Ein neuer, internetbasierter Konfigurator führt dazu, dass im Bereich umweltfreundlicher Versorgung mit Wärme, Wasser & Strom keine Wünsche offenbleiben. Anwender können alle gängigen Varianten ihres Energiesystems simulieren und vorab prüfen.
Die SONNENKRAFT GmbH ist ein führender Spezialist im Bereich umweltfreundlicher Gewinnung von Wärme, Wasser und Strom mit einer Million Kunden in Europa. Seit 30 Jahren beschäftigt sich das Unternehmen mit erneuerbarer Energie sowie mit der Entwicklung und Produktion von zukunftstauglichen Solarlösungen. SONNENKRAFT produziert Energie aus Österreich für Österreich und Europa und beschäftigt 200 Mitarbeiter an zwei CO2-freundlichen Produktionsstandorten. Von Photovoltaik-Modulen (PV) und Sonnenkollektoren über Sonnenbalkone und -terrassen bis hin zu Sonnenkraftwerken, aktiven Energiefassaden und E-Carports. Das erklärte Ziel des österreichischen Marktführers ist es, jedes Gebäude in ein Kraftwerk für Sonnenenergie zu verwandeln. Dafür arbeitet es mit 800 ausgewählten Experten in Europa zusammen, die sich den gleichen strengen Qualitäts- und Nachhaltigkeitskriterien verpflichten wie SONNENKRAFT. „Die Qualitätssicherung nimmt bei uns einen zentralen Stellenwert ein, denn nur die besten Produkte sichern auch langfristig unseren Erfolg“, so SONNENKRAFT.
Herausforderung
Der hohe Qualitätsanspruch gepaart mit der außergewöhnlichen Portfolio-Vielfalt des Unternehmens führte im Laufe der Zeit dazu, dass die bereits bestehende Konfigurationslösung für Energiesysteme nicht mehr den Ansprüchen von SONNENKRAFT genügte. „Wenn Kunden heute unsere Webseite aufrufen und ihre Konfiguration durchspielen, können gut und gerne einige tausend Systemschritte im Hintergrund geschehen. Hier stießen wir mit dem Bestandssystem an unsere Grenzen“, berichtet Michael Pertl, Leiter Produktmanagement Wärme bei SONNENKRAFT. Darüber hinaus sei das vorherige System „sehr starr“ gewesen, insbesondere was die energiesystemübergreifende Betrachtung betrifft, und neue Module ließen sich nicht allzu schnell einpflegen, so Pertl weiter.
Ziel war es, einen neuen Konfigurator ins Leben zu rufen, der Endkunden ganz bequem Auskunft über das individuelle Energiesystem gibt – zügig und mit absolut validen Zahlen. Letztlich soll die Lösung auch Komfortmerkmale bieten. Das bedeutet, noch mehr Detailtreue bieten als es Lösungen des Wettbewerbs können.
Die Lösung
Der auf der Polysun API von Vela Solaris basierende neue SONNENKRAFT-Konfigurator ist in kürzester Projektlaufzeitzeit ein wahrer Tausendsassa geworden. Im Detail: die zehn verschiedenen Polysun-Templates des Systems lassen nunmehr in 816 Schritten insgesamt 1089 Optionen entstehen – es gibt also nichts, was es nicht gibt. Hier können jetzt wirklich sämtliche präferierten Möglichkeiten durchgespielt werden. Dabei werden nicht nur Standardabfragen bedient, sondern auch sehr individuelle Konfigurationsmöglichkeiten lassen sich validieren: „Welcher Gebäudetyp steht zur Verfügung?“, „Wie viele Dachflächen stehen zur Verfügung?“ oder „Wie ist die Ausrichtung Ihrer Dachfläche?“ – über diese Fragen bekommen die Anwender ein für die Branche außergewöhnlich hoch qualifiziertes Resultat geliefert. Dafür, dass es zu einem validen Ergebnis kommt, sorgen Ausfüllhilfen, so dass sich auch nicht zu 100 Prozent mit der Materie vertraute Anwender im Konfigurator einfach zurechtfinden können.
Ergebnis
Basierend auf dem Rechenkern der Polysun-API konfigurieren die Kunden und Kundinnen von SONNENKRAFT bequem und schnell online ihren Wärme-, Wasser- und Strombedarf sowie ihre präferierten neuen Energieanlagen. Dabei werden sie komfortabel über ein interaktives Fragensystem durch den Prozess geleitet.
Mit dem Sonnenkraft-Konfigurator gelingt die Auslegung eines Energiesystems kinderleicht.
Die dynamische Simulation erfolgt in bis zu zehn Schritten. Anschließend liegt ein belastbares Ergebnis vor. Die Berechnung lässt dabei auch unterschiedlichste Ergebnisse zu, beispielsweise von der Standard-PV-Anlage bis zur kombinierten mit Wärmepumpe oder anderer Heizanlage. Hausgrößen, Art und Ausrichtung der Dachflächen, oder auch die Anzahl der Bewohner zur Verbrauchsermittlung – der neue Konfigurator ist „State-of-the-Art“ und lässt keinerlei Lücken, um ein möglichst exaktes Simulationsergebnis zu erzielen.
Ein besonderer Clou ist, dass Kunden auf der Webseite ihre Postleitzahl eingeben können. Mit den im System hinterlegten Wetterdaten lässt sich die Ertragsberechnung der Solaranlage noch genauer darstellen.
Der Sonnenkraft Konfigurator ermöglicht es den Anwendern, sich ein komplettes Gesamtangebot erstellen zu lassen und anschließend einen Auftrag in die Wege leiten können.
Simulationsergebnisse basierend auf der Polysun API
Der Eigenheimbesitzer erhält zum Schluss ein Gesamtangebot inklusive aufschlussreicher Kennzahlen zu geplanten Energiesystem, simuliert mit der Polysun API.
„Allerdings bekommen sie die Ergebnisse am Ende der berechneten Simulation zuerst anonym und komplett kostenlos präsentiert. Dann obliegt es ausschließlich ihnen, ob sie auch ein personalisiertes, schriftliches Angebot anfordern möchten“, erläutert Michael Pertl.
In Zukunft möchte SONNENKRAFT den Simulator mit Vela Solaris weiter ausbauen. Pertl dazu: „Batteriesysteme und Elektromobilität werden eine immer wichtigere Rolle spielen. Diese Komponenten werden wir noch stärker in den Prozess miteinbringen sowie weitere Zukunftstechnologien.“ Dazu gehört etwa die Verwertung der durch eine PV eingebrachten Energie in einem thermischen Speicher. Auch solche komplexen Berechnungen sind basierend auf der Polysun API schon heute möglich.
„Die sehr von gegenseitigem Vertrauen geprägte Partnerschaft mit Vela Solaris besteht seit mehr als 20 Jahren. Und die neue Software ist ein weiterer Beweis der hohen Güte dieser Kooperation“, zieht Michael Pertl ein sehr zufriedenes Fazit. Dazu gehöre auch, so Pertl weiter, dass sich sämtliche Energiesysteme über eine einzige Software abbilden und neue Module in Windeseile einpflegen ließen.
Michael Pertl
Leiter Produktmanagement Wärme
„Die sehr von gegenseitigem Vertrauen geprägte Partnerschaft mit Vela Solaris besteht seit mehr als 20 Jahren. Und die neue Software ist ein weiterer Beweis der hohen Güte dieser Kooperation.»
reich+hölscher wagt neue Wege und überzeugt mit innovativem Energiekonzept – simuliert mit Polysun.
Im Nordwesten des Bielefelder Stadtbezirks Mitte entsteht das Wohnquartier Grünheide. Es wird mit rund 600 Wohneinheiten eines der größten der Stadt. Auf acht Hektar Fläche will der Investor Amandla International GmbH & Co. KG (Unna) 400 City-Appartements errichten. In einem weiteren Bauabschnitt können weitere Gebäude mit rund 100 Wohneinheiten entstehen. Angedacht sind zudem Spezialimmobilien für Pflegeeinrichtungen oder Studentenwohnungen. Ein weiterer wichtiger Teil des Konzepts ist eine fünfzügige Kindertagesstätte.
