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					PEP - Projekt Energieeffizienz Puchheim                                                                  Seite 1


                         PEP - Projekt Energieeffizienz Puchheim
                              Ergebnis der Energieeffizienzuntersuchung
                                            Kurzfassung




Dieser Bericht ist eine Kurzfassung der umfangreichen Energiestudie PEP, die wesentliche Ziele und
Ergebnisse einer Energieeffizienzuntersuchung am Gymnasium und der Realschule Puchheim
zusammenfaßt.

Die Energiestudie wurde auf Anregung des Grundkurses Regenerative Energiequellen vom Landratsamt
Fürstenfeldbruck in Auftrag gegeben und durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr
und Technologie gefördert. Unter Federführung des Sollner Instituts (Prof. J. Benecke) führten Schüler
und Lehrer des Gymnasiums und der Realschule eine umfassende Energieanalyse durch, deren Ergebnis
nunