Energieautarke und CO₂-freie Gewerbeimmobilie
Zukunftsfähige Energiversorgung mit Photovoltaik und Wasserstoff
t/a
Treibhausgasemissionen werden vermieden
%
Energieeinsparung durch Ersatz von Leuchtstoffröhren
Die e.systeme21 GmbH ist ein innovatives Handwerksunternehmen, das seit 2013 auf die Planung und Installation von Photovoltaikanlagen spezialisiert ist. Nach einer umfassenden 18-monatigen energetischen Sanierung und Modernisierung wurde die eigene Gewerbeimmobilie im Ulmer Donautal zu einem vollständig energieautarken und 100 % CO₂-freien Standort transformiert.
Mithilfe eines durchdachten Power-to-Gas-Konzepts kombiniert das Gebäude Photovoltaik-Anlagen auf Dach und Fassade, Batteriespeicher, Elektrotankstellen, Wärmepumpe, Lüftungsanlage sowie ein intelligentes Energie-Management-System. Das Herzstück bildet eine Elektrolyseanlage der ostermeier H2ydrogen Solutions GmbH, die überschüssigen Sonnenstrom im Sommer in Wasserstoff umwandelt und in Flaschenbündeln speichert. Im Winter wird dieser mittels einer Brennstoffzelle wieder in Strom und Wärme umgewandelt – ein wegweisendes Modell für eine nachhaltige und unabhängige Energieversorgung.
Ausgangssituation
Die Energieversorgung des Gewerbebetriebes beruhte ursprünglich vollständig auf fossilen Brennstoffen. Ziel der energetischen Sanierung war es, komplett auf diese fossilen Brennstoffe zu verzichten und die Energieversorgung hinsichtlich Wärme, Strom, Klima und Mobilität auf erneuerbare Energien umzustellen. Der Vorsatz war es, bis 2024 durch Umbaumaßnahmen die Energieeffizienz der Büro- und Lagerimmobilie zu erhöhen und die benötigte Energie vollständig aus erneuerbaren Quellen zu beziehen. Das klare Ziel: Zu 100% Energieautarkie und CO2-Neutralität!
Die Dach- und Fassadenphotovoltaik deckt dabei den aktuellen Energiebedarf ab. Der Überschussstrom wird im Sommer zusätzlich dafür verwendet, um über eine Elektrolyseanlage Wasserstoff zu produzieren und im Winter über eine KWK-Anlage (Brennstoffzelle) mittels Wasserstoff die benötigte Wärme herzustellen. So sollte das Ziel der absoluten Energieautarkie erreicht werden. Die Wasserstofftechnik ist eine wichtige Ergänzung zum Netzausbau, da im Winter die Übertragungsleistung selbst mit Süd-Link nicht ausreicht, um den gesamten Strom aus dem Norden in den Süden zu transportieren. Diese Lücken können mit saisonalen Speichern überbrückt werden, um den Anteil an erneuerbaren Energien zu steigern. Die Implementierung von intelligenten Gebäudesteuerungssystemen steht im Fokus, um den Energiebedarf für Heizung, Kühlung und Beleuchtung weiter zu optimieren.
Die größte Herausforderung bei der energetischen Sanierung des Bestandsgebäudes bestand darin, die veraltete Technik durch neue, innovative Systeme zu ersetzen. Insbesondere für die bisherige fossile Wärmeversorgung gab es keine universelle Lösung, weshalb e.systeme21 ein maßgeschneidertes Energiekonzept entwickelte, das in Zusammenarbeit mit Studierenden der Hochschule Ulm entstand.
Des Weiteren erfordern Wasserstoff-Projekte im Gebäude- oder Wärmesektor eine Lösung zur lokalen Wasserstoffspeicherung. Die Volatilität, insbesondere der Überschuss im Sommer und die begrenzte Verfügbarkeit im Winter, stellen hierbei eine Herausforderung dar, die es zu bewältigen gilt.
