Energieversorgungskonzept Leibnizstraße - Sektor 3 - klik - klima ...
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Energieversorgungskonzept
Leibnizstraße
Sektor 3
Angefertigt von der e3plan gmbh:
Vorstellung: 11.06.2013 AK Umweltmanagement
Eingereicht: 20.07.2013
Dipl. Ing. Stephan Lübbe
B. Sc. Holger Wesselmann
e3plan energie.effizient.erneuerbar Seite |i
Inhalt
Kurzzusammenfassung .................................................................................................... iii
1 Auftrag/Vergabe ...................................................................................................... 1
2 Bestandsaufnahme Liegenschaften .................................................................... 2
2.1 Datenerhebung .................................................................................................. 2
2.1.1 Flächenerhebung ....................................................................................... 2
2.1.2 Vorhandene Energieträger ....................................................................... 8
2.2 Geplante Sanierungsmaßnahmen ................................................................ 8
2.3 Vorhandene Infrastruktur ................................................................................ 10
2.4 Analyse Energiebedarf ................................................................................... 11
2.5 Ermittlung des Leistungsbedarfes ................................................................. 12
2.5.1 Strom ............................................................................................................ 12
2.5.2 Wärme ......................................................................................................... 15
2.6 Übersicht Sektor 3 ............................................................................................. 16
3 Klärung Randbedingungen ................................................................................. 17
3.1 Denkmalschutz.................................................................................................. 17
3.1.1 Freiflächen .................................................................................................. 18
3.1.2 Gebäude .................................................................................................... 18
3.2 Relevante Rechtsgrundlagen ....................................................................... 20
3.3 Vertragsgrundlagen Energieversorgung..................................................... 24
3.4 Vertragsgrundlagen Entsorgung................................................................... 24
3.5 Förderprogramme............................................................................................ 24
4 Potenzialanalysen................................................................................................... 25
4.1 Solarpotenzial .................................................................................................... 25
4.2 Windpotenzial ................................................................................................... 32
4.3 Biomassepotenzial ........................................................................................... 34
4.4 Gebäudeintegrierte Photobioreaktoren .................................................... 36
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4.5 Geothermiepotenzial ...................................................................................... 38
4.6 Kraft-Wärme-Kopplung ................................................................................... 41
4.6.1 Auslegung der BHKW’s ............................................................................. 42
4.6.2 Erdgas .......................................................................................................... 43
4.6.3 Virtuelles Biogas ......................................................................................... 45
4.7 Energieeffizienz & -rückgewinnung .............................................................. 46
4.8 Elektrokessel ....................................................................................................... 48
4.9 Energy Harvesting ............................................................................................ 49
4.10 Gesamtpotenzial .......................................................................................... 50
5 Fazit/Empfehlung .................................................................................................... 51
6 Anhang ..................................................................................................................... 53
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Kurzzusammenfassung
Auf Basis des Präsidiumsbeschlusses „Klimaneutrale Universität 2030“ wurde
die Fachhochschule Lübeck in Kooperation mit dem Planungsbüro e3plan
gmbh in Kiel beauftragt ein Energieversorgungskonzept für den Sektor 3
(Bereich Leibnitzstraße) zu entwickeln, das eine weitest gehende
Eigenversorgung der Liegenschaften beinhalten soll. Ausgehend von
Flächenpotenzialen, Einschränkungen der Nutzung durch bauliche
Beschränkungen und angepasst an die Nutzungsprofile wird eine
Energieversorgung aufgebaut, die diese Anforderung durch Kraft-Wärme-
Kopplung, Abwärmenutzung, Photovoltaik und Biomasse erfüllt. Das
ursprüngliche Problem Energiebezug und die damit verbundenen Kosten
werden somit zu einer Chance für eine nachhaltige Veränderung der
Versorgungssituation.
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1 Auftrag/Vergabe
Von Seiten der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) ist die FH Lübeck
beauftragt worden, ein Energieversorgungskonzept für die Leibnizstraße,
inklusive der von ihr aus energetisch versorgten Liegenschaften, zu erstellen.
Von der FH Lübeck wurde die e3plan GmbH damit beauftragt die
Konzeptentwicklung in eigenständiger Arbeit zu übernehmen. Grund für den
Auftrag ist der Präsidiumsbeschluss „Klimaneutrale Universität 2030“. Darin wird
vorgesehen die zukünftige Energieversorgung der CAU autonom zu gestalten
und die Abhängigkeit von übergeordneten Energieversorgern zu beenden.
Die zukünftige Energieversorgung soll umweltfreundlich und EEG konform
gestaltet werden.
In diesem Bericht sind die laut Angebot dargestellten Leistungen aufgeführt.
Auf Basis der Bestandsaufnahme und der Bestandsanalyse der
infrastrukturellen Auslegungen für den Energiebezugs werden drei Konzepte
vorgestellt, welche die geforderten energetischen Veränderungen als
Grundlage haben und die im Vordergrund stehende universitäre Lehre und
Forschung weiter gewährleisten.
Als möglicher Zusatzbaustein in einer zukünftigen Energieversorgung wird die
Abwärmenutzung aus einem möglichen Rechenzentrums-Neubau direkt
neben dem Sportforum betrachtet. Dabei handelt es sich um die Verlegung
der Server des alten Rechenzentrums in eine neue energetisch günstigere
Gebäudehülle, die intelligent an die Infrastruktur des Sektors 3 angeschlossen
werden soll.
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2 Bestandsaufnahme Liegenschaften
2.1 Datenerhebung
2.1.1 Flächenerhebung
Die Flächenerhebung schließt nutzbare Freiflächen, potenziell nutzbare
Flächen (z.B. Parkplätze) und Dachflächen mit ein.
Abbildung 1: Flurstückgrenzen Sektor 3.
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Bei der Flächenerhebung werden dabei nur die Flurstücke der CAU
berücksichtigt, die in Abbildung 1 rosa dargestellt sind. Teile dieser
Liegenschaften sind Kulturdenkmäler (siehe 3.1) und werden bei der
Potenzialermittlung (Kapitel 4) außen vor gelassen.
2.1.1.1 Freiflächen
In der folgenden Abbildung 2 sind die in Tabelle 1 dargestellten Flächen mit
Größenordnung dargestellt.
