Green Building Konzepte von Siemens bis Zumtobel : Green Buildings: So macht sich Österreichs Industrie klimafit

CO₂-Neutralität und Dekarbonisierung machen auch vor dem Betrieb von Industriegebäuden nicht halt. Losgetreten wurden diese Überlegungen durch den exorbitanten Kostenanstieg der fossilen Energie vor zwei Jahren zu Beginn des Ukrainekrieges. Im Zusammenspiel mit dem European Green Deal, der darauf abzielt, Europa bis 2050 zum ersten klimaneutralen Kontinent zu machen, gerieten Überlegungen, auch die Industriegebäude selbst CO₂-neutral zu betreiben, in den Fokus. Von der Planung bis zur Umsetzung vergehen durchschnittlich drei Jahre. Die Ergebnisse der Einsparung sind beeindruckend und die Amortisation ist absehbar. Dennoch ließen die sinkenden Ölpreise und die angespannte wirtschaftliche Lage vieler Unternehmen manche Umsetzungspläne wieder in der Schublade versinken.

Der Trick ist, wie so oft, im Mix. Hybridlösungen zwischen erneuerbaren und fossilen Energien sind im Ausbau. Sie werden das Zukunftsbild des heimischen industriellen Energieverbrauchs und der Gebäudeheizung und -kühlung ebenso prägen, wie die Interaktionen zwischen Wärmepumpen, PV-Anlagen, Biomasseheizwerken und Wärmetauschern. Da sind sich Experten, wie Markus Weigl, Head of Sales & Energy Engineering Siemens und Klaus Pichler, Rabmer Green Tech einig.

Auf ein Biomasseheizwerk und PV-Eigenverbrauch setzte die oberösterreichische Format Werk GmbH, Österreichs größter Hersteller von Papierwaren. 140.000 € beträgt durch diese Entscheidung die jährliche Einsparung der Energiekosten, das sind 650 Tonnen CO₂ pro Jahr. Die Überprüfung der Energieeffizienz führte zur Rundum-Erneuerung der Betriebsgebäude. So kam eine Biomassekesselanlage, mit 720 kW Heizleistung und Schubbodenaustragung, zum Einsatz. Sie deckt 30 % des jährlichen Wärmeenergieverbrauchs ab. Das Beleuchtungssystem wurde neu durchdacht und in den Produktionshallen wurden energieeffiziente, automatische gesteuerte LEDs installiert. Präsenzmelder bedienen selten benutzte Bereiche. Der Tageslichteinfluss über die Oberlichten wird sensorisch erfasst und optimal gedimmt. Um den bestmöglichen Mix an Energiezufuhr zu erreichen und alle bestehenden Flächen effizient zu nutzen, errichtete Siemens als ausführendes Unternehmen auf den Lagerhallendächern eine Photovoltaikanlage in Dünnschichttechnologie (CIGS) mit einer Spitzenleistung von 200 kWp.

„Unsere Einspargarantie können wir nur mittels Monitoring nachweisen“, sagt Markus Weigl, Head of Sales & Energy Engineering Siemens. Die richtige Verteilung und Steuerung der Energieverbräuche sind das Herz jeder Anlage und Messinstrument für die Anwendung. Sie weist die gegebenen Einspargarantien nach und hilft, um an den richtigen Schrauben zu drehen, um den optimalen Energieverbrauch zu erzielen.

Wärmetauscher – Energie durch Abwasser

„In der Stadt Wien hat das Abwasser auch im Winter immer zwischen 12 und 14 Grad“, führt Mag. Klaus Pichler, Prokurist, Rabmer Green Tech GmbH, ein Beispiel an. Im Abwasser ist jene Energie enthalten, die vorher aufgewendet wurde, um warmes Duschwasser zu haben und einen Geschirrspüler oder eine Waschmaschine zu betreiben. Diese Energie landet in Form von Wärme im Kanal. Rabmer Green Tech verwertet diese Energie mittels Wärmetauschern, die in Verbindung mit Wärmepumpen Gebäude heizen oder im Sommer kühlen, und zwar klimafreundlich und CO₂ befreit.

Mit den Möglichkeiten spielen und Lösungen finden, ist Pichlers Credo. Diese Überlegungen wurden etwa auch bei der voestalpine automotive in Linz umgesetzt. Man wollte die thermische Energie des Kühlwassers aus der benachbarten Stahlproduktion mittels Wärmepumpen nutzbar zu machen und Synergien aus zwei nebeneinander liegenden Werken nutzen. 270 Personen arbeiten in Linz in der Produktion und in Büros, die früher mit Gas beheizt wurden. Im daneben gelegenen Stahlwerk werden für die Stahlproduktion extrem hohe Temperaturen verwendet. Die durchgeführte Machbarkeitsstudie zeigte auf, dass die Restwärme dieser Ressource bei weitem ausreichte, um den Heizenergiebedarf von voestalpine automotive zu decken.

In Folge wurden 180 m Wärmetauscher im Kühlwasserkanal angebracht und Erdgas als Energiequelle zu 100 % ersetzt. Der Grünstrom zum Betrieb der Wärmpumpen stammt aus Eigenerzeugung der hauseigenen Photovoltaikanlage. Die Durchlaufzeit des Projekts betrug 2 Jahre. Im Herbst 2024 werde die Anlage vollständig in Betrieb genommen, so Pichler. „Energie aus Abwasser kann in Verbindung mit Wärmepumpen Gebäude wirtschaftlich und höchst effizient heizen oder im Sommer kühlen, und zwar klimafreundlich und CO₂ befreit“, sagt der Rabmer Green Tech Prokurist.

„Die optimale Verwendung von erneuerbarer Energien ist zwar keine Raketenwissenschaft, doch sie ist etwas komplexer als etwa mit Gas Wärme zu erzeugen“, beschreibt Stephan Jantscher, CEO SOLID Solar Energy Systems, die Anwendungen im New Energy Mix. Industriekunden brauchen mehr Know-how, um etwa Solaranlagen zu betreiben. „Wir bieten zusätzlich zu unseren Supportfunktionen daher auch die Errichtung und den Betrieb der gesamten Anlage an“. So stelle man sicher, dass der Energiebedarf, Wärme, Kälte, Strom, immer gedeckt sei, unabhängig von Jahres- oder Uhrzeiten.

Mitteleuropas größte SolaranlageEin Wärmeliefervertrag zwischen Solid Energy Systems und dem Verbrennungskraftmaschinenhersteller AVL List war die Basis für die Installation einer Solaranlage. Sie umfasst 1.584 m² Kollektorfläche und einen Wärmespeicher von 70 m³. So reduziert sie AVLs Bedarf an Erdgas und Fernwärme und fungiert als Überdachung über dem obersten Stockwerk des Parkdecks. In einer zweiten und dritten Phase wurde eine Absorptionskältemaschine mit 650 kW und zusätzliche 1.879 m² Solarkollektoren integriert. Mit diesem System deckt AVL den zusätzlichen Kühlbedarf im Sommer ab und unterstützt die Prozess- und Raumheizung im restlichen Jahr. Die Solaranlage bei AVL ist Mitteleuropas größte solarthermische Anlage zum industriellen Heizen und Kühlen.

In unsicheren Zeiten und im Hinblick auf die langfristigen finanziellen Vorteile spielen viele Unternehmen mit dem Gedanken, den Energiebedarf inhouse zu produzieren und so vollständig unabhängig zu werden. Bereits umgesetzt hat dieses Unterfangen der polnische Marktführer in der Holzindustrie, Tartak Olczyk, gemeinsam mit Fronius Solar Energy. Neben dem bestehenden Biomassekraftwerk sorgt eine neue gewerbliche PV-Großanlage für größtmögliche Energieunabhängigkeit des Produktionsbetriebs. „Wichtig ist, gemeinsam individuelle Lösungen zu finden, die wirtschaftlich und langlebig sind“, beschreibt Leo Peböck, Produktmarketing Manager Fronius Solar Energy, die Herangehensweise an den Prozess. So fiel bei der Errichtung der Solaranlage für das polnische Holzwerk die Entscheidung auf eine strategische Positionierung der Projektwechselrichter nahe an den PV-Modulen mit einer Ausrichtung der Module nach Südosten und Südwesten.

Die vorteilhafte Platzierung erlaubte die Reduktion der Kabelkapazitäten und minimierte Übertragungsverluste. Erreicht wurden diese Effekte durch eine Kombination von AC Daisy Chaining, der Verbindung der Komponenten in Reihe über eine einzige Stromquelle und der Flexibilität im DC-Anschlussbereich. So kam es zusätzlich zu einer Senkung der betrieblichen Gesamtsystemkosten. Bei der 1.314 MWp leistungsstarken PV-Anlage wird nun ein Jahresertrag von ca. 1.300.000 kWh erzielt, der vollkommen für den Eigenbedarf genutzt wird.

