Energieerzeugung und -management

Mit einer Mietentscheidung für BOB wählen Sie auch ein innovatives und klimafreundliches Energiekonzept. Denn BOB nutzt ausschließlich regenerative Energie und elektrischen Strom für alle Prozesse und spart möglichst viel Energie. Denn Energie, die wir nicht verbrauchen, müssen wir auch nicht fördern oder erzeugen. Ein Großteil unserer Energie beziehen wir direkt am Standort selbst. Bis in 100 Meter Tiefe reichen unsere Kollektoren und fördern von dort regenerative Energie zum Heizen und Kühlen. Und gerade dem Kühlen kommt im Büro der Zukunft eine zentrale Rolle zu. Steigende Mitteltemperaturen und Hitzewellen im Sommer stellen herkömmliche Bürogebäude für die Kühlung vor unlösbare oder zumindest sehr teure Probleme. Denn die Kühlung verbraucht besonders viel Energie. Bei BOB sehen wir dem ganzen entspannt entgegen, ohne auch nur einen Tropfen Öl oder Kubikmeter Gas zu verbrennen.

Geothermie und verwandte Systeme

Wir setzen bei BOB, sofern es am jeweiligen Grundstück geologisch möglich ist, Energie aus Geothermie für Heizung und Kühlung ein. In beiden Fällen ist elektrische Energie die Antriebsquelle für die Wärmepumpe bzw. die freie Kühlung. Unter freier Kühlung versteht man die direkte Nutzung der Erdreichtemperatur also ohne Kältemaschine und ohne Klimaanlage. Da die weiteren Energiebedarfe eines Bürogebäudes für das Kunstlicht und die Lüftungstechnik auch über elektrische Energie gedeckt werden, ist BOB ein rein elektrisch betriebenes Gebäude. Und das ist Absicht.

Regenerative Energie wird über Photovoltaikanlagen und Windenergieanlagen als elektrische Energie günstig erzeugt. Der bundesweite Ausbau dieser Systeme schreitet weiter voran, teilweise werden schon heute 40 % des gesamten elektrischen Energiebedarfs regenerativ erzeugt. Da BOB sehr wenig Energie benötigt und da BOB über die Bauteilaktivierung sogar ein großer thermischer Speicher ist, ist er ein idealer Abnehmer für das schwankende Angebot an regenerativer Energie. BOB-Bürogebäude können so sehr einfach zu einem Nullemissionsgebäude werden. Entweder kauft der Betreiber grünen Strom ein oder BOB nutzt den wachsenden Anteil regenerativer Energie aus dem so genannten Strommix.

Photovoltaikanlage möglich

Selbstverständlich ist die Eigenerzeugung von elektrischer Energie bei einem BOB ergänzend möglich. Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach ist eine ideale Möglichkeit der regenerativen Energieerzeugung und da ein Bürogebäude tagsüber einen gleichmäßigen Bedarf hat, muss die elektrische Energie nicht in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die Einspeisung in das öffentliche Netz wird zukünftig immer stärker durch den Gesetzgeber „bestraft“ werden, da die Schwankungen innerhalb der Stromnetze das Netz destabilisieren. Leider gehört zum Grundcharakter von Photovoltaik- oder Windstrom, dass die Lieferung von der Intensität der Solarstrahlung oder des Windes abhängt und daher sehr dynamisch ist.

Die Schwankungen der regenerativen elektrischen Energieerzeugung sind auch der Grund dafür, warum BOB zukünftig sehr günstig Energie einkaufen kann. Mit der Bauteilaktivierung, die ein großer thermischer Speicher ist, kann der Zeitpunkt des Kühl- oder Heizbedarfs von der Erzeugung der Wärme oder Kälte um Stunden und je nach Jahreszeit sogar um Tage verschoben werden. BOB kann daher zum Beispiel nachts, wenn der Wind stark wehen sollte und Windenergie im Überfluss vorhanden ist, gekühlt werden, obwohl der Kühlbedarf vermeintlich tagsüber besteht, wenn die Sonne scheint und die Nutzer anwesend sind. Elektrische Energie wird schon heute an der Börse automatisch gehandelt und diese Strategie wird auch für kleine Energiemengen ausgebaut werden. Wenn also nachts ein Überangebot an elektrischer Energie existiert, dann sinkt der Preis (den Preis bestimmt natürlich auch bei der Energie Angebot und Nachfrage) und genau jetzt kann BOB die elektrische Energie für wenige Cent pro Kilowattstunde beziehen. Um das zu realisieren sind entsprechende Versorgungsverträge und ein intelligenter Zähler (smart meter) notwendig. Dies ist für kleine Energiemengen noch nicht Realität, aber auch bestehende BOBs können zukünftig einfach dafür umgerüstet werden. Alle notwenigen Algorithmen für ein intelligentes Energiemanagement sind schon heute in jeden BOB über BOB.i eingebaut.

