohnquartiers integriert werden.

Aus verschiedenen Forschungsprojekten verfügt das GWI über entsprechende Expertise zur Formulierung physikalischer Problemstellungen in mathematischen Modellen, die mit den institutseigenen Rechnersystemen numerisch gelöst werden.

Die physikalisch-mathematische Abbildung des Wohnquartiers Margarethenhöhe ermöglicht es, die Wechselwirkungen zwischen modularen Versorgungssystemen in Abhängigkeit der auftretenden Lasten sowie verschiedener Witterungsverhältnisse zu analysieren. Die Gesamtbetrachtung des Quartiers erlaubt es, verschiedene Szenarien, Strukturen und Komponenten von Versorgungssystemen (zum Beispiel Wärmequelle, Speicher, Fernwärme, Kraft-Wärme-Kopplungs- oder Photovoltaik-Anlagen) und deren Auslegungen zu untersuchen. Die Erkenntnisse können dann in die Planung eines energetisch optimierten Gebäudekonzepts einfließen.

Ferner dienen die Modelle dazu, die Ergebnisse auf andere Wohnquartiere zu übertragen. Ziel der energetischen Optimierung ist es dabei, auch die Qualität von Energieflüssen zu bewerten, um zu effektiven Maßnahmen bei der Einsparung von Energieträgern und für den Klimaschutz zu gelangen.

Zusätzlich wird das GWI Geschäftsmodelle für die im Projekt eingesetzten Energieversorgungssysteme entwickeln. Diese Modelle werden jedoch nicht nur auf wirtschaftlichen Aspekten beruhen, sondern auch ökologische Faktoren berücksichtigen. Dazu sollen die im Quartier eingesetzten Versorgungssysteme ökologisch bilanziert werden, um für die betrachteten Systeme CO2- und Primärenergie-Einsparungspotenziale zu bestimmen.

(Foto: Christoph Fein)