Lösung
Zu unserer neuen Energielösung gehört eine 80 Kilowatt-Photovoltaikanlage auf dem Dach sowie an der Fassade und ein Batteriespeicher mit 80 Kilowattstunden. Die Batterie dient dabei als Kurzzeitspeicher, aus welcher der Bedarf im Sommer gedeckt werden kann – und sie verstetigt die Leistung für den Elektrolyseur. Denn die Stromerzeugung versorgt eine Elektrolyseanlage mit zunächst zehn Kilowatt Leistung, die Wasserstoff produziert, anschließend komprimiert und damit Wasserstofftanks befüllt.
Der Wasserstoff kann dann über den Winter oder in Zeiten niedriger Sonneneinstrahlung mit einer Brennstoffzelle in Strom zurückverwandelt werden. Die Abwärme der Brennstoffzelle und der Elektrolyse unterstützen die Heizung und die Warmwasserbereitung.
Die Heizung erfolgt ansonsten mittels Wärmepumpe und einem neuartigen Wasserstoff-Dunkelstrahler im Lager. Diese geben einen Großteil der Heizenergie in Form von Strahlungswärme ab, ähnlich wie Infrarotstrahler. Zur Energieautarkie gehört auch die Mobilität. Unsere Mitarbeiter können ihre Elektrofahrzeuge an Ladestationen direkt vor Ort mit dem selbst erzeugten erneuerbaren Strom aufladen.
Bei der energetischen Sanierung und Modernisierung der Gewerbeimmobilie von e.systeme21 wurde ein ganzheitliches Konzept verfolgt, das ebenso Klimaanpassungsmaßnahmen umfasst. Die innovative Dämmung des Gebäudes reduziert nicht nur den Energieverbrauch und damit den CO2-Ausstoß, sondern schafft auch ein angenehmes Raumklima. Ein zentraler Faktor war zudem die Entsiegelung des gesamten Grundstücks durch Pflastersteine. So kann Regenwasser besser versickern, und dies kommt wiederum dem Hochwasserschutz zugute. Außerdem erfolgte eine Begrünung der Außenfassade und des Zauns, um die natürliche Kühlung und die CO2-Speicherung zu fördern.
Ergebnis
Die Umbaumaßnahmen, sowie die energetische Sanierung sind nun komplett abgeschlossen. Die Photovoltaikanlagen sind in Betrieb und versorgen die Immobilie mit grünem Strom. Derzeit produziert unsere Elektrolyseanlage wieder laufend Wasserstoff. Den Simulationen zufolge sollen die Wasserstoffspeicher im September vollständig gefüllt sein. Unsere Gewerbeimmobilie ist demnach aktuell tatsächlich zu 100% energieautark und CO2-frei.
Für ihr herausragendes Engagement im Bereich Nachhaltigkeit wurde der Ulmer Solarteur e.systeme21 GmbH mit dem „Umweltpreis für Unternehmen Baden-Württemberg 2024“ in der Kategorie „Handwerk“ ausgezeichnet. Diesen überreichte Umweltministerin Thekla Walker am 4. Dezember 2024 im Rahmen einer festlichen Preisverleihung in Stuttgart. Der mit insgesamt 70.000 Euro dotierte Umweltpreis wird alle zwei Jahre an Unternehmen für besondere Leistungen im betrieblichen Umweltschutz und für eine vorbildliche umweltorientierte Unternehmensführung verliehen.
„Mit unserem Pilotprojekt wollen wir am lebenden Objekt zeigen, wie vollständige Energieautarkie in der Praxis funktioniert und dass sie sich rechnet. Wir möchten als eines der nachhaltigsten Unternehmen in Baden-Württemberg anderen mit gutem Beispiel vorangehen und diese zum Nachahmen animieren. Das ist unser Beitrag zur Energiewende!“
Norbert Unterharnscheidt, Gründer, Geschäftsführer und Gesellschafter der e.systeme21 GmbH.
Ansprechpartner:in
e.systeme21 GmbH
Boschstraße 38
89079 Ulm
Deutschland