Energiespeicher Beton

Die Betondecken sind bei BOB ein großer Energiespeicher für das Bürogebäude. Warum ist das wichtig? Hierfür gibt es folgende Gründe:

  • Die Energieversorgung soll künftig auf regenerative Energieträger umgestellt werden. Photovoltaik oder Windenergie erzeugen elektrische Energie, die nur mit großem Aufwand gespeichert werden können. Daher muss der erzeugte Strom sofort genutzt werden. Mit der Betonkernaktivierung bei einem BOB-Bürogebäude kann zu beliebigen Zeitpunkten im Winter Wärme oder im Sommer Kühlung im Betonkern gespeichert werden. BOB kann zum Beispiel am Donnerstag um 15:00 Uhr geheizt werden, da gerade die Windenergieausbeute auf der Nordsee groß ist und muss dann 3-4 Tage nicht mehr beheizt werden. So werden der Zeitpunkt der Energieaufnahme und der Nutzung zeitlich entkoppelt. Da die Speicherung von elektrischer Energie sehr teuer ist, bieten die Energieversorger in Zukunft mit smarten Stromzählern zeitlich begrenzt sehr günstige elektrische Energie an. 
  • Die Speichermassen der Betondecken sind zudem, wie bei einem Altbau, Speicher für Sonnenwärme oder auch die wärmeabgebenden Menschen und PCs. Wenn ein Raum plötzlich genutzt wird oder wenn plötzlich die Sonne scheint, dann muss dieser Raum bei normalen Bürogebäuden gekühlt werden. Dazu ist mehr Technik notwendig. Immer wenn man bei der Technik von "plötzlich" spricht, geht es um Dynamik und Dynamik bedeutet, wie bei einem PKW, mehr PS und mehr Energieverbrauch. Es ist also schlau, die der Fassade nahen Betonoberflächen an Decke und Boden so zu konzipieren, dass sie Wärme aufnehmen können. Häufig werden Decken abgehängt oder Böden werden als Doppelboden ausgebaut, was dann zu dem berühmten Barackenklima führt. Wir wissen mittlerweile, dass die Produktivität von Menschen und deren Gesundheit im Büro im Vordergrund stehen. Die Verkabelung im Büro muss sich also dem Raumklima für die Menschen unterordnen. 

Beide Vorteile werden bei BOB mit einer Technik erreicht, die keinen Cent mehr kostet. Die Betondecke erhält bei BOB die Dicke, die sie auch aus statischen Gründen hätte, und die Bauteilaktivierung kostet pro Quadratmeter Bürofläche genau so viel wie ein Heizkörper.

Was ist Geothermie?

Unter Geothermie versteht man die thermische Nutzung der Wärme des Erdreichs in einigen Kilometern Tiefe (Tiefengeothermie) und die Nutzung des thermischen Potentials der oberflächennahen Schichten (oberflächennahe Geothermie) in Tiefen bis maximal 200 m.

BOB nutzt die oberflächennahe Geothermie, die viel einfacher und mit kleinen finanziellen Mitteln erschlossen werden kann. Bei der oberflächennahen Geothermie ist in 10 m Tiefe die Jahresdurchschnittstemperatur aufgeprägt. Kennt man also die lokale Jahresdurchschnittstemperatur, kennt man auch die lokale Temperatur in 10 m Tiefe. In unserer Klimazone beträgt die Jahresmitteltemperatur ca. 10 °C. Diese Temperatur ist sowohl für das Heizen mit einer nachgeschalteten Wärmepumpe, als auch das Kühlen ohne weitere Energiezufuhr geeignet. Aufgrund des Klimawandels und der großen Personen- und Gerätedichte im Bürogebäude nimmt der Kühlbedarf in den nächsten Jahren noch weiter zu. Dies ist der Kerngrund dafür, warum das BOB-System, sofern regional möglich, die oberflächennahe Geothermie für die Kühltechnik nutzt.

