Nachhaltigkeit an der TUK

Energiewende - Nachhaltige Energienutzung

Projektsteckbrief

ProjektEnergiewende
Ziele
  • Reduktion des Energiebedarfs
  • Steigerung der Energieeffizienz
  • Ausschließliche Nutzung von nachhaltigen Ressourcen
Beteiligte

 

  • Energieagentur Rheinland-Pfalz
  • LBB
StartAugust 2018
Abschluss
Finanzierung
  • aktuell keine
  • Antrag zur Erstellung eines Integrierten Klimaschutzkonzepts bei BMU, PTJ und MUEEF eingereicht
  • Anträge für Investive Maßnahmen sind in Vorbereitung

Operative Umsetzung

Energiecontrolling, also die Erfassung und Auswertung der Zählerstände für Energieverbräuche (Strom, Wasser, Wärme und Kälte), ist ein wesentliches Element um die Ressource Energie effizienter einzusetzen.

In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Liegenschafts- und Baubetreuung (LBB) erfolgt seit Mitte 2010 der Aufbau einer Zählerstruktur an der Universität. Bereits zum jetzigen Zeitpunkt wurden in verschiedenen Gebäuden 543 Zähler eingebaut bzw. nachgerüstet.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes konnte das Energiecontrolling der TU Kaiserslautern aufzeigen, wie ein Energiecontrollingsystem an Hochschulen aussehen sollte.

(„ertüchtigen“ lt. Duden:  verstärken, verfestigen, durch Modernisierung sicherer machen)
 
Von verschiedenen Stellen auf dem Campus und insbesondere auch vom Verwaltungsturm sind die Bauarbeiten um Gebäude 20, der sogenannten Energiezentrale, deutlich zu sehen. Mitte Mai letzten Jahres war Baubeginn zur Ertüchtigung der zentralen Kälteerzeugung auf dem Campus der TU Kaiserslautern. Eine Baumaßnahme in der Größenordnung von rund 11 Millionen Euro. Die Maßnahme ist die erste Konsequenz aus den Energiestudien, die von 2007 bis 2010 durchgeführt wurden. Der Umbau ist aus Effizienzgründen und aufgrund von Bedarfssteigerungen nötig. Ein Handlungsdruck ist aber auch dadurch entstanden, dass das Kältemittel, für das die bisherigen vier Turbokältemaschinen spezifisch
ausgelegt waren, ab 01.01.2015 verboten ist. Diese Baumaßnahme ist insbesondere als großer Erfolg zu sehen, da dies die erste „große Baumaßnahme“ seit Fertigstellung von Gebäude 42 Mitte der Neunziger Jahre auf dem Campus der  TU ist.
 
Aber was ist „Kälte“ und für was wird sie benötigt?

Unter „Kälte“ ist in diesem Zusammenhang konstant  6° Celsius „kaltes“ Wasser zu verstehen, das in der Energiezentrale auf diese Temperatur heruntergekühlt und dann über einen Kreislauf in einem Verteilernetz den Verbraucher bereitgestellt wird. Das Wasser wird zur Klimatisierung von Räumen und zur Kühlung von Geräten benötigt. So benötigen z.B. Laseraggregate eine Kühlung, um schädliche thermische Belastungen auszuschließen. Im RHRK müssen Serversäle gekühlt werden, um eine Überhitzung der Hardware zu verhindern; neuere Hardware-Komponenten besitzen teilweise schon eine integrierte Kalt-Wasser-Kühlung, die dann mit dem bestehenden Netz verbunden wird. Die ständige Erhöhung der technischen Leistungsfähigkeit von Geräten bei gleichzeitiger Miniaturisierung der Bauteile zeichnet bereits einen weiterhin steigenden Kältebedarf. Bisher werden jährlich rd. 6.000 kWh Kälte erzeugt. Gleichzeitig ist die „Kälte“ das teuerste Medium, das z.B. neben Gasen, Wasser, Wärme, Strom an die Nutzer geliefert wird. Für die Herstellung der Kälte wird Strom als Energieträger und aufwändige Energieumwandlungstechnik eingesetzt.
 
Der Umfang der eingangs erwähnten Arbeiten umfasst die Erneuerung der Kälteerzeuger an sich, die komplette Kälteverteilung und die zentrale Leittechnik für die Steuerung der Kälteanlagen. Die Kälteverteilung beinhaltet auch die Kaltwasserpumpen, deren Anlieferung kommentiert wurde: Auf dem Hof liegt jetzt ein schönes Einfamilienhaus - 17 Pumpen im Gesamtwert von 230.000 €.
 
In 16 Gebäuden werden die Kälteübergabestationen erneuert. Parallel dazu wird die komplette Elektroenergieversorgung der Energiezentrale Bau 20 erneuert. Die Trafoanlagen, die Mittelspannungs- und Niederspannungshauptverteilungen werden ausgetauscht.
 