15
13 11
9
2 5
8
3
7 6
1 4
14
14 12
10
73
Abbildung 2: Freiflächenerhebung relevanter Flächen, die mit in die Konzeptentwicklung einfließen
können.
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Tabelle 1: Zur Abbildung 2 zugehörige Tabelle mit den Flächenangaben und Beschreibungen der
einzelnen Flächen.
Flächen- Fläche Beschreibung
ID (gerundet) [m²]
1 12600 Regenauffangbecken groß (Denkmalschutz)
2 4500 Regenauffangbecken klein (Denkmalschutz)
3 16800 Sportrasen groß I (Denkmalschutz)
4 2400 Rasen (Denkmalschutz)
5 14800 Sportrasen groß II
6 1900 Rasen Fakultätenblöcke
7 9800 Rasen UB
8 3700 UB-Physik
9 250 Rasen Physik, Altes Gebäude im Untergrund
Rasen Sportforum Olshausenstraße
10 5000
(Denkmalschutz)
11 700 Freifläche (z.Z. nicht genutzt)
12 - Parkplatz (neues RZ)
13 - Parkplatz Technische Abteilung
14 11000 Parkplatz UB
15 4000 Parkplatz Botanischer Garten/Physik
2.1.1.2 Dachflächen
Die bereits durchgeführte Photovoltaik-Potenzial-Analyse der GMSH bietet
eine genaue Summe der zur Verfügung stehenden Dachflächen in Brutto-
und Netto-Darstellung. Es muss die Nutzungsberechtigung der Dachflächen
berücksichtigt werden, wobei die Gebäude der Universitätsbibliothek und der
Neubauten in der Leibnizstraße in den nächsten Jahren, vertraglich geregelt,
keine Nutzung von Seiten der CAU erlauben.
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Tabelle 2: Dachflächenermittlung Sektor 3. Die Ermittlung stammt aus der angefertigten Solarpotenzial-
Studie der GMSH. Die Dachfläche des neuen Rechenzentrums wir als optimal errichtete Dachfläche für
eine PV-Nutzung angesehen und wird mit 1000m² angenommen.
Dachfläche Dachfläche
Gebäudebezeichnung (DF-Brutto) (DF-Netto)
[m²] [m²]
OS 72 Schwimmhalle 7.500 5.725
OS 74 Sportwissenschaftl. Inst. 400 -
OS 75 ÖZK 900 264
OS 75 A Seminar/ Recht 900 408
OS 75 B Pädagogik 900 408
OS 75 C Hörsaalgebäude 1.300 812
OS 75 D ÖZK/ Labore 480 64
ABG 7 Biohörsäle 3.211 893
ABG 9 Bioturm 1.024 -
LS 1 Hörsaalgebäude 855 775
LS 3 Graduiertenzentrum 835 529
LS 4 Theologie 2.120 432
LS 6 Juristen 2.420 432
LS 8 Germanistik 1.600 432
LS 10 Englisch 2.700 432
LS 16 Dez. Technik 578 287
LS 9 Universitätsbibliothek 9.300 1.304
LS 11 Physik 845 309
LS 13 Physik 692 213
LS 15 Physik 1.517 341
LS 17 Physik 1.000 -
LS 19 Physik 900 63
LS 12/14 Mensa 2 4.200 1.656
SUMME 46.177 15.779
OS 76? Neues Rechenzentrum 1.000 1.000
SUMME 47.177 16.779
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Aus dem GMSH-Bericht geht eine Brutto-Dachfläche von 46.177m² bzw. eine
Netto-Dachfläche von 15.779m² für den Sektor 3 hervor.
Zusätzlich kommt der geplante Bau des neuen Rechenzentrums hinzu, wobei
die erbaute Dachfläche als „sehr geeignet“ für Photovoltaik-Anlagen
errichtet werden sollte und eine Dachfläche von etwa 1000 m² ergeben kann.
Des Weiteren können neue Dachflächen über Parkplatzflächen errichtet
werden, die keine Einschränkung der bisherigen Nutzung mit sich bringen
(siehe 4.1).
2.1.1.3 Mögliche BHKW-Standorte
Mögliche Blockheizkraftwerk (BHKW) -Standorte (Abbildung 3) sind vorrangig
durch die Anbindung an die vorhandene Infrastruktur sowie die Nähe zu den
Großverbräuchern zu wählen.
2 1
3
Abbildung 3: Drei mögliche BHKW-Standorte in Rot dargestellt. Variante 1 und 2 würden als
Containervariante errichtet werden, Variante 2 im neuen Rechenzentrum integriert.
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Drei mögliche Freiflächen werden als mögliche BHKW-Standorte
vorgeschlagen.
Standort 1: Die zum Botanischen Garten gehörige Freifläche 11
(Abbildung 2) ist angrenzend an einen ganzjährigen Großabnehmer
thermischer Energie. Des Weiteren besteht die Möglichkeit der
Kombination weiterer Neuanschaffungen aufgrund des verfügbaren
Platzangebotes. (BHKW als Containervariante)
Standort 2: Der Parkplatz hinter dem Gebäude LS 16 bietet den
optimalen Standort für den Anschluss an die elektrischen Leitungen
(Mittelspannungsring) und die Wärmeversorgung, da dort die
Fernwärme-Übergabestation untergebracht ist. Als Großverbraucher
sind drei der größten fünf angrenzend. (BHKW als Containervariante)
Standort 3: Der jetzige Parkplatz westlich des Sportforums, welcher in
naher Zukunft als Anschrift für das neue Rechenzentrum dienen soll. Die
Kombination eines „Green-IT“-Rechenzentrums mit einem BHKW und
die direkten Verbindung mit dem Sportforum, welches eine
ganzjährliche Grundlast-Abnahme bietet, kann ein energetisch sehr
günstiges Konzept ergeben. (BHKW als In-Haus Variante)
Alle drei möglichen Aufstellungsorte befinden sich laut des
Flächennutzungsplans der Stadt Kiel (Stand: 01.02.2002) in dem
Sonderbaugebiet Hochschule/Forschung (siehe Anhang 6.1). Nach Aussage
des Umweltschutzamtes der Stadt Kiel sind keine Bedenken vorhanden,
welche die Errichtung von BHKWs (nach dem neuesten Stand der Technik) auf
dem genannten Baugebiet ausschließen (siehe Anhang 6.13).
