0-Energie-Sporthalle – Geht das?

Nein, null Energie bezieht sich natürlich nicht auf die physische Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler in der Oberschule „Am Merzdorfer Park“ in Riesa, sondern auf den Primärenergieverbrauch des Gebäudes. Denn im Zuge der Schulsanierung durch IPROconsult wurde eine neue Zwei-Feld-Sporthalle geplant, die primärenergiefrei versorgt werden soll.

Bauen im Passivhausstandard

Um den Energiebedarf so gering wie möglich zu halten, wurde das Gebäude im Passivhausstandard errichtet. Die Wärmeversorgung erfolgt über Fernwärme, die Warmwasserbereitung über eine Solarthermieanlage. Gleichzeitig trägt die Erdwärmenutzung zur Konditionierung der Zuluft der RLT-Anlagen (raumlufttechnische Anlagen) bei. Zur Stromerzeugung wurde außerdem eine Photovoltaik-Anlage errichtet. Hier produzierter überschüssiger Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist und dem Primärenergiebedarf des Gebäudes bilanziell gutgeschrieben.

So viel zur Theorie. Doch was sagt der Praxistest im echten, laufenden Betrieb? Hier die wichtigsten Ergebnisse aus dem Untersuchungsbericht im Monitoring-Zeitraum 2022-2023.

Bei der Jahresbilanz des Endenergieverbrauchs und -bedarfs wird zwischen den Sektoren Strom und Wärme unterschieden. Aus dem Vergleich von prognostiziertem Wärme-Endenergiebedarf (im Diagramm rot) und der tatsächlichen Verbrauchmessung (im Diagramm orange) geht hervor, dass der tatsächliche Wärmeverbrauch nur ca. 45 % des prognostizierten Verbrauchs ausgemacht hat, was für eine enorme Einsparung spricht. Vermutet wird, dass u.a. interne thermische Lasteinträge und solare Gewinne beigetragen haben. Es ist auch möglich, dass die Raumsolltemperatur abweichend von der Planung festgelegt wurde.

Beim Strom unterliegen die prognostizierten Erträge der PV-Anlage (grün) stärkeren Schwankungen als die tatsächlichen Erträge (orange). Grund hierfür sind die Unterschiede der Wetterdaten zwischen der standardisierten Wetterlage gemäß Simulation und dem tatsächlich eingetretenen Wetter im Jahr 2022.

Weiterhin zeigen sich deutliche Unterschiede im Vergleich zwischen prognostiziertem Stromverbrauch der Sporthalle (blau) und dem gemessenen Verbrauch (rot), welcher an Werktagen dreimal höher ist als prognostiziert. Allerdings werden diese Messwerte für den gesamten Schulkomplex ausgewiesen. Der Unterzähler in der Sporthalle wird nur manuell ca. viermal im Monat abgelesen. Errechnet man daraus den monatlichen Stromverbrauch der Sporthalle, beträgt deren tatsächlicher Endenergieverbrauch (durch RLT-Anlagen, Beleuchtung und Betriebsstrom) ca. ein Drittel der prognostizierten Bedarfswerte.

Insgesamt übertrifft die Erzeugung der PV-Anlage den erwarteten Ertrag um ca. 24.000 kWh/a, d.h. dass die Anlage bilanziell so viel Strom liefert, dass durch den Überschuss neben der Sporthalle auch die Schule teilweise mitversorgt werden kann.

Um den Nachweis vergleichbar und nachvollziehbar führen zu können, wurden die Ergebnisse aus der tagesgenauen Monats- und Jahresbilanz für Endenergiebedarf/-verbrauch nun in Primärenergieverbräuche/-bedarfe überführt. Diese stellen die Basis für den Vergleich dar und ermöglichen es, die detaillierten Werte aus dem Monitoring für das gesamte Jahr gegenüberzustellen. Die im Bild 3 dargestellte Grafik gibt diesen Vergleich monatsweise für zwölf Monate wieder. Dabei stellen die Balken in Orange den simulierten aufsummierten Primärenergiebedarf dar und die in Blau dargestellten Balken den aus dem Monitoring gemessenen Primärenergieverbrauch. In Summe sollte der Verbrauch den prognostizierten Bedarf nicht übersteigen. Zumindest muss die Ist-PE-Bilanz +/-0 (oder weniger) betragen, damit das Ziel des 0-Energie-Gebäudes eingehalten wird. Das Bild 3 wird mit jedem Kurzbericht fortgeschrieben, sodass nach zwölf Monaten eine aussagekräftige Jahresbilanz entsteht. Diese wird den entscheidenden Primärenergieverbrauch des Monitorings zusammenfassend darstellen. Auch hier ist der zusätzliche Elektroenergieverbrauch des Schulgebäudes noch inkludiert.  

Um dieses Gesamtergebnis besser nachvollziehen zu können, wird im Bild 4 der Vergleich von Primärenergiebedarf/-verbrauch in Strom und Wärme differenziert. Auch hier erfolgt eine Fortschreibung der Werte über den Betrachtungszeitraum von zwölf Monaten. Dabei stellen die gelben Balken den strombasierten Primärenergieverbrauch und die orangefarbenen Balken den strombasierten prognostizierten Bedarf dar. Die roten Balken visualisieren das wärmebasierte Pendant an Primärenergieverbrauch zum weinroten prognostizierten Primärenergiebedarf. Die Summe der jeweiligen Sektoren bildet das Ergebnis der Primärenergiebilanz gemäß Bild 3. 

Die Primärenergiebilanz ist schlechter als der prognostizierte Bedarf. Die deutliche Einsparung im Wärmesektor von 55 % und der Mehrertrag der PV-Anlage reichen nicht aus, um den zusätzlichen Elektroenergiebedarf durch den gesamten Schulkomplex abzudecken.

Wird allerdings nur der Stromverbrauch der Sporthalle betrachtet, ergibt sich eine positivere Bilanz, denn deren tatsächlicher Primärenergieverbrauch ist deutlich besser als der prognostizierte Wert. Dazu tragen der geringe Strom- und Wärmeverbrauch als auch der Mehrertrag der PV-Anlage von ca. 33 % im Vergleich zur Simulation bei.

Das zwölfmonatige Monitoring hat ergeben, dass die Sporthalle die Ziele eines 0-Energie-Gebäudes gemäß Planung weit übertrifft. Mit einer Primärenergiebilanz von -123.380 kWh/a ist ein Plus-Energie-Haus entstanden, das einen großen Teil der elektroenergiebedingten Emissionen des Schulgebäudes zusätzlich mit abdecken kann.