Europas größtes Eisspeichersystem

2019 entschied man sich bei IKEA Österreich bei der Errichtung eines Logistikzentrums für einen Eisspeicher als energieeffiziente Wärmequelle, kombiniert mit einer Wärmepumpenanlage. Knapp 50.000 m² Nutzfläche werden so entweder gekühlt oder beheizt. Die Grundlage des Eisspeichersystems ist das Phänomen der Kristallisationsenergie. Die Wärme wird freigesetzt, wenn das Wasser seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest verändert, also gefriert. Umgerechnet entsprechen etwa 126 Liter Wasser, die zu Eis erstarren, einem Liter Heizöl. Der Wärmeentzug führt zu einer fortschreitenden Vereisung des Speichervolumens und generiert so Wärme für zwei Wärmepumpen, die bei Ikea als Wärmequelle eingesetzt werden. Wasser hat im Vergleich zu Heizöl den Vorteil, dass es wieder regenerierbar ist. Die Regeneration in Form des Schmelzvorgangs erfolgt einerseits durch Solarabsorber und andererseits durch das den Speicher umgebende Erdreich. Der Eisspeicher wird komplett unter der Erdoberfläche vergraben und gilt als ausgebauter Kellerraum.

So ist keine zusätzliche Baugenehmigung notwendig. Neben dem Eisspeicher stellen 172 Solar-Luft-Kollektoren genügend Sonnenenergie und Umgebungswärme für einen ganzjährigen Betrieb zur Verfügung und bilden eine ausreichende Quelle für die 1054 kW Wärmepumpenleistung. Die Umsetzungsverantwortung hielt ein Team der TBH Ingenieur GmbH, Ing. Pischulti GmbH und der Viessmann GmbH. Basierend auf dem Patent der Firma Viessmann wurde ein holistisches technisches Gebäudeausrüstung-Konzept (TGA-Konzept) implementiert, bei dem eine maximale Ausnutzung von erneuerbaren Energien erfolgt.

„Bei der Transformation in Richtung grüne Energie ist es wichtig, dass man die Potenziale nutzt, die sich an einem gewissen Standort befinden“, sagt DI Susanne Supper

Geschäftsführerin der Forschungsinitiative Green Energy Lab. Je nach regionalen Gegebenheiten sind das Abwärme, Geothermie, Solarenergie oder ein Windpark. Die überschüssige Windenergieerzeugung etwa im Burgenland wird beispielsweise in Heißwasserspeichern, teilweise von Gewerbebetrieben, gespeichert. Durch die Kopplung der Energie mit den Heißwasserspeichern in Gebäuden entfällt das elektrische Nachheizen. Auch die Gebäude selbst werden als Speichermassen genutzt, erklärt Supper. Für die Einspeisung von überschüssiger Energie wird die thermische Speichermasse von massiven Bauteilen verwendet. Die Aktivierung der Decken, Wände oder Böden erfolgt durch die Verlegung von Heizschleifen, die Wasser transportieren.

Dieses wird im Winter erwärmt und im Sommer gekühlt. So werden Erzeugungsspitzen, die von der Netzkapazität nicht mehr erfassbar sind, in Bauteilaktivierungssysteme eingespeichert und kommen dadurch dennoch zur Verwendung. Mit vorauseilender Heizung und Regelung der Raumtemperatur auf ein Temperaturband von etwa 20 bis 22 °C lässt sich eine Reduktion der Heizlast in einer Größenordnung von 30 bis 50 % erreichen, so Supper.

Auch die Qualität der Luft hat Einfluss auf die nachhaltige Umgebung von Mensch und Maschine. In der Metall verarbeitenden Industrie ist das Aufkommen von Feinstaub besonders hoch und birgt dadurch eine erhebliche Gefahr für die Gesundheit der Mitarbeiter. Das erhöhte Staubaufkommen im Betrieb hat zusätzlich Konsequenzen für die Funktionalität und die Lebensdauer von Maschinen und wirkt sich negativ auf die Qualität der produzierten Teile aus. „Industrielle Luftreinigung trägt auf unterschiedlichen Ebenen zur Nachhaltigkeit eines Unternehmens bei. Durch saubere Luft halten die Maschinen und Anlagen in der Halle länger, die Luftzirkulation optimiert das Hallenklima und senkt sogar den Heizaufwand“, erklärt Harald Schuster, Country Manager Österreich, Zehnder Clean Air Solutions.

Das Konzept ‚Reine Luft as a Service‘ – hält die Investitionssummen gering, denn die Luftreinigungssysteme werden ausschließlich zur Miete mit inkludiertem Service angeboten. Montiert werden die Geräte mit spezieller Flimmertechnologie an den Hallendecken. Die Montage ist dadurch sogar während des fortlaufenden Produktionsbetriebs möglich, so Schuster. „Die geringere Staubbelastung wirkt sich positiv auf die Wartungsintensität der Maschinen und des Produktionsequipments aus“, freut sich Christian Aufreiter, Betriebsleiter bei der Alfred Wagner Stahl-Technik & Zuschnitt GmbH.