Es ist eine Fläche von jeweils etwa 40m² und ein Volumen von etwa 100m³ von
Nöten um ein 1 MW BHKW inklusive aller dazugehörigen Nebenaggregate
unterzubringen.
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2.1.2 Vorhandene Energieträger
Zurzeit werden folgende Energieträger bezogen (Versorgung findet über die
Stadtwerke statt):
Strom: Über Mittelspannungsleitung erfolgt der Anschluss an der LS 16.
Von dort aus gehen mehrere Mittelspannungsleitungen entlang der
Leibnizstraße Richtung Olshausenstraße und bilden einen
Mittelspannungsring (siehe Anhang 6.2).
Fernwärme: Die Fernwärmeleitung der Stadtwerke Kiel reicht bis zur
Übergabestation in der LS 16. Von dort aus geht es über direkte
Gebäudeanschlüsse zu den Verbrauchern (siehe Anhang 6.3).
Gas: Nur einzelne Gebäude werden mit Gas versorgt, dies dient bisher
der Gasversorgung von Laboren und nicht zur Energieerzeugung.
Die Verwaltung der Infrastruktur geschieht über GMSH, welche sich
momentan mit der Aktualisierung der Trassenverläufe befasst. Vollständige
bzw. aktuelle Pläne sind derzeit nicht vorhanden.
2.2 Geplante Sanierungsmaßnahmen
Die im Folgenden aufgelisteten Sanierungsmaßnahmen der Bausubstanz
sowie der energetischen Effizienz sind für die nächsten Jahre geplant
(Sortierung nach Priorität):
Neubau Rechenzentrum direkt neben Sportforum mit möglicher
energetischer Verknüpfung beider Gebäudekomplexe.
Der Neubau dient dem Zwecke des neuen Rechenzentrum-Standortes
(im Kellergeschoss des Gebäudes), sowie der Schaffung von 4000m²
Bürofläche, welche in 5 Obergeschossen untergebracht werden sollen.
Der Neubau ersetzt die Sanierung des Rechenzentrums und soll das
bisherige Verhältnis von Rechenleistung: Kühlung + restliche Energie von
1:1 auf ein effizienteres Verhältnis von 1:0,15-0,2 anheben, wodurch
~40% des heutigen Verbrauchs eingespart werden sollen.
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Das Sportforum, v.a. aber die Olshausenstraße 72, muss zeitnah
energetisch überholt werden. Die aktuell hohen Betriebskosten
erfordern eine energetische Sanierung um den Betrieb des
Schwimmbades aus finanzieller Sicht gewährleisten zu können.
Eine genaue Terminierung liegt uns nicht vor, steht aber in der
Prioritätenliste neben dem Rechenzentrum an oberster Stelle.
In Bezug auf eine mögliche Errichtung einer Photovoltaikanlage muss
bedacht werden, dass die Dachsubstanz des gesamten Sportforums in
den nächsten 10-20 Jahren (Aussage Gebäudemanagement,
Abteilung 5) erneuert werden muss. Die Wirtschaftlichkeit müsste somit
in einer sehr kurzen Zeit entstehen.
Die Fakultätenblöcke der Leibnizstraße 4-10 sollen substantiell sowie
energetisch saniert werden. Diese Sanierungsmaßnahmen sollen
schrittweise durchgeführt werden, wobei die vier Gebäude separat
nacheinander saniert werden.
Die erdverlegten Leitungen der Leibnizstraße sollen nach und nach
erneuert werden, wobei diese Maßnahmen in unabsehbarer Zukunft
geschehen werden; in der Prioritätenliste sind sie unten angesiedelt.
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2.3 Vorhandene Infrastruktur
Die vorhandene Infrastruktur für die Energieversorgung auf dem Gebiet des
Sektors 3 der CAU ist Eigentum der CAU. Versorgungsleitungen der Stadtwerke
Kiel bilden den Anschluss mit dem technischen Gebäude der Leibnizstraße 16
und bilden eine potenzielle weitere Anschlussmöglichkeit im Abschnitt der
Olshausenstraße.
2 1
3
Abbildung 4: Darstellung der Abbildung 3 inklusive der grob eingetragenen Lage der
Versorgungsleitungen (roter Pfeil), die bisher den Anschluss an das Netz der Stadtwerke Kiel darstellen.
Die Planauskünfte der einzelnen Anschlussleitungen befinden sich im Anhang
(siehe 6.2 & 6.3).
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2.4 Analyse Energiebedarf
Die Analyse des Energiebedarfs des Sektors 3 der CAU ergibt sich aus dem
Verbrauch der in 2.1.2 aufgeführten relevanten Energieträger der einzelnen
Abnehmer.
Grundlage der Daten bilden die Jahresberichte der CAU (Mon2010CAU bis
Mon2012CAU).
Tabelle 3: Zusammenfassung des Strom- und
Wärmebedarfs des Sektors 3 für die Jahre 2010-2012.
Jahr Strom [kWh] Fernwärme [kWh]
2010 13.555.930 27.268.000
2011 13.774.012 21.950.200
2012 13.652.981 23.274.400
Mittel 13.660.974 24.164.200
Außerdem kann auf der Grundlage der Daten von 2012, die in Tabelle 3
dargestellt sind, mit der Information über geplante Sanierungsmaßnahmen
der Bedarf des Sektors 3 mit dem neuen Rechenzentrum eingeschlossen
berechnet und prognostiziert werden. Demnach würde sich ein
Gesamtbedarf an elektrischer Energie ab der Fertigstellung des neuen
Rechenzentrums von etwa 18.600MWh pro Jahr ergeben.
Aus der Analyse des
Strom Wärme
Energieverbrauches ergibt sich,
m
dass die fünf größten Verbraucher
im Sektor 3 rund 75% des gesamten
Strombedarfs und 47% des
Wärmebedarfs darstellen (Angaben
in MWh). Graphisch dargestellt ist
dies in Abbildung 5.
Abbildung 5: Graphische Darstellung der
größten Energieverbraucher im Verhältnis
zum Gesamtverbrauch des Sektors 3.
Angaben in MWh.
