Die Energieversorgung der Zukunft soll dezentral und Ressourcenschonender sein als die bisherigen Versorgungskonzepte. Andernfalls werden wir noch lange auf Atomkraft aus immer älter werdenden und gefährlichen Anlagen angewiesen sein. Dass eine solche Energieversorgung gerade für mittelständische Unternehmen möglich und dabei auch äußerst wirtschaftlich sein kann, belegt der durchdachte Neubau eines Verwaltungs- und Produktionskomplexes eines mittelständischen Unternehmens im Odenwald. Die Heizenergie für den Gebäudekomplex soll aus einer 800 m tiefen Bohrung gewonnen werden. Zustande gekommen ist diese Anlage durch die enge Kooperation zwischen mehreren Unternehmen, Behörden und der Universität Kassel.

Einleitung
In dem idyllisch gelegenen Örtchen Heubach, einem Ortsteil von Groß-Umstadt, entsteht derzeit Ungewöhnliches. Das Neubauprojekt von Frenger Systemen, einem Hersteller von energiesparenden Deckenstrahlungsheizungen und Kühldecken, wird durch die eigenen Energiesparsysteme beheizt sowie gekühlt und benötigt zur Wärme und Kälteerzeugung ebenfalls eine innovative Lösung. Die Planung und die Projektleitung für dieses zukunftsweisende Gemeinschaftsprojekt leistet der Energieversorger HSE. Das Energieversorgungsunternehmen hat sich in den vergangenen Jahren als Vorreiter bei der Entwicklung dezentraler und regenerativer Energiegewinnung etabliert und investiert große Summen (ca. 1 Mrd. € bis 2015) in die Entwicklung und Etablierung regenerative Energiegewinnung (Abb.1). Das hier vorgestellte Projekt wird vom Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) wissenschaftlich begleitet und die Messkonzepte und die CO₂ Bilanzierung stammen von der Uni Kassel (Abb 2). Die Planung beruht auf numerischen Simulationen die vom Unternehmen tewag durchgeführt wurden. Die äußerst umfangreichen Messungen im späteren Betrieb der Anlage sollen für die Optimierung der Simulationen genutzt werden. Die Daten aus den optimierten Simulationen wiederum fließen in die Entwicklung eines wirtschaftlichen Konzeptes und Angebots der HSE für die dezentrale Energieversorgung weiterer kleiner und mittelständischer Unternehmen sowie Mehrfamilienwohnhäuser ein.

Wärmestrahlung
Wie ein Jeder spüren kann, wenn er nach draußen in die Sonne geht, wird Wärme vor allem durch Strahlung übertragen und nicht durch die Erwärmung der Umgebungsluft.

Der Transport der Wärmeenergie der Sonne erfolgt zum Beispiel ausschließlich auf diese Art und Weise, schließlich gibt es kein erwärmbares Medium zwischen der Sonne und der Erde. Daher ist für eine klug gemachte Flächenheizung die Decke der beste Montageort. Die Wärmestrahlung breitet sich von oben, von unten oder von der Seite völlig gleich aus. Die Decke hat aber den Vorteil, dass sie nicht für andere Installationen benötigt wird. Wichtig ist lediglich dass die Wärme tatsächlich als Strahlung transportiert wird und nicht zu viel Luft erwärmt wird die dann nach oben an die Decke steigen kann. Eine patentierte Konstruktion ermöglicht es dem Niedrigtemperatur-Deckenheizungssystem von Frenger über 80% der erzeugten Wärme als Strahlung abzugeben (Abb.3). Das Unternehmen konstruiert, fertigt und vertreibt seit 1953 erfolgreich Deckensystemen für Strahlungsheizungen, Kühldecken und Kühlkonvektoren. Diese Expertise machte die Konzeption des neuen Gebäudes und des Heizsystems möglich.

Das Projekt
Im Neubau der Firma ist dieses Deckenstrahlungssystem ein zentrales Element. Weitere wichtige Bausteine des Projekts sind eine hervorragende Wärmedämmung mit einer benötigten Heizleistung von nur 30 W/m², eine geschickte Raumaufteilung in beheizte Büroflächen (ca. 1400 m²), schwächer beheizten Produktionsflächen, einem gering beheizten Lager (zusammen ~6000 m²) und einem unbeheizten Versandbereich. Hieraus ergibt sich eine benötigte Wärmeleistung von Pth = 140 kW und eine Kühlleistung Pth = 45 kW. Nur die ganzheitliche Betrachtung der Neubauten mit der entsprechenden Raumaufteilung und -planung, der guten Dämmung, auch des Fundamentes, und der Verwendung der Niedrigtemperatur Deckenheizungen ermöglichen die erforderliche niedrige Vorlauftemperatur von nur 35°C.
Die Wärmeleistung für den Gebäudekomplex soll zu großen Teilen durch eine in Deutschland einmalige, 800 m tiefe Erdwärmesonde bereitgestellt werden. Eine Wärmepumpe des Unternehmens Viessmann wird die Temperatur auf das gewünschte Niveau anheben. Die Kühlleistung wird durch 8 oberflächennahe Erdwärmesonden bereitgestellt (Abb. 4). Die Vorteile der gewählten Bohrtiefe gegenüber flacheren Systemen sind eindeutig. Neben dem sehr geringe Platzbedarf durch eine einzige Bohrung ist auch aufgrund der hohen Quelltemperatur bei indirekter Nutzung (Wärmepumpe) eine höhere Arbeitszahl erreichbar (> 5). Die Verwendung von Wasser als Sondenfluid führt zu verbesserten Strömungseigenschaften, dadurch zu einer geringeren Leistung der Umwälzpumpe und zu einem erheblichen Beitrag zum Grundwasserschutz. Wesentlicher Vorteil gegenüber tieferen Bohrungen ist die Verwendung einer mobilen Bohranlage mittlerer Größe die zu einer geringen Bohrplatzgröße und einer kostengünstigeren Bohrplatzeinrichtung führt. Aufgrund der geringeren Bohrdurchmesser entstehen vergleichsweise sehr moderate Bohrkosten.