Klima fit schon in Bau. Eine vom Schalungshersteller Doka, Tochter der Umdasch Group, entwickelte intelligent beheizbare Schalung hilft dabei, CO₂-reduzierten Performance-Beton als neuen Standard auf Baustellen zu etablieren. Green Building als Konzept kann daher schon in der Bauphase mitgedacht werden. Die gezielte Beheizung der Schalung bei Temperaturen von unter 15 Grad gleicht die verzögerte Festigkeitsentwicklung von CO₂-reduziertem Beton aus. Sensoren messen die Betontemperatur mittels Concremote Betonmonitoring und überwachen die Frühfestigkeitsentwicklung. So werden Taktzeiten verkürzt und CO₂-reduzierter Beton effizienter eingesetzt. Dekarbonisierung und Kostensenkung sind die erwünschten Effekte, die bereits im Neubau von Gebäuden entstehen. „Mit fortschrittlichen Technologien in Kombination mit digitalen Lösungen ermöglichen wir eine präzise Überwachung und Steuerung der Bauprozesse, zusätzlich befeuern wir den Einsatz neuer CO₂-reduzierter Betonmischungen“, erklärt Robert Hauser, CEO Doka.

100.000 Quadratmeter Fläche am Standort Gent stattete der Automobilhersteller Volvo Trucks Belgien mit tunableWhite-Leuchten des Beleuchtungsproduzenten Zumtobel aus. Diese Investitionsentscheidung war das Ergebnis einer gemeinsamen Feldstudie der beiden Unternehmen. Die positiven Auswirkungen des Human-Centric-Lighting-Ansatzes hatten 2023 bereits die Jury der DALI Lighting Awards überzeugt. Ziel des Projekts war die Erreichung einer vertikalen Beleuchtungsstärke von mehr als 1.000 Lux und damit die Erzeugung eines melanopischen Lichteffekts, um einen positiven Einfluss auf den Schlaf-Wach-Rhythmus der Mitarbeiter zu erzeugen. So installierte Zumtobel in der Feldstudie eine dritte, zusätzliche Lichtlinie entlang einer 150 Meter langen Test-Produktionslinie, die den gewünschten Effekt brachte und überzeugte.

Eine hohe vertikale Beleuchtungsstärke bewirkte einen HCL-Effekt (High Contrast and Low Complexity). „Die tunableWhite-Technologie unterstützt dank wechselnder Lichtfarben den natürlichen Biorhythmus der Menschen. Die Mitarbeiter:innen sind zur richtigen Zeit wach und aktiv und finden am Ende ihrer Schicht die nötige Ruhe“, erklärt Zumtobel Projektleiter Romanito Van Brabant. Ausschlaggebend für das Investment waren neben den gesundheitlichen Auswirkungen für die Mitarbeiter:innen Aspekte wie Kosten und Energieeffizienz.

Energie aus lokalen erneuerbaren Quellen wird häufig als Gleichstrom (DC Direct Current) ins Stromnetz eingespeist. Anhand dieser Überlegungen wurde von Zumtobel das Lichtbandsystem TECTON DC konzipiert. So können Industrieunternehmen diesen Gleichstrom ohne Umwandlungsverluste auf dem eigenen Gelände für eine nachhaltigere Beleuchtung nutzen. Bis zu vier Prozent Energieeinsparung ist so gegenüber dem Wechselstrom-Pendant möglich. Die Netzschwankungen, die bei Nutzung erneuerbarer Energien auftreten können, werden mittels Batteriespeicher und einer Notlichtfunktion abgefedert. Im Gebäude-Ökosystem liefert die Zumtobel Lichtbandlösung die nötigen Echtzeit-Daten zur Lichtleistung und zum Stromverbrauch.

Energiesparende Klimatisierung

Rund 80 Millionen Euro investierte AGRANA, der weltweit führende Hersteller von Fruchtzubereitungen, Stärkeprodukten und Bioethanol, um seine Kapazitäten am Standort Schach an der Donau zu erweitern. Ein zentrales Element dieser Modernisierung war die präzise Klimatisierung der Produktionsbereiche: 361.000 m³ Luft pro Stunde werden durch sieben leistungsstarke Zentralgeräte von WOLF Klima- und Heiztechnik, als ausführendes Unternehmen, effizient in die verschiedenen Gebäudebereiche geleitet. Um die ästhetischen Ansprüche und das charakteristische Farbkonzept des AGRANA-Komplexes zu erfüllen, wurden die außen aufgestellten Geräte in AGRANA-Grün pulverbeschichtet.