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2.5 Ermittlung des Leistungsbedarfes
Die Ermittlung des Leistungsbedarfes, sowie die Betrachtung der Tages- und
Jahreskurven bildet die Grundlage für den Einsatz verschiedener
Technologien in der späteren Konzeptentwicklung. In diesem Teil der
Datenerhebung werden die jeweiligen Daten graphisch dargestellt und
zeigen den Verbrauch von Strom und Wärme anschaulich dar.
2.5.1 Strom
Die Spitzenlast des gesamten Sektors 3 belief sich im Jahr 2012 auf 5,7MW.
Der Lastgang des gesamten Campus der CAU für das Jahr 2011 (Abbildung 6)
zeigt eine jahreszeitlich schwankende Lastverteilung der Arbeitstage,
wohingegen die Wochenenden die Baseline zwischen 3.000 und 4.000kW
bilden. Während der Wochentage steigt der Spitzenlastbedarf in den warmen
Monaten auf einen Wert bis zu 5.000kW und in den kalten Monaten auf
6.000kW.
2011
7.000
6.000
5.000
4.000
kW
3.000
2.000
1.000
0
Abbildung 6: Ermittelter Lastgang Strom des Sektors 3 im Jahr 2011.
Die Tageskurven der CAU zeigen die Abbildungen 7&8. Die Wochenenden
und Feiertage zeigen einen nahezu gleichbleibenden Spitzenlastbedarf
oberhalb der Basislinie, während für die Arbeitstage einen deutlichen Peak in
den Mittagsstunden zu verzeichnen ist. An Feiertagen entspricht die
Tageskurve denen der Sonntage.
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6.000
5.000
4.000 Sonntag 01.01.2011
Sonntag 03.04.2011
kW
3.000
Sonntag 03.07.2011
2.000 Sonntag 02.10.2011
1.000
0
Abbildung 7: Tagesgang vier verschiedener Sonntage im Jahr 2011. Die Leistung ist über
einen Tag (24h) aufgetragen.
6.000
5.000
4.000 Montag 02.01.2011
Montag 04.04.2011
kW
3.000
Montag 04.07.2011
2.000 Montag 03.10.2011
1.000
0
Abbildung 8: Tagesgang vier verschiedener Montage im Jahr 2011. Die Leistung ist über
einen Tag (24h) aufgetragen.
Eine Überprüfung der Jahres- und Tageskurven für 2012 zeigt ein gleiches Bild,
wie in den Abbildungen 9-11 dargestellt:
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2012
7.000
6.000
5.000
4.000
kW
3.000
2.000
1.000
0
Abbildung 9: Ermittelter Lastgang Strom des Sektors 3 im Jahr 2011.
6.000
5.000
4.000 Sonntag 01.04.2012
Sonntag 01.07.2012
kW
3.000
Sonntag 07.10.2012
2.000 Sonntag 30.12.2012
1.000
0
Abbildung 10: Tagesgang vier verschiedener Sonntage im Jahr 2011. Die Leistung ist über
einen Tag (24h) aufgetragen.
6.000
5.000
4.000 Montag 02.04.2012
Montag 02.07.2012
kW
3.000
Montag 08.10.2012
2.000 Montag 31.12.2012
1.000
0
Abbildung 11: Tagesgang vier verschiedener Montage im Jahr 2011. Die Leistung ist über
einen Tag (24h) aufgetragen.
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Ausgehend von den Lastprofilen der gesamten CAU wird unterstellt, dass sich
das Lastprofil der Leibnitzstraße nicht signifikant unterscheidet. Zur
Veranschaulichung dient hierzu Abbildung 12.
CAU Lastgänge Strom
(Monatswerte)
3.000
2.500 2010 CAU
MWh
2.000 2011 CAU
1.500 2012 CAU
1.000 LS 2010
500 LS 2011
- LS 2012
Abbildung 12: Kombinierte Darstellung der Lastgänge Strom der Leibnizstraße (LS)
gegenüber den Lastgängen der gesamten CAU für die Jahre 2010-2012).
2.5.2 Wärme
Für den thermischen Energiebedarf liegen keine Lastgänge vor. Aus den
vorhandenen Unterlagen (MonCAU) wird ein Spitzenlastbedarf von 9 MW
ermittelt. Dies entspricht rund 2.700 Vollbenutzungsstunden. Für
wohnungsbauliche Nutzung wird üblicherweise mit rund 2.000
Vollbenutzungsstunden pro Jahr gerechnet (Abbildung 13).
Abbildung 13: Lastgang Wärme der Leibnizstraße für die Jahre 2010-2012. Berechnet aus
dem Heizbedarf von Bürogebäuden in Kiel.
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2.6 Übersicht Sektor 3
In Tabelle 4 sind die Basisdaten des Sektors 3 im Vergleich zum Gesamtareal
des Campus der CAU dargestellt.
Tabelle 4: Basisdaten der CAU im Vergleich zu denen der
Leibnizstraße (LS).
CAU LS
Gesamtfläche 120 50 [ha]
Anzahl Gebäude 170 27 [Stck.]
Gebäudefläche 346 105 [Tm²]
Hauptnutzfläche 224 99 [Tm²]
Stromverbrauch 28.314 13.660 [MWh]
Wärmeverbrauch 41.340 24.164 [MWh]
CO2-Äquivalent 26.006 13.496 [t]
Wasser 129.071 92.461 [m³]
Abfall 1.161 [t]
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3 Klärung Randbedingungen
3.1 Denkmalschutz
Bezüglich des Denkmalschutzes wurde vom Architektenbüro av-a Veauthier
Meyer Architekten (01/2010) eine denkmalpflegerische Zielplanung für die
unter Denkmalschutz gestellten Gebäude und Freiflächen der Christian-
Albrechts-Universität zu Kiel ausgearbeitet. Die Ausarbeitung bezieht sich auf
das Denkmalschutzgesetz-DSchG.
Abbildung 14: Denkmalschutzgebiet im Sektor 3. Rote Gebäude: Gebäude unter Denkmalschutz,
Braune Gebäude: Gebäude der CAU, Graue Gebäude: Sonstige Gebäude, Graue Fläche
durchgezogene Linie: Denkmalgeschützte Freifläche, Graue Fläche gestrichelte Linie: Ehemals
denkmalgeschützte Freifläche (vergrößerte Ansicht im Anhang 6.4).
