Es begann mit einem genialen Kniff am Temperaturfühler und der passenden Steuerungstechnologie für alte Ölheizungen. Mittlerweile werden in Nordrhein-Westfalen nicht nur in die Jahre gekommene Wärmeerzeuger modernisiert, sondern ganze Wohnviertel technologisch aufgerüstet. Davon profitieren sowohl die Mieter als auch die Umwelt.
Dortmund Gartenstadt, mitten im Ruhrpott. Eine Region, die früher für Stahl und Kohle stand und heute für Strukturwandel und Aufbruch in die Moderne. Genau diesem Spannungsbogen sind wir auf der Spur, auch wenn es beim heuigen Termin um Technologie geht und nicht um Bergbauromantik.
Ein paar Stufen und eine Stahltür, dann stehen wir im Heizungskeller eines Vielparteienhauses. Gemütlich bollert der dicke Ölbrenner vor sich hin. 320 kW drückt die 2016 eingebaute Anlage maximal in die Heizungs- und Warmwasserversorgung, an der 48 Wohneinheiten mit einer Gesamtfläche von 5.307 Quadratmetern hängen. „Dazu kommt noch einmal die gleiche Anzahl an Zweieinhalb- bis Dreieinhalb-Zimmer-Wohnungen im Nachbarhaus“, schildert Wilhelm Risse. Willi, wie er hier gerufen wird, ist gelernter Elektroinstallateur und seit 21 Jahren bei Vivawest. Er kennt diese und etliche andere Anlagen wie aus dem Effeff, denn er ist einer der Servicetechniker des Gelsenkirchener Wohnungsunternehmens. Installation und vor allem die Wartung sind wichtige Themen im Alltag von Risse. Denn „die Heizung muss laufen, da darf es keine große Störung geben.“
Kalte Füße contra Klimawandel
Doch Vivawest ist nicht nur ein Wohnungsunternehmen, sondern besitzt auch eigene Technikabteilungen in verschiedenen Gewerken. „Neben der Ausstattung unserer Neubauprojekte mit regenerativer Energieversorgung beginnen wir damit, fossile Energieträger wie Öl und Gas in unseren Beständen langfristig durch die Kombination aus Luftwärmepumpen und Photovoltaikanlagen zu ersetzen. Aufgrund des noch hohen Anteils von Öl- und Gasheizungen in unseren Quartieren ist dies jedoch eine Aufgabe für die kommenden Jahrzehnte. Daher lohnt es sich, diese Heizungsanlagen ebenfalls effizienter zu machen“, sagt Manuel Romberg. Er ist Bauleiter bei Vivawest und für den Bereich Digitalisierung zuständig. „Wir haben nach Möglichkeiten gesucht, die an sich analogen Öl- und Gasheizungen älterer Bauart energieeffizienter zu betreiben. Also eine quasi dumme Heizung schlauer zu machen. Und sind auf die Idee gekommen, dazu den Signalgeber des Außentemperaturfühlers zu benutzen.“
Dieser Sensor misst in der Regel die Außentemperatur, um die Heizungsanlage so zu steuern, dass bei sommerlichen Verhältnissen die Anlage heruntergeregelt und im Winter entsprechend angehoben wird. „Wir haben eine eigene Steuerung entwickelt, die über diesen Kanal auf die Heizung einwirkt. Wir kombinieren die Daten mehrerer Außenfühler und erhalten so eine zentralisierte Referenz. So können wir die Anlagen an die tatsächlichen Temperaturen anpassen.“ Nicht ohne Stolz zeigt Manuel Romberg auf den Schaltkasten, in dem die Steuerung mit dem Vivawest-Logo auf der Hutschiene ihren Platz gefunden hat. „Diese Heizungsanlagensteuerung haben wir uns auch schon patentieren lassen.“
Dumme Heizung schlau machen
Zwar kannte der studierte Elektrotechniker Phoenix Contact schon zuvor, doch intensiviert hat sich der Kontakt bei einem Projekt, bei dem die Füllstandsüberwachung von Tankanlagen digitalisiert wurde. „Phoenix Contact hat uns damals nicht nur mit Komponenten versorgt und beraten, sondern sich zusammen mit unseren Technikern auch in den konkreten Anwendungen um Problemlösungen bemüht“, schildert Romberg die ersten Schritte der Zusammenarbeit.
Oliver Helemann ist einer der Experten bei Phoenix Contact, wenn es um Gebäudeautomation geht. Das nordrhein-westfälische Wohnungsunternehmen betreut er seit den ersten zarten Anfängen der Zusammenarbeit. „Vivawest wusste anfangs gar nicht, was wir eigentlich können.“ Doch das hat sich schnell geändert. Bei der Entwicklung der Heizanlagensteuerung haben die Fachleute bereits zusammengearbeitet.