In Ergänzung zu den Kältemaschinen wurde eine Anlage zur freien Kühlung  (Leistung: 1.500 Kilowatt) hinter dem Kesselhaus am früheren Standort eines Gewächshauses installiert. Diese freie Kühlung umfasst zwei Funktionen, nämlich einerseits die Kühlung des erwärmten Kühlwasser-Rücklaufes nach Abgabe der Kühlleistung bei den Verbrauchern. Andererseits kann die freie Kühlung in den Wintermonaten und in der Übergangszeit die geringe Außentemperatur nutzen, ohne bzw. mit vermindertem Einsatz der Kältemaschinen Kaltwasser bereitzustellen.
 
Zwischen dem Kesselhaus und der freien Kühlung wurde ein Kaltwasserspeicher errichtet, der wie ein kleines Silo aussieht. Hier kann durch die freie Kühlung erzeugte Kälte gespeichert werden. Die Speicherung der Kälte folgt dem gleichen Prinzip, wie im häuslichen Bereich Warmwasser in Pufferspeichern bereitgehalten wird. Der Kältespeicher hat ein Volumen von 100.000 Liter.
 
Die Kälteleistung der neuen Anlage erhöht sich von bisher ca. 3,6 Megawatt auf zukünftig  5,2  Megawatt (= 5.200 Kilowatt). Der Leistungszuwachs ist unterem anderem erforderlich aufgrund zusätzlichen Kältebedarfs im Regionalen Hochschulrechenzentrum (RHRK), für die Umstellung dezentraler Klima-Splitgeräte auf die effizientere zentrale Kälteversorgung sowie als Reserve für künftige Kälteverbraucher.  
 
Mit dem Abschluss der Maßnahme rechnen wir Ende 2014.
 
Für die zukünftige Kälteversorgung der TUK ergeben sich durch die Ertüchtigung der zentralen Kälteerzeugung klare Vorteile:

  • Verbesserung der wirtschaftlichen Betriebsführung,
  • Austausch veralteter Technologien, 
  • Behebung von Problemen im hydraulischen Netz und
  • Beseitigung von Netzengpässen. 

Alle diese Maßnahmen dienen dem Zweck einer energetisch optimalen, sicheren und störungsfreien Versorgung der Universität mit Kälte.  
 
Steffen Lelle, 5.3 Versorgungsmanagement

 

Am 15.01.2015 wurde in Anwesenheit von Wissenschaftsstaatssekretär Prof. Dr. Thomas Deufel und TU-Präsident Prof. Dr. Helmut J. Schmidt sowie von Holger Basten, Geschäftsführer des Landesbetriebes Liegenschafts- und Baubetreuung (LBB), die Fertigstellung der erneuerten zentralen Kälteerzeugung gefeiert. Symbolisch für die Einweihung wurde gemeinsam das Festband durchschnitten (siehe Foto rechts).
Baubeginn für die Erneuerung und Optimierung der Zentralen Kälteanlagen war Mitte Mai 2013. In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Liegenschafts- und Baubetreuung (LBB), Niederlassung Kaiserslautern, wurden inklusive Nebenkosten 9,9 Millionen Euro in die Modernisierung investiert. Die Gesamtbaukosten bleiben damit im geplanten Rahmen. Als nächste größere Baumaßnahme steht die Erneuerung der Zentralen Wärmeerzeugung an. Die Ausführung ist für die Jahre
2016 und 2017 geplant. Mit den dafür notwendigen Planungen wurde bereits Mitte 2014 begonnen.
Wissenschaftsstaatssekretär Prof. Dr. Thomas Deufel erklärte: „Der Ausbau attraktiver Rahmenbedingungen für Forschung und Lehre hat für die Landesregierung höchste Priorität. Eine moderne Infrastruktur ist nicht nur ein Gebot der Nachhaltigkeit, sondern Grundlage für wegweisende Forschung und attraktive Studienangebote. Wir wollen, dass unsere Hochschulen auch in Zukunft in Forschung und Innovation starke Partner der Wirtschaft sind. Die Erneuerung der zentralen Kälteanlage ist ein wichtiger Schritt, um die Technische Universität Kaiserslautern gut zu rüsten, auf den weitere folgen werden.“ TU-Präsident Prof. Dr. Helmut J. Schmidt betonte, dass es sich um die größte Baumaßnahme der letzten 15 Jahre an der TU handelt. „Für die zukünftige Kälteversorgung der TU Kaiserslautern ergeben sich durch die Erneuerung und Optimierung der zentralen Kälteerzeugung klare Vorteile: Verbesserung der wirtschaftlichen Betriebsführung, Austausch veralteter Technologien, Behebung von Problemen im hydraulischen Netz und Beseitigung von Netzengpässen. Alle diese Maßnahmen dienen dem Zweck einer energetisch optimalen, sicheren und störungsfreien Versorgung der Universität mit Kühlenergie“, so Schmidt weiter.
oFFizielle einWeihung der zentralen kälteanlagen tu kaiserslautern:
TU-Präsident Schmidt, Staatssekretär Deufel und LBB-Geschäftsführer Basten beim Durchschneiden des Bandes v.l.n.r..
Blick auf eine Turbokältemaschine
Der Geschäftsführer des Landesbetriebs LBB, Holger Basten, ergänzte: „Mit der Sanierung der Kältetechnik ist die Technische Universität Kaiserslautern nun für den zukünftigen Kältebedarf gerüstet.“
Nach dem offiziellen Teil konnten sich die Teilnehmer eines geführten Technikrundganges einen Überblick über die ausgeführten Maßnahmen verschaffen. Über die Turbozentrale mit den neuen Kältemaschinen wurden die Teilnehmer zu der zentralen Leitwarte und dem Außengelände mit den neuen Rückkühlwerken geführt. In lockeren Gesprächsrunden und mit einem kleinen Imbiss in der Heizzentrale der TU klang die Einweihungsfeier aus.
 Dipl.-Ing.(FH) Steffen Lelle