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3.1.1 Freiflächen
Die unter Denkmalschutz stehenden Freiflächen sind auf dem universitären
Gelände vom äußeren Erscheinungsbild zu erhalten. Der Untergrund kann
dabei Zweckbezogen für eine andere Nutzung erschlossen werden. Dabei gilt
jedoch:
DSchuG - § 8 Vorhaben in Böden und Gewässern (Stand:12.01.2012)
(1) Werden durch Vorhaben in Böden oder Gewässern archäologische
Untersuchungen, Bergungen, Dokumentationen und Veröffentlichungen
notwendig, ist der Träger des Vorhabens im Rahmen des Zumutbaren zur
Deckung der Gesamtkosten verpflichtet. Soweit die Höhe der Kosten nicht
einvernehmlich in einem öffentlich-rechtlichen Vertrag geregelt wird, wird sie
in einem Bescheid der zuständigen oberen Denkmalschutzbehörde
festgesetzt. Die Kosten für die wissenschaftliche Auswertung eines
Grabungsfundes sind nicht zu tragen.
(2) Vorhaben im Sinne des Absatzes 1 bedürfen der Anzeige bei der oberen
Denkmalschutzbehörde, sofern bekannt ist oder zureichende Anhaltspunkte
dafür vorliegen, dass sich dort archäologische Kulturdenkmale befinden.
Der Zweck einer eventuellen Umnutzung von Freiflächen ist in 2.1.1 ebenfalls
erwähnt.
3.1.2 Gebäude
Unter Denkmalschutz stehende Gebäude sind in Bezug auf eine eventuelle
Dach- bzw. Fassadennutzung durch Photovoltaik- oder Windkraftanlagen zu
untersuchen. Ein entsprechendes Vorhaben entspricht der Veränderung eines
eingetragenen Kulturdenkmales und ist somit eine genehmigungspflichtige
Maßnahme:
DSchG - § 7 Genehmigungspflichtige Maßnahmen (Stand: 12.01.2012)
(1) Der Genehmigung der unteren Denkmalschutzbehörde bedürfen
1. die Instandsetzung, die Veränderung und die Vernichtung eines
eingetragenen Kulturdenkmals,
2. Überführungen eines eingetragenen Kulturdenkmals von
heimatgeschichtlich oder landschaftlich bedingter Bedeutung an einen
anderen Ort, die eine Gefahr für den Denkmalwert bedeuten,
3. die Errichtung von Anlagen in der unmittelbaren Umgebung, innerhalb
wesentlicher Sichtachsen und in der unmittelbaren Umgebung weiterer
wertbestimmender Merkmale eines eingetragenen Kulturdenkmals, die eine
Gefahr für den Denkmalwert bedeuten.
Vor Erteilung der Genehmigung kann sich die untere Denkmalschutzbehörde
von der oberen Denkmalschutzbehörde beraten lassen. Bei Maßnahmen von
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überregionaler Bedeutung, die eine Gefahr für den Denkmalwert bedeuten,
hat die untere Denkmalschutzbehörde die Zustimmung der oberen
Denkmalschutzbehörde einzuholen. In den Fällen zu Nummer 2 tritt die obere
Denkmalschutzbehörde an die Stelle der unteren Denkmalschutzbehörde,
wenn das Kulturdenkmal aus dem Bezirk einer unteren
Denkmalschutzbehörde in den einer anderen überführt wird. Die Belange von
Menschen mit Behinderung, älterer Menschen sowie anderer Personen mit
Mobilitätsbeeinträchtigung sind zu berücksichtigen.
(2) Die Genehmigung ist zu erteilen, wenn nicht der Denkmalwert erheblich
beeinträchtigt wird. Nach drei Monaten gilt sie als erteilt, § 111 a des
Landesverwaltungsgesetzes gilt entsprechend.
(3) Wer ohne Genehmigung nach Absatz 1 den Denkmalwert beeinträchtigt,
hat auf Anordnung der unteren Denkmalschutzbehörde den alten Zustand
wiederherzustellen oder das eingetragene Kulturdenkmal auf andere
geeignete Weise instand zu setzen.
(4) Vorbehaltlich anderer Rechtsvorschriften erlischt die Genehmigung,
1. wenn mit der Maßnahme nicht innerhalb von drei Jahren nach Erteilung
der Genehmigung begonnen oder
2. wenn eine begonnene Maßnahme länger als ein Jahr unterbrochen
worden ist.
Die Frist nach Satz 1 kann auf Antrag jeweils bis zu zwei Jahren verlängert
werden.
Eine mögliche energetische Nutzung von Gebäuden und auch unter
Denkmalschutz stehenden Gebäuden ist in Kapitel 4 dargestellt. Dies trifft
aufgrund des hohen Solarpotenzials insbesondere auf die Dachkonstruktion
des Sportforums (Olshausenstraße 72) zu.
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3.2 Relevante Rechtsgrundlagen
Da die Errichtung eines oder zweier BHKWs von unserer Seite aus als beste und
einfachste Möglichkeit gesehen wird, die CO2-Bilanz gleichzeitig mit den
Energiekosten zu senken wird im Folgenden auf die Rahmenbedingungen für
den Fall der Genehmigungsplanung eingegangen.
Errichtet werden würde sicher ein BHKW mit einer Feuerungswärmeleistung
von über 1MW, weshalb dieses durch ein Genehmigungsverfahren nach dem
Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) zu genehmigen sein wird. Das
BImSchG Verfahren wird zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen
durch Luftverunreinigung, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche
Vorgänge durchgeführt, weshalb die rechtlichen Rahmenbedingungen für
die einzelnen genannten möglichen Beeinträchtigungen vorab geklärt
werden müssen und im Folgen aufgelistet sind.
Es handelt sich bedingt durch die Feuerungswärmeleistung von über 1MW um
genehmigungsbedürftige Anlagen nach §1 der vierten Verordnung zur
Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über
genehmigungsbedürftige Anlagen).