„Das Herzstück des Systems ist ein Gebäudecontroller. Dieser IoT-Controller wird in den jeweiligen Heizungskellern an Heizanlagen, Gaszähler sowie Wärmemengenzähler angeschlossen. Zudem werden auch die Heizkostenverteiler aufgeschaltet. Alle relevanten Daten werden gesammelt und via Internet an unsere zentrale IoT-Managementplattform Emalytics weitergeleitet, wo sie verarbeitet und zur Betriebsüberwachung und Steuerung der Heizanlage sowie zur Fernablesung der Zähler genutzt werden können. Die Anpassung von Einstellungen erfolgt in Echtzeit. So kann im Fall von Temperaturanpassungen schnell reagiert werden.“
Die von Vivawest und Phoenix Contact entwickelte Lösung ist unabhängig von Hersteller, Typ und Alter der Bestandsheizungen anwendbar. Das heißt, Altanlagen können um moderne Regelungsmethoden ergänzt werden – zum Beispiel Wetterprognosen – und somit direkt nach Installation der Technik Energieeinsparungen realisieren. Beim ersten Feldtest mit 400 Heizungsanlagen wurde durch die zentrale Steuerung der Heizungsanlagen eine Energieeinsparung von rund zwölf Prozent erzielt.
Zur Einordnung: Als eines der führenden Wohnungsunternehmen in Nordrhein-Westfalen bewirtschaftet Vivawest knapp 120.000 Wohnungen in circa 100 Kommunen an Rhein und Ruhr und gibt etwa 300.000 Menschen ein Zuhause. Und so erreichen die zwölf Prozent CO2-Einsparung schnell industrielle Dimensionen.
Klimaneutrales Zuhause
Manuel Romberg ordnet die Entwicklungen in einen größeren Rahmen ein: „Bis 2045 soll der Gebäudebestand in Deutschland klimaneutral sein – also kein CO2 mehr erzeugen. Um dieses Ziel der Bundesregierung zu erreichen, müssen unsere Neubauten sowieso energieeffizient sein. Und im Bestand sind bei der energetischen Gebäudemodernisierung weitere Schritte notwendig, die zur Erhöhung der Effizienz und Senkung des Endenergiebedarfs beitragen. Dabei wird das digitale Gebäudemanagement (DGM) eine wichtige Rolle einnehmen, um die Energieverbräuche und damit auch die Betriebskosten für unsere Mieter zu senken.“
Aufgrund der positiven Erfahrungen aus dem ersten Feldtest wurden nun 300 weitere Heizanlagen mit dem IoT-Controller von Phoenix Contact ausgestattet. Vorausgegangen ist eine gemeinsame Weiterentwicklung der Managementplattform zur Steuerung und automatisierten Optimierung der Anlagen, so dass die zuständigen Vivawest-Mitarbeitenden in der Lage sind, sie deutlich komfortabler und in Eigenregie für die gewünschten Zwecke anzuwenden. Ziel ist es zudem, die Automatisierung der Betriebsführung voranzutreiben und weitere Anwendungen zu entwickeln.
Wärme ist der Schlüssel
Bernhard Tillmanns leitet als Director Global Industry Management den Bereich Building Technology bei Phoenix Contact. Der erfahrene Automationsexperte skizziert die Perspektiven der Wohnungswirtschaft: „Die Wärmeversorgung macht im Gebäude 70 bis 80 Prozent des Energiebedarfs aus. Wenn wir über die Energiewende im Gebäude sprechen, steht daher die Wärme im Vordergrund. Daher muss das Automatisierungskonzept bei der Quartiersentwicklung wärme- und nicht stromfokussiert sein.“
Um die hochgesteckten Ziele der Klimaneutralität zu erreichen, sind allerdings weitere Schritte nötig. „Ohne eine Sektorenkopplung sind die Klimaziele im Gebäudesektor nicht zu erreichen“, ist sich Tillmanns sicher. „Deshalb müssen sich die Automationsprozesse auch auf die Stromerzeugung und den Stromverbrauch erstrecken. Photovoltaik und Wärmepumpen werden in Zukunft feste Bestandteile von Gebäuden sein. Um den erzeugten Strom sinnvoll zu nutzen, sind Energiespeicher nötig. Zum einen benötigen die Anlagen zur Wärmeerzeugung Strom, zum anderen müssen wir ja auch die Infrastruktur für die Elektromobilität in die Gebäude integrieren, etwa in die Tiefgaragen von Mehrfamilienhäusern. Also kommt auch die Netzanschlusstechnik ins Gesamtkonzept.
Sektorenkopplung statt Silodenken
Daher denken wir bei Phoenix Contact über das einzelne Gebäude hinaus. Denn ein Gebäude kann auch netzdienlich automatisiert werden unter Einbindung von negativer Regelenergie. Wenn etwa zu viel regenerativer Strom im Netz ist, können Speicher geladen oder einige Wärme- und Kälteprozesse so geregelt werden, dass das Überangebot abgefedert wird. Ein solcher Ansatz ist natürlich auch im Kontext der energetischen Optimierung eines Quartiers eine Option. Deshalb gehört für uns zu einer Quartierslösung immer auch die Vernetzung der Gebäude.“
Tillmanns ist sicher, dafür genau die richtigen Werkzeuge anbieten zu können: „Die hier eingesetzte Managementplattform Emalytics bietet mehr als die Anbindung, Automation und Optimierung bestehender konventioneller Heizzentralen. Das IoT-basierte Managementsystem bindet ebenso herstellerunabhängig regenerative Energieerzeuger wie Photovoltaik und Wärmepumpen oder E-Mobility-Ladeinfrastrukturen in ein ganzheitliches Betriebssystem ein. So ist Vivawest darauf vorbereitet, die Energiewende aktiv in ihren Liegenschaften zu gestalten.“
„Und damit stellen wir auch in Zukunft sicher, dass unsere Mieter keine kalten Füße kriegen,“ freut sich Wilhelm „Willi“ Risse.