https://www.uni-kl.de/fileadmin/ha-5/Dateien/Unispectrum/2015_Nr.1/Unisp_1_15_Ofizielle_Einweihung_der_Zentralen_Kälteanlagen.pdf

Die Gebäude aus den Gründungsjahren der TUK kommen in die Jahre. Die alltägliche Nutzung durch Mitarbeiter und Studierende kann mit Reparaturen, kleineren baulichen Maßnahmen und zügigen Störungsbeseitigungen gewährleistet werden. Anders ist die Situation bei größeren Eingriffen in die veraltete Substanz und Technik. Dann entsteht rasch ein umfassender Sanierungsbedarf. Neuberufungen sind oftmals Anlass hierzu. Die damit zusammenhängenden Arbeiten und Organisationsleistungen werden nachstehend an der Sanierung des Gebäudes 23 verdeutlicht.

Aus Anlass von zwei Neuberufungen wird die veraltete Gebäudetechnik komplett ausgetauscht. Sie entspricht nicht mehr dem heutigen Standard und die Funktionsfähigkeit ist auf Dauer nicht gewährleistet.  Das Gebäude wird grundlegend, energetisch, baulich und technisch saniert. Eine angedachte abschnittsweise Generalsanierung bei fortlaufender Gebäudenutzung erwies sich zeitlich und logistisch als untauglich. Deswegen mussten die beiden Arbeitsgruppen „Molekulare Biotechnologie und Systembiologie“ sowie „Mikrobiologie“ in Geb. 70 (= Neubau Ausweich-Gebäude) und 56 umziehen. Die Sanierung beginnt im April 2015 mit einem Rückbau bis auf die tragende Grundkonstruktion. Es folgt der raumbildende und technische Ausbau, die bauliche und energetische Sanierung der Dach- und Fassadenbauteile nach dem heutigen Stand der Technik. Während der Landesbetrieb Liegenschafts- und Baubetreuung (LBB) plan- und bauausführend ist, unterstützt die HA 5 mit fachtechnischen Vor-Ort-Kenntnissen und vertritt gleichzeitig die Nutzerinteressen sowie TU-interne Standardisierungen. Die Bauzeit ist mit 24 Monaten veranschlagt. Als erste vorbereitende Maßnahme wurde bereits eine Arbeits- und Abstellfläche vor Geb. 23 angelegt.

 

Was verbirgt sich hinter dem Begriff Ertüchtigung?

Die gesamte Wärmeumwandlung bis auf zwei Großraum-Heißwasserkessel mit je 8 MW Heizleistung mit den dazugehörenden Nebenaggregaten wie Pumpen, Ventilen, Wärmetauschern usw. wird erneuert. Gleichzeitig werden auch sämtliche 26 Wärmeübergabestationen in den Gebäuden erneuert. Mit dem Einbau von zwei leistungsstarken gasbetriebenen Motor-Blockheizkraftwerken (Motor-BHKW) und der darin gekoppelten gleichzeitigen Umwandlung in Wärme- und elektrische Energie wird die Effizienz der Gesamtanlage wesentlich verbessert. 

Drei von vier Heißwasserkessel werden abgerissen und durch drei neue Kessel unterschiedlicher Leistung sowie durch zwei neue erdgasbetriebene Blockheizkraftwerke (BHKW) ersetzt. Jedes Blockheizkraftwerk hat eine elektrische Leistung von 1 Megawatt (1000 Kilowatt) und eine thermische Leistung von 1,1 Megawatt.

Bei regulärem Betrieb der beiden Blockheizkraftwerke wird mit einer Stromeinspeisung in das universitäre Netz von 14.000 Megawattstunden (MWh) pro Jahr gerechnet. Dies entspricht etwa der Hälfte der jährlichen Nutzung elektrischer Energie an der TUK. 

Mit diesem Maßnahmenpaket wird die zentrale Wärmeversorgung des Campus grundlegend ertüchtigt. Für das Projekt wurden im Haushaltsplan des Landes Rheinland-Pfalz für die Jahre 2015 und 2016 ca. 7,8 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. 

HA5 (Überarbeitung durch das Nachhaltigkeitsbüro)

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