BImSchG § 1 Genehmigungsbedürftige Anlagen (Stand 20.03.2013)
(1) Die Errichtung und der Betrieb der im Anhang genannten Anlagen
bedürfen einer Genehmigung, soweit den Umständen nach zu erwarten ist,
daß sie länger als während der zwölf Monate, die auf die Inbetriebnahme
folgen, an demselben Ort betrieben werden. Für die in Nummer 8 des
Anhangs genannten Anlagen, ausgenommen Anlagen zur Behandlung am
Entstehungsort, gilt Satz 1 auch, soweit sie weniger als während der zwölf
Monate, die auf die Inbetriebnahme folgen, an demselben Ort betrieben
werden sollen. Für die in den Nummern 2.10 Spalte 2, 7.4, 7.5, 7.25, 7.28, 9.1,
9.3 bis 9.8 und 9.11 bis 9.35 des Anhangs genannten Anlagen gilt Satz 1 nur,
soweit sie gewerblichen Zwecken dienen oder im Rahmen wirtschaftlicher
Unternehmungen verwendet werden. Hängt die Genehmigungsbedürftigkeit
der im Anhang genannten Anlagen vom Erreichen oder Überschreiten einer
bestimmten Leistungsgrenze oder Anlagengröße ab, ist jeweils auf den
rechtlich und tatsächlich möglichen Betriebsumfang der durch denselben
Betreiber betriebenen Anlage abzustellen.
(2) Das Genehmigungserfordernis erstreckt sich auf alle vorgesehenen
1. Anlagenteile und Verfahrensschritte, die zum Betrieb notwendig sind, und
2. Nebeneinrichtungen, die mit den Anlagenteilen und Verfahrensschritten
nach Nummer 1 in einem räumlichen und betriebstechnischen
Zusammenhang stehen und die für
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a) das Entstehen schädlicher Umwelteinwirkungen,
b) die Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen oder
c) das Entstehen sonstiger Gefahren, erheblicher Nachteile oder erheblicher
Belästigungen von Bedeutung sein können.
(3) Die im Anhang bestimmten Voraussetzungen liegen auch vor, wenn
mehrere Anlagen derselben Art in einem engen räumlichen und betrieblichen
Zusammenhang stehen (gemeinsame Anlage) und zusammen die
maßgebenden Leistungsgrenzen oder Anlagengrößen erreichen oder
überschreiten werden. Ein enger räumlicher und betrieblicher
Zusammenhang ist gegeben, wenn die Anlagen
1. auf demselben Betriebsgelände liegen,
2. mit gemeinsamen Betriebseinrichtungen verbunden sind und
3. einem vergleichbaren technischen Zweck dienen.
(4) Gehören zu einer Anlage Teile oder Nebeneinrichtungen, die je gesondert
genehmigungsbedürftig wären, so bedarf es lediglich einer Genehmigung.
(5) Soll die für die Genehmigungsbedürftigkeit maßgebende Leistungsgrenze
oder Anlagengröße durch die Erweiterung einer bestehenden Anlage
erstmals überschritten werden, bedarf die gesamte Anlage der
Genehmigung.
(6) Keiner Genehmigung bedürfen Anlagen, soweit sie der Forschung,
Entwicklung oder Erprobung neuer Einsatzstoffe, Brennstoffe, Erzeugnisse oder
Verfahren im Labor- oder Technikumsmaßstab dienen; hierunter fallen auch
solche Anlagen im Labor- oder Technikumsmaßstab, in denen neue
Erzeugnisse in der für die Erprobung ihrer Eigenschaften durch Dritte
erforderlichen Menge vor der Markteinführung hergestellt werden, soweit die
neuen Erzeugnisse noch weiter erforscht oder entwickelt werden.
Für den Genehmigungsantrag fallen die BHKWs in der Anlage der 4. BImSchV
unter der Position 1. Wärmeerzeugung und unter den Unterpunkt 1.4 Punkt 2:
a) Verbrennungsmotoranlagen zum Antrieb von Arbeitsmaschinen für den
Einsatz von Heizöl EL, Dieselkraftstoff, Methanol, Ethanol, naturbelassenen
Pflanzenölen, Pflanzenölmethylestern oder gasförmigen Brennstoffen
(insbesondere Koksofengas, Grubengas, Stahlgas, Raffineriegas, Synthesegas,
Erdölgas aus der Tertiärförderung von Erdöl, Klärgas, Biogas, naturbelassenem
Erdgas, Flüssiggas, Gasen der öffentlichen Gasversorgung, Wasserstoff) mit
einer Feuerungswärmeleistung von 1 Megawatt bis weniger als 50 Megawatt,
ausgenommen Verbrennungsmotoranlagen für Bohranlagen
Die Zuordnung des anzuwendenden Verfahrens ist formuliert in §2 der
4.BImSchV, im hier behandelten Fall in §2 Absatz 2 (§19 des BImSchG im
vereinfachten Verfahren für in Spalte 2 des Anhangs genannte Anlagen):
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§ 2 Zuordnung zu den Verfahrensarten
(1) Das Genehmigungsverfahren wird durchgeführt nach
1. § 10 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes für
a) Anlagen, die in Spalte 1 des Anhangs genannt sind,
b) Anlagen, die sich aus in Spalte 1 und in Spalte 2 des Anhangs genannten
Anlagen zusammensetzen,
c) Anlagen, die in Spalte 2 des Anhangs genannt sind und zu deren
Genehmigung nach dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung ein
Verfahren mit Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen ist,
2. § 19 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes im vereinfachten Verfahren für in
Spalte 2 des Anhangs genannte Anlagen.
Soweit die Zuordnung zu den Spalten von der Leistungsgrenze oder
Anlagengröße abhängt, gilt § 1 Abs. 1 Satz 3 entsprechend.
(2) Kann eine Anlage vollständig verschiedenen Anlagenbezeichnungen im
Anhang zugeordnet werden, so ist die speziellere Anlagenbezeichnung
maßgebend.
(3) Für in Spalte 1 des Anhangs genannte Anlagen, die ausschließlich oder
überwiegend der Entwicklung und Erprobung neuer Verfahren, Einsatzstoffe,
Brennstoffe oder Erzeugnisse dienen (Versuchsanlagen), wird das
vereinfachte Verfahren durchgeführt, wenn die Genehmigung für einen
Zeitraum von höchstens drei Jahren nach Inbetriebnahme der Anlage erteilt
werden soll; dieser Zeitraum kann auf Antrag bis zu einem weiteren Jahr
verlängert werden. Satz 1 findet auf Anlagen der Anlage 1 (Liste "UVP-
pflichtige Vorhaben") zum Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung nur
Anwendung, soweit nach den Vorschriften dieses Gesetzes eine
Umweltverträglichkeitsprüfung nicht durchzuführen ist. Soll die Lage, die
Beschaffenheit oder der Betrieb einer nach Satz 1 genehmigten Anlage für
einen anderen Entwicklungs- oder Erprobungszweck geändert werden, ist ein
Verfahren nach Satz 1 durchzuführen.