In der wettbewerblichen Ausschreibung für das Energiekonzept konnte sich das Ingenieurbüro reich+hölscher klar durchsetzen. Dem Investor war wichtig, eine zukunftsweisende Lösung mit möglichst niederer CO2-Bilanz zu realisieren, welche gleichzeitig die Möglichkeiten einer zentralen Energieerzeugung effizient und wirtschaftlich nutzt. reich+hölscher prüfte unter dieser Voraussetzung verschiedene Varianten: Das Referenzszenario bildete die Wärmeversorgung über den Fernwärmeanschluss der Stadtwerke Bielefeld und den Betrieb des Nahwärmenetzes mit einer Vorlauftemperatur von 75 Grad. Alternativ wurde verschiedene Varianten für den Betrieb eines «kalten» Nahwärmenetzes mit 45 Grad Vorlauftemperatur und der Einbindung von Luft-Wasser-Wärmepumpen untersucht.
Für einen aussagekräftigen Variantenvergleich setzte reich+hölscher von Anfang an auf die Simulationssoftware Polysun und die Zusammenarbeit mit Vela Solaris. Alle untersuchten Varianten konnten so simulativ abgebildet und in punkto Versorgungssicherheit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit verglichen werden. Dabei wurde klar, welche Variante am meisten überzeugt: In der gewählten Variante wird mit dem Strom aus Sonne und der Wärme aus der Luft das Wasser für die Beheizung der Wohnungen auf eine Vorlauftemperatur von 45 Grad erwärmt. Das reicht für die Fußbodenheizungen in den knapp 400 Wohnungen vollkommen aus. Ein zweiter Teil des Stroms dient in jedem Gebäude der Nacherhitzung von Warmwasser für Bad und Küche. Die Häuser werden durch ein Nahwärmenetz mit mehren, insgesamt 60.000 Liter fassenden Wasserspeichern in den Häusern verbunden. Ein dritter Teil des erzeugten Stroms fließt in Licht, Komfort und Technik für die Bewohner. Große Vorteile dieser Lösung: Die Energie wird direkt im Quartier erzeugt, kurze Leitungswege und niedrige Vorlauftemperaturen minimieren die Transportverluste.
In der weiteren Optimierung der gewählten Variante lieferten die Simulationsergebnisse von Polysun wertvolle Erkenntnisse. So konnte beispielsweise die Erzeugerleistung der Wärmepumpen um 40% reduziert werden und damit die Wirtschaftlichkeit signifikant gesteigert werden. Zudem konnten einzelne Fragestellungen gezielt durch Simulation beantwortet werden. Eine Fragestellung betraf die Wahl der Rohrdämmung unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit. Die Energieverluste unterschiedlicher Rohrsysteme wurden dazu simuliert und den Investitionskosten gegenübergestellt. Eine weitere Fragestellung betraf den notwendigen Ausbau der Erzeugerleistung bei Hinzunahme weiterer Baufelder. Hier konnte ebenfalls simulativ die Lastszenarien über die Zeitachse analysiert und der entsprechend notwendige Ausbau der Erzeugerleistung der Wärmepumpen optimal dimensioniert werden. Das in Polysun bereits in der Wettbewerbsphase angelegte Energiesystemprojekt wurde durchgängig genutzt und mit Inputdaten angereichert, von der Entwurfs- über die Ausführungsplanung bis zum BAFA-Antrag im Rahmen der Förderung Wärmenetze 4.0.
Ein wichtiger Aspekt betrifft die zukünftig geplante Nutzung der Simulationssoftware Polysun: Die BAFA schreibt ein Monitoring der Energieanlage über elf Jahre vor. reich+hölscher plant deshalb, die simulierten Ergebnisse aus Polysun den gemessenen IST-Werten gegenüberzustellen, um die Qualitätssicherung im Betrieb zu gewährleisten.
An der Zusammenarbeit mit Vela Solaris wird besonders die Kompetenz beim Aufbau der Simulationsprojekte in Polysun geschätzt. Mit Unterstützung der Vela Solaris Simulationsexperten gelang der Aufbau und die weitere Optimierung der Energieprojekte zuverlässig und zeitsparend.
