Ein neues Verwaltungsgebäude für die Kreisverwaltung Mainz-Bingen sticht nicht nur wegen der Holzbauweise heraus. Das Konzept koppelt intelligent Strom, Wärme, Kälte und Mobilität. 

 

Es ist eine „innovative klimaneutrale Energiezelle“, sagt Christoph Zeis. Er ist Geschäftsführer der „EnergieDienstleistungsGesellschaft Rheinhessen-Nahe mbH“ (EDG). Die EDG hat als Contractingdienstleister das Anlagenkonzept des Neubaus der Kreisverwaltung Mainz-Bingen in Ingelheim umgesetzt. Zeis: „Das Konzept koppelt Strom, Wärme, Kälte und Mobilität intelligent. Gerade auf der Stromseite entlastet der hohe Autarkiegrad das vorgelagerte Netz des Verteilnetzbetreibers.“ Bau und Inbetriebnahme der Anlage erfolgte in den Jahren 2022 und 2023.

Aufgrund der wachsenden Verwaltung war ein Neubau nötig geworden. Die Vorgabe seitens der Kreisverwaltung war es, dass das Gebäude aus ökologischen Gründen in Holzbauweise sowie sehr energiesparend errichtet werden soll. Es sollte außerdem ein hoher Autarkiegrad erreicht werden. „Daher wurde mit Blick auf eine vollständige Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudes eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlage (KWKK) realisiert“, so der Contractor EDG.

Das Blockheizkraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 50 kW und einer thermischen von 110 kW wird mit Biomethan betrieben und von einem Holzpelletkessel unterstützt. Zur Deckung hoher Kühllasten im Sommer wurde von der EDG zusätzlich ein Kältesystem installiert. Hierzu gehört auch eine Adsorptionskälteanlage mit einer Leistung von 75 kW. Die beiden Aggregate mit jeweils 120 kW thermischer Kälteleistung arbeiten mittels Direktverdampfung von Wasser in einem vakuumdicht geschlossenen Kreislauf, der über Wärmetauscher hydraulisch vom Rückkühler und von den Kälteverbrauchern getrennt ist. Sowohl auf der Wärme- als auch auf der Kälteseite sind große Pufferspeicher mit jeweils 15.000 Liter Volumen in das Versorgungssystem integriert.

Notstromaggregat gehört mit zum netzdienlichen Konzept

Zur Optimierung des Eigenstromverbrauchs der Kreisverwaltung war ein wesentlicher Bestandteil des Contractingvertrags die Installation einer Photovoltaikanlage auf dem Dach mit einer Leistung von 90 kW. Ihr zugeordnet ist ein Batteriespeicher mit einer Kapazität von 50 kWh. Der Strom aus der Kundenanlage des Gebäudes mittels KWK und PV steht im Rahmen der Sektorenkopplung auch der Elektromobilität zur Verfügung und bedient zehn Ladepunkte mit je 22 kW, die über ein Lastmanagementsystem geregelt werden.
   
„Von besonderer Bedeutung für Versorgungssicherheit und Systemstabilität zur Stromversorgung ist auch die Integration eines Notstromaggregats mit einer Leistung von 600 Kilowatt, das wir in ein virtuelles Kraftwerk einbinden werden, das sich aktuell im Aufbau befindet“, ergänzt EDG-Chef Zeis.

Hinsichtlich der Betriebsweise arbeiten auf der Wärmeseite das BHKW und der Holzpelletkessel witterungsgeführt über den Wärmespeicher. Die Kreisverwaltung hat sich nach Auskunft des Contractors mit Blick auf die Wärmeverteilung für ein System aus Deckenstrahlplatten zur Heizung und Kühlung in den Büroräumen sowie für Lüftungsgeräte in den Nebenflächen und Funktionsräumen entschieden. Von hier sind die Raumtemperaturen mit dem Energiemanagementsystem (EMS) gekoppelt und wirken energiesparend auf die witterungsgeführten Einstellungen der Heizkurven der jeweiligen Heizkreise. Analog verhält es sich mit der Kühlung des Gebäudes.
   
Vorranig arbeitet das BHKW über den Wärmespeicher auf die Adsorptionskälteanlage, die wiederum mit ihrer Kälteleistung den Kältespeicher lädt. Reicht im Sommer die Kälteleistung via Kältespeicher nicht aus, werden die Spitzekältemaschinen über das EMS angefordert.

Hoher Autarkiegrad für Verwaltung

Auf der Stromseite sei das Projekt ebenfalls besonders effizient und netzdienlich. „Gerade auf der Stromseite entlastet der hohe Autarkiegrad das vorgelagerte Netz des Verteilnetzbetreibers und stützt es durch die Systemdienstleistung des zuschaltbaren Notstromaggregats mit hoher elektrischer Leistung im virtuellen Kraftwerk“, so Zeis.

Die Abwärme des Blockheizkraftwerks werde zudem neben der klassischen Wärmeversorgung zum thermischen Antrieb der Adsorptionskältemaschine verwendet, statt wertvollen Strom zur Kälteversorgung einzusetzen. Damit stehe dieser Strom für die E-Mobilität zur Verfügung.
Verglichen mit einem Referenzsystem (Wärme zu 65 Prozent mittels Luft-Wasser-Wärmepumpe und zu 35 Prozent mittels Erdgasbrennwertkessel sowie Kompressionskältemaschinen) ergibt sich nach Angaben der EDG eine CO2-Reduktion von 65,8 Prozent, entsprechend rund 150 Tonnen pro Jahr.