(4) Wird die für die Zuordnung zu den Spalten 1 oder 2 des Anhangs
maßgebende Leistungsgrenze oder Anlagengröße durch die Errichtung und
den Betrieb einer weiteren Teilanlage oder durch eine sonstige Erweiterung
der Anlage erreicht oder überschritten, wird die Genehmigung für die
Änderung in dem Verfahren erteilt, dem die Anlage nach der Summe ihrer
Leistung oder Größe entspricht.
Was ist also zu beachten:
Bauantrag
Schallimmissionsgutachten
Eventuell Geruchsimmissionsgutachten (Abgasanlage muss ggf. nach
vorheriger Zustimmung des Bezirksschornsteinfegers ausgelegt werden)
Eine Anzahl an Formblättern, ist frei verfügbar, wie auch eine Checkliste für
die Durchführung des BImSchG-Genehmigungsverfahrens. Zuständig ist das
Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und Ländliche Räume (LLUR) in
Flintbek. Das Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-
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Holstein hat dazu den Leitfaden für das Antragsverfahren im
immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren veröffentlicht.
Bei der Standortplanung des BHKWs ist der Flächennutzungsplan der Stadt Kiel
mit einzubeziehen. Die dort vorgenommene Einteilung der Flächen geht mit
Grenzwerten der Schallimmissionen einher, welche sich in diesem Fall auf ein
Sonderbaugebiet beziehen.
Die Rücksprache mit dem Umweltschutzamt der Stadt Kiel hat ergeben, dass
die laut dem per Angebot erhaltenen Werte des BHKWs in diesem
Sonderbaugebiet zu keinerlei Einschränkungen der universitären Lehre bzw.
Forschung führen (siehe Anhang 6.1). In Tabelle 5 sind die
genehmigungsfähigen Schallimmissionsgrenzen für die zu unterscheidenden
Gebiete dargestellt. Nach dieser Tabelle würde der Sektor 3 nach den
Schallimmissionswerten einem Industriegebiet gleichgesetzt sein.
Tabelle 5: Schallimmissionsgrenzwerte für verschiedene Gebiete nach Flächennutzungsplan für Tag und
Nacht.
Tag Nacht
6 Uhr - 22 Uhr -
Art der zu schützenden Nutzung 22 Uhr 6 Uhr
Kurgebiete, Krankenhäuser und Pflegeanstalten 45 dB 35 dB
reine Wohngebiete 50 dB 35 dB
allgemeine Wohngebiete und Kleinsiedlungsgebiete 55 dB 40 dB
Kerngebiete, Dorfgebiete und Mischgebiete 60 dB 45 dB
Gewerbegebiete 65 dB 50 dB
Industriegebiete 70 dB 70 dB
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3.3 Vertragsgrundlagen Energieversorgung
Die Stadtwerke Kiel stellen den einzigen Energieversorger des Sektors 3 dar.
Dabei werden jährlich die Verträge der Gasversorgung und in Abständen von
zwei Jahren die Verträge der Stromversorgung verlängert. Die Verträge der
Fernwärme beinhalten eine Kündigungsfrist von neun Monaten zum
Quartalsende. Im Laufe dieses Jahres wird ggf. ein neuer Vertrag
abgeschlossen. Die aktuellen Energiekosten gem. MonCAU2012 betragen:
0,155€ pro kWh für den Strombezug und 86,90 €/ MWh für die Fernwärme.
Diese Energiepreise werden für die nachfolgenden
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen als Eingangswert verwendet.
3.4 Vertragsgrundlagen Entsorgung
Es existieren keine Verträge für die Müllentsorgung. Die CAU möchte des
Weiteren keinen Hausmüll verbrennen. Aus diesem Grund wird nicht weiter
auf mögliche Vertragsgrundlagen diesbezüglich eingegangen.
3.5 Förderprogramme
Derzeit (Stand: 07/2013) laufen keine Förderprogramme.
Die CAU ist eine Körperschaft öffentlichen Rechts. Ihr werden vom
zuständigen Ministerium finanzielle Mittel zur Verfügung gestellt.
Die Möglichkeit günstig zu finanzieren ist über Drittmittelfinanzierung gegeben.
Drittmittelfinanzierung stammt aus der Privatwirtschaft, aus öffentlichen
Forschungsförderungen bestimmter Forschungsprojekte wie z. B. der
Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) oder dem Bundesministerium für Wirtschaft und
Technologie (BMWi) sowie Stiftungen. Das Programm „HWT Energie und
Klimaschutz“ wäre eine Möglichkeit (http://www.eksh.org/foerderung/hwt-
energie-und-klimaschutz/) – Anträge bis zum 1. Oktober 2013.
Drittmittel zu akquirieren ist nur möglich, wenn bei Projekten bestimmte Ziele
erforscht werden sollen, da die Geldgeber erhoffen, mit den Ergebnissen
diese Ausgaben refinanzieren zu können.
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4 Potenzialanalysen
4.1 Solarpotenzial
Um ein mögliches Solarpotenzial stehen folgende Technologien zur
Verfügung, welche im Bereich des Sektors 3 wirtschaftlich zum Einsatz
kommen können:
Dachflächen – statische Anlagen
Freiflächen – statische Anlagen
Freiflächen – nachgeführte Anlagen
Carport – statische Anlagen
In diesem Abschnitt wird hauptsächlich auf das Solarpotenzial von Freiflächen
eingegangen.
Die Dachflächenanalyse des GMSH ergibt für den Sektor 3 einen maximalen
Energieertrag von 414 MWh pro Jahr. Diese Zahl ist jedoch nur unter der
Bedingung des Verzichts auf Dachsanierungen in den nächsten 15-20 Jahren
belastbar. Exemplarisch betrachtet wurde die Dachfläche der Mensa 2 mit
einer Netto-Dachfläche von 1.656m² (siehe 2.1.1). Unter Berücksichtigung der
Lage und der Ausrichtung des Gebäudes ergibt sich die in Abbildung 15
dargestellte Auslegung von Photovoltaikmodulen.