„Für das neue Stadtquartier Grünheide war es von Anfang die Zielsetzung, bei der Energieversorgung auf zukunftsweisende Lösungen zu setzen welche gleichzeitig wirtschaftlich sind. Mit der Simulationssoftware Polysun gelingt ein aussagekräftiger Variantenvergleich und eine wirtschaftliche Dimensionierung der Erzeugerleistung. Die Simulationsergebnisse stiften Mehrwert bis in die Qualitätssicherung im Betrieb.»
Lizenzierung Simulationssoftware Polysun Designer und Unterstützung während dem Projekt in der simulativen Abbildung der Projektvarianten.
Ergebnis
Zuschlag zur Planung des Energiekonzepts für reich+hölscher im Rahmen einer wettbewerblichen Ausschreibung. Erfolgreicher Abschluss Entwurfs- und Ausführungsplanung. Signifikante Senkung der Investitions- und Betriebskosten durch simulative Optimierung der Dimensionierung der Erzeugerleistung und der Rohrdämmung. Erteilung unverbindlicher Inaussichtsstellung für Förderung Wärmenetze 4.0 durch BAFA.
Galerie
Online-Webinar zum Grünheide-Projekt anschauen!
In sechs kompakten Fachbeiträgen erfahren Sie mehr über „das Quartier Grünheide“, mit Details zum Energiekonzept und wie dynamische Simulationen und Wärmenetzoptimierungen zum Gelingen des Projektes beitragen. Darüber hinaus werden die wichtigen Fördermöglichkeiten und die komplexen energierechtlichen Anforderungen an ein Quartier diskutiert.
Team für Technik überzeugt mit simulationsgestützter Planung und hat die Machbarkeitsstudie für ein anspruchsvolles Versorgungskonzept erfolgreich abgeschlossen.
Im Rahmen eines Pilotprojekts zum Vorhaben “Gesunde und Soziale Stadt“ und mit Unterstützung zahlreicher Förderer, darunter die Dietmar Hopp Stiftung, entsteht in Bürstadt (Hessen) ein neuer Bildungs- und Sportcampus mit einer Gesamtfläche von ca. 32.000 m2. Aus dem bestehenden Areal, das mehrere Sportvereine beherbergt, wird ein offener Campus mit multifunktionaler Sportanlage als Begegnungs- und Bewegungsstätte für alle Generationen. Neben bestehenden Einrichtungen werden zukünftig modernisierte und neu geschaffene Bereiche zur Verfügung stehen. Zwei Turnhallen, mehrere Vereinsheime und ein Jugendhaus sind bereits genauso Teil des Campus wie das städtische Freibad. Zwei Kunstrasensportplätze und eine Freilufthalle sowie eine neue Flutlichtanlage sollen die Möglichkeiten erweitern und mehr Komfort bei der ganzjährigen Nutzung der Sportanlagen bieten. Hinzu kommt der Neubau eines Bildungszentrums, welches als multifunktional genutztes Gebäude auf Passivhausniveau das Herzstück des Campus bilden soll. Ziel ist es, mithilfe eines durchdachten innovativen Energiekonzeptes den gesamten Campus klimaneutral zu betreiben.
Nachhaltiges innovatives Energiekonzept
Die Team für Technik GmbH wurde mit der Planung dieses Energiekonzepts betraut. Die innovative Ingenieurgesellschaft für Energie- und Versorgungstechnik mit Büros in München, Nürnberg, Berlin und Karlsruhe ist spezialisiert auf ökologisch und ökonomisch nachhaltige Lösungen, die auf langjähriger Erfahrung in Beratung, Planung und Bauüberwachung basieren. Seit 1998 berät Team für Technik erfolgreich Kunden bei allen Fragestellungen im Bereich Energie- und Versorgungstechnik.
Neben der Weiterentwicklung von Bestandsanlagen mussten für den Bildungs- und Sportcampus Bürstadt gleichzeitig Neubauten und geplante zukünftige Erweiterungen bestehender Gebäude berücksichtigt werden. Zudem sollte die vielseitige Nutzung des Areals als offene Fläche, durch Vereine und zukünftig auch bei Veranstaltungen sowie die Baubeschaffenheit der Gebäude berücksichtigt werden. Unterschiedlichste Anforderungen an den Energiebedarf sind die Folge. Eine besondere Herausforderung bestand darin, dass die Temperaturanforderungen des Heizsystems sowohl den Bestandsanlagen mit höherer Solltemperatur als auch den Neubauten mit niedrigerer Solltemperatur gerecht werden sollte. Der bestehende Gaskessel des Freibades wurde zum Beispiel lediglich als Ausfallreserve beibehalten. Die solarthermische Anlage des Freibads wird modernisiert und ebenfalls in das Wärmenetz eingebunden.