Die oberflächennahe Geothermie wird durch Erdsonden erschlossen. Die Erdsonden bestehen aus einem Rohr, das in ein Bohrloch mit zum Beispiel 100 m Tiefe heruntergelassen wird und dann wieder nach oben kommt. Man nennt dies U-Rohr, da es unten am Wendepunkt wie ein U aussieht. Durch das U-Rohr fließt bei BOB reines Wasser also ohne chemische Zusätze.

Wird der BOB im Sommer gekühlt, fließt warmes Wasser ins Erdreich und heizt dieses auf. Am Ende des Sommers hat sich so das Erdreich von den ehemals 10 °C auf 16 °C im Mittel erwärmt. Das klingt wenig, bei einem Volumen von 100 m Tiefe mal 50 m Breite mal 50 m Länge geht es aber um 250.000 m³, die um 6 °C wärmer sind. Diese dort gespeicherte Wärme nutzt das BOB-System im anstehenden Winter zur Beheizung und verbessert die Effizienz der Wärmepumpe. Das Kühlen spart also Heizwärme. So ist Kühlung kein Luxus, sondern Teil eines intelligenten Gesamtsystems. Im Winter wird zur Beheizung des Bürogebäudes dem Erdreich Wärme entzogen, so dass am Ende des Winters die Erdreichtemperatur bei 4 °C liegen kann. Da kurze Zeit später wieder die Kühlperiode beginnt, liegt jetzt ein Kältereservoir an, dass durch den Heizfall erzeugt wurde. Diese Funktion des Wechselspiels aus Wärmeanlagerung im Sommer und Kälteanlagerung im Winter hört sich einfach an, wir haben allerdings Jahre benötigt, um sie für BOB so zu optimieren, dass sie heute funktioniert. 

Brunnensysteme

Es gibt Regionen, in denen die Bohrung einer Erdsonde nicht erlaubt ist. Wenn zum Beispiel die Gefahr besteht, dass Grundwasserleiter, aus denen Trinkwasser gewonnen wird, mit tiefer liegenden belasteten Grundwasserleitern durch eine Erdsondenbohrung verbunden werden, dann scheidet diese Lösung aus. In diesem Fall nutzen wir für BOB Brunnensysteme mit einer Tiefe von ca. 20 m als Energiequelle für die Wärmepumpe und für die Kühlung. Brunnensysteme haben eine deutlich höhere Entnahmemenge an Wasser und Energie, daher fallen geringere Investitionskosten an. Da Brunnensysteme allerdings regelmäßig gewartet werden müssen, steigen die Nebenkosten ein wenig. Berechnet man für Erdsonden und Brunnen die Lebenszykluskosten, so sind die Ergebnisse wirtschaftlich vergleichbar.

Abwasserkanal

Als weitere „natürliche“ Energiequelle nutzen wir für BOB Abwasserkanäle, wobei dann der Zufall mitspielen muss, dass ein größerer Abwassersammler in der Nähe des BOB verläuft. Das Abwasser einer Stadt aus Wohnhäusern, Bürogebäuden oder Gewerbebetrieben hat eine Restwärme. Diese ist für die Heiztechnik und Kühltechnik für einen BOB, der extrem energieeffizient ist und eine sehr kleine Leistung benötigt, noch nutzbar. Üblicherweise wird die Abwärme aus dem Abwasserkanal einfach ungenutzt in die Umwelt abgegeben. Die thermische Nutzung in einem BOB ist also ökologisch und ökonomisch sehr sinnvoll. Bei dem BOB.Alter Stadthafen in Oldenburg gab es eine entsprechende Leitung in der Nähe und das System wurde dort erfolgreich eingesetzt.

Der Temperatur des Wassers im Kanal schwankt über das Jahr gesehen, da die Umgebungstemperatur einen Einfluss hat. Durch die häusliche Abwärme wird aber das Wasser im Winter nie unter 8 °C sinken und im Sommer werden selten Temperaturen oberhalb von 19 °C erreicht, da der Abwasserkanal von der Umgebung thermisch entkoppelt ist.