Abbildung 15: 3D-Vorschau einer möglichen Photovoltaikbestückung des Daches der
Mensa 2.
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Dabei können ca. 478 Module mit einem Neigungswinkel von 18° installiert
werden, woraus sich bei 245 Watt Modulen eine installierte Leistung von
117,11 kWp ergibt. Der Auslegungsplan befindet sich im Anhang 6.8.
Freiflächenpotenziale ergeben sich aus nicht verwendeten Flächen bzw.
umnutzbaren Flächen, wobei sich durch die Umnutzung keine Einschränkung
für die ursprüngliche Nutzung ergeben soll. Als Freifläche, in diesem Fall
Grünfläche, die laut Denkmalschutzplan (siehe 3.1.1) gibt es südlich des
Bioturms Sportwiesen, die nicht unter Denkmalschutz stehen.
Abbildung 16: Mögliche solare Freiflächennutzung südlich des Bioturms. Links: 3D-Vorschau einer
möglichen Freiflächen-Photovoltaikanlage. Rechts: Luftbildaufnahme (www.bing.de Stand: 01.06.2013)
zeigt die Nutzung der Rasenfläche durch die bräunliche Rasenfärbung.
Dieses Beispiel soll hier einmal aufgegriffen und dargestellt werden. Die
Luftbildaufnahme in Abbildung 16 stammt wurde von verwendet, und stellt
die beschriebene Wiese dar. Es ist eine allgemeine Abnutzung des Rasens
ersichtlich, bis auf den Bereich im roten Rahmen. Dieser Bereich liegt von der
Ausrichtung her günstig um eine Freiflächensolaranlage zu installieren. Die
Installation einer statischen Freiflächenanlage stellt das maximale
Solarpotenzial auf dieser Fläche dar. Der Bau einer nachgeführten Anlage auf
einer solchen Fläche ist nicht angezeigt, da diese in Schleswig-Holstein nicht
wirtschaftlich zu betreiben sind. Auf eine weitergehende Betrachtung des
Potenzials nachgeführter PV-Anlagen wurde daher verzichtet. Vor einer
Investitionsentscheidung ist unbedingt die Genehmigungssituation weiter zu
betrachten, da Freiflächenanlagen ein deutlich aufwändigeres
Genehmigungsverfahren als Gebäudeanlagen erfordern.
e3plan gmbh
24118 Kiel · Grasweg 38 www.e3plan.com Förde Sparkasse Amtsgericht Kiel HRB 9754 KI
Fon (+49) 0431 90 88 51 71 kontakt@e3plan.com BLZ 210 501 70 USt-IdNr. DE 258 968 868
Fax (+49) 0431 90 88 51 75 Geschäftsführer: Dipl. Ing. Stephan Lübbe Kt. 1400112304 Steuer Nr. 19 292 13490e3plan energie.effizient.erneuerbar S e i t e | 27
Installierbar ist auf dieser Fläche eine Leistung von bis zu 120 kWp (je nach
Ausrichtung der Anlage).
Weitere Nutzungsmöglichkeiten für Photovoltaik bieten die groß angelegten
Parkplatzflächen. Sinnvoll ist dabei der Einsatz von Carport-Solarlösungen, die
so gut wie keinen Flächenverlust der Parkplatzfläche darstellen, den
gebotenen Platz dennoch maximal energetisch nutzbar machen.
Bezeichnung kWp
Dachfläche Mensa 2 R1 117
Freifläche Biologie R2 120
Freiflächen Parkplatz 1 P1 486
Freiflächen Parkplatz 2 P2 504
Freiflächen Parkplatz 3 P3 135
Freiflächen Parkplatz 4 P4 288
sonstige (Fahradständer…) 195
Gesamt 1.845
R1
P1
R2
P3
P2
P4
Abbildung 17: Beschriebenes Gesamtpotenzial mit eingezeichneten Carportanlagen, Fahrradständern,
Dachanlagen und Freiflächenanlagen.
Aus der Flächenermittlung der Parkplatzflächen und möglicher Standorte für
Carportanlagen für Fahrradständer ergibt eine installierbare Gesamtleistung
von 1.608 kWp. Zusammen mit den zwei zuvor beschrieben Möglichkeiten
ergibt sich somit ein Gesamtsolarpotenzial von 1.845 kWp (Abbildung 17). Bei
der Berechnung der potenziell nutzbaren Fläche wurde eine mögliche
Verschattung berücksichtigt.
Zur Kostenermittlung wurden Solarcarports bei der Fa. Wagner & Co.
Solartechnik angefragt, die unter der Bezeichnung VARIO SUNport vertrieben
werden. Sie gehören zur gehobenen Klasse der Carportlösungen und sind
besonders platzsparend durch ihren Aufbau. Solarcarports sind
Genehmigungs-rechtlich Aufdach- oder Gebäudeanlagen zuzuordnen und
sind wesentlich einfacher zu genehmigen als Freiflächenanlagen.
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Das Errichten von Carports auf den vorhandenen Parkplatzflächen bietet vor
dem Hintergrund der eventuellen Notwendigkeit von Sanierungsmaßnahmen
der vorhandenen Dächer das größte Potenzial für die Errichtung von PV-
Anlagen. Je nach Bedarf können Parkplatzflächen somit effizient energetisch
genutzt und gleichzeitig dabei als Parkplatz aufgewertet werden. Abbildung
18 zeigt eine beispielhafte Aufstellung, die allerdings eine mögliche
Reduzierung der Flächen durch Verschattung der Bäume und Büsche nicht
beinhaltet.
Abbildung 18: Parkplatz an der Olshausenstraße, bestückt mit Carport-Solaranlagen (ohne Vegetation).
Ein indikatives Angebot von Wagner & Co. Solartechnik für die Installation von
VARIO SUNports auf dem in Abbildung 18 dargestellten Parkplatz befindet sich
im Anhang 6.9.
Neben der möglichen installierbaren Peak-Leistung der Module aus dem
Flächenpotenzial ist ein Jahresertrag zu ermitteln. Dieser ergibt sich aus dem
saisonal schwankenden Tagesverlauf der Sonne am betrachteten Standort.
Dieser ist in Abbildung 19 für Kiel dargestellt.
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