Die ehemalige Lagarde-Kaserne in Bamberg wird zukunftsfähig!
Bis zum Jahr 2014 wurde die rund 23 Hektar große Fläche von den US-Streitkräften für militärische Zwecke genutzt. Die Fläche wird derzeit saniert und umgebaut. Die ehemalige Kaserne stellt eines der größten innerstädtischen Infrastrukturprojekte in Deutschland dar. Auf Grund der Vorgeschichte ist das Gebiet durch eine heterogene Bausubstanz charakterisiert. Für die Übertragbarkeit der Ergebnisse durch das Forschungsvorhaben MultiSource ist dieser Umstand sehr förderlich. Die Rolle des Lagarde Campus als Leuchtturm der Energiewende durch die innerstädtische Erschließung Erneuerbarer Energien ist unbestreitbar.
Das Forschungsvorhaben MultiSource wird auf dem Lagarde-Campus das Zusammenspiel von vier innovativen Wärmequellensystemen in einem kalten Nahwärmenetz untersuchen:
Der Vorteil eines gesonderten kalten Nahwärmenetzes liegt vor allem in der Möglichkeit, verschiedene Umweltwärmequellen zentral in das Netz einbinden zu können. Somit profitiert der Betrieb dezentraler Wärmepumpen durch die nicht ortsgebundene Einbindung von Erdwärme (Kollektoren, Sonden, Verteilsysteme) und der Abwärme aus dem Abwasser.
Die unterschiedlichen erneuerbaren Wärmequellen werden in der Energiezentrale zusammengeführt und im kalten Nahwärmenetz den dezentralen Wärmepumpen für die Beheizung oder Warmwasserbereitung der Gebäude zur Verfügung gestellt. Die niedrigen Netztemperaturen ermöglichen zudem eine passive Kühlung der Gebäude zur Steigerung des Nutzerkomforts und der Effizienz. Dabei sollen die einzelnen Wärme- und Kältequellen möglichst immer im optimal verfügbaren Temperaturbereich genutzt werden. Das Zusammenspiel, eine mögliche saisonale Verschiebung oder eine gegenseitige Regeneration der unterschiedlichen Wärmequellen soll analysiert werden.
MultiSource erforscht das kalte Prosumer-Nahwärmenetz und die Wärmequellen Abwasser und Geothermie (roter Rahmen links unten). Die dezentralen Wärmepumpen werden nicht betrachtet. - Grafik: Stadtwerke Bamberg, BUILD.ING Consultants + Innovators
Im Rahmen der wissenschaftlichen Untersuchungen werden die Wärmequellsysteme parallel zu den Baumaßnahmen geologisch begleitet. Durch den Einsatz von modernen geowissenschaftlichen Messgeräten können alle wichtigen Bereiche des Untergrundes gezielt analysiert und eine maximal effiziente Anbindung der geothermischen Systeme an den Boden und das Gestein erreicht werden. Gleichzeitig werden die im Projekt entwickelten Messkonzepte der Wärmequellensysteme umgesetzt. Die Messtechnik dient der Erfassung der wichtigsten Systemparameter, um langfristige Wechselwirkungen und Optimierungspotenziale der verschiedenen regenerativen Quellen zu eruieren. Die Messdaten, zusammen mit den bodenkundlichen Untersuchungen, dienen der Weiterentwicklung dynamischer Simulationsmodelle. Mit diesen kann das Verhalten der verschiedenen Wärmequellen in einem Gesamtsystem bestimmt und vorhergesagt werden. Entsprechende Simulationssoftware für das Komplettsystem ist noch nicht vorhanden und wird im Rahmen des Projektes entwickelt. Alle Untersuchungen münden in einem optimierten Zusammenspiel der Wärmequellensysteme, welches für Heiz- und Kühlzwecke stets den optimalen Betriebspunkt bereitstellt. Ebenfalls werden Möglichkeiten der saisonalen Verschiebung untersucht.
Im Forschungsprojekt werden gezielt die Quellenwärmesysteme, die Energiezentrale und das kalte Nahwärmenetz untersucht, um deren Erkenntnisse entkoppelt vom Betrieb der dezentralen Wärmepumpen für weitere Projekte übertragbar zu machen.
Messtechnische Erfassung
Im ersten Arbeitspaket wird das Messkonzept für die vier Quellsysteme erarbeitet und umgesetzt. Dafür werden alle Quellsysteme während des Bauprozesses mit diverser Messtechnik ausgestattet.
Bodenkundliche Begleitung
Das übergeordnete Ziel dieses Arbeitspaketes ist die geologisch-bodenkundliche Begutachtung des Lagarde Campus.
Die bodenkundliche Begleitung wird bereits vor der Bauphase mit einer experimentellen Ermittlung eines verbesserten Bettungsmaterials starten.
Simulationsgestützte Modellierung und Analyse
Arbeitspaket drei beinhaltet die Simulation der Einzelkomponenten sowie des Gesamtsystems, mit dem Ziel, mögliche Betriebsszenarien vorab zu prüfen, den zeitlichen und quantitativen Einsatz der Quellen zu optimieren sowie den Betrieb mit Prüfwerten und Monitoring Messdaten abzugleichen.
Datenauswertung und Betriebsoptimierung
Die im Arbeitspaket eins gesammelten Messdaten werden im Arbeitspaket vier mithilfe der zu entwickelnden Auswertungs- und Berechnungsalgorithmen ausgewertet. So kann das komplexe Zusammenspiel der Technologien analysiert werden.
Projektkoordination und Wissenstransfer
Aufgrund der Komplexität der Forschungsaufgabe, der Vielzahl unterschiedlicher Wärmequellen sowie Forschungspartnern stellt die Projektkoordination eine besondere Herausforderung und somit eine elementare Komponente zur Erreichung der Projektziele dar.
Die Stadtwerke Bamberg fungieren im Projekt als Projektsteuerer im Bau vor Ort und stellen somit die Schnittstelle zwischen der praktischen Umsetzung des Quartiers und der wissenschaftlichen Nutzung durch die Projektpartner dar. Darüber hinaus wird durch sie der Wissenstransfer zwischen den beiden Forschungsvorhaben MultiSource und ENable sichergestellt.
Die Technische Hochschule Nürnberg ist für die Erstellung und Durchführung des Messkonzeptes für die Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren sowie die Abwasserwärmetauscher zuständig. Außerdem leitet und koordiniert die TH Nürnberg das Verbundvorhaben.
Die Technische Universität Dresden verantwortet die simulationsgestützte Modellierung und Analyse der Wärmequellen.
Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg führt
bodenkundliche Untersuchungen im Quartier durch und ist für die
Aufbereitung der geologischen Daten
verantwortlich.
Als Unterauftragnehmer ist die GtV Service GmbH, ein
Tochterunternehmen des Bundesverbandes Geothermie, für die
Öffentlichkeitsarbeit zuständig.
Leitung:
Stefan Loskarn
Leitung:
Prof. Dr.-Ing. Volker
Stockinger
Leitung:
Prof. Dr.-Ing. John
Grunewald
Leitung:
Dr. David Bertermann
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