Außerdem musste die Energieversorgung gemäß den Regularien für ein Wärmenetz 4.0 geplant werden, um die hohen Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen sowie die entsprechenden Fördermittel zu sichern.
Simulationsgestützte Planung
Team für Technik setzt seit Jahren auf simulationsgestützte Planung mit Polysun von Vela Solaris. Bei dem Projekt Bildungs- und Sportcampus Bürstadt wurde schnell klar, dass die Planung aufgrund der Ausmaße und Komplexität des Projekts nur mithilfe von Simulation genau und effizient durchgeführt werden kann. Dazu wurden bereits in einer frühen Projektphase zunächst unterschiedliche Varianten einander gegenübergestellt und in Polysun abgebildet. Hierbei wurde eng mit den Experten von Vela Solaris zusammengearbeitet. Ein erstes Modell wurde entwickelt, sodass das Team für Technik lediglich Verfeinerungen und Optimierungen vornehmen musste. „Das erste Grobmodell der Polysun-Simulation wurde bereits bei einem vor Ort Workshop in unserem Büro in Zusammenarbeit mit Vela Solaris erstellt und später in unserem Auftrag von Vela Solaris sehr zeitnah in remote Zusammenarbeit vervollständigt – so konnten wir uns auf die Verfeinerung und Optimierung konzentrieren. Für kurzfristige Rücksprachen stand Vela Solaris jederzeit unkompliziert und äußerst kompetent zur Seite!“, so Fabian Speer, Team für Technik GmbH.
Als favorisierte Variante zur ganzheitlichen Energieversorgung des Bildungs- und Sportcampus wurde schließlich ein Nahwärmenetz mit einer Grundwasserwärmepumpe und kaskadierender Versorgung mit dezentralen Wärmepumpen sowie einem geschlossenen Verteilernetz für Strom mit Photovoltaik gewählt. Mit Polysun wurde diese Variante weiterentwickelt und verfeinert: Die Abbildung und Optimierung der Steuerungslogik lieferte entscheidende Kriterien für die Planung der Automation. Zudem konnte die passende Dimensionierung der Solarthermieanlage definiert werden. Dies führte zu einer Steigerung des solaren Deckungsgrades um rund 4 Prozent sowie eine Erhöhung der Systemjahresarbeitszahl (SJAZ) von 4,1 auf 4,9 durch solarthermische Grundwasser-Vorwärmung.
Erfolgreicher Funktionstest und Machbarkeitsstudie
Schließlich wurde mit Simulation in Polysun der Funktionstest zuverlässig erbracht und die Kriterien zur Einhaltung der Förderregularien für das Wärmenetz 4.0 sichergestellt. Diese bildeten die Basis für den komplexen Förderantrag beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), insbesondere im Hinblick auf die Grundwassernutzung (Simulation der Wärmeentnahme und entsprechender Volumenströme) sowie den Förderanteil für die PV-Anlagen (Anteil Direktnutzung für die Wärmeerzeugung).
Gegenüber dem Auftraggeber sowie anderer Anspruchsgruppen konnte das gesamte Konzept zur Energieversorgung dank konsequenter Simulation transparent und überzeugend dargestellt werden. Das simulationsgestützt geplante ganzheitliche Energiekonzept für den Bildungs- und Sportcampus Bürstadt überzeugte schließlich, wurde vom Stadtrat angenommen und das Unternehmen wurde mit der Umsetzungsplanung beauftragt.
Michael Pertl
Leiter Produktmanagement Wärme
„Die sehr von gegenseitigem Vertrauen geprägte Partnerschaft mit Vela Solaris besteht seit mehr als 20 Jahren. Und die neue Software ist ein weiterer Beweis der hohen Güte dieser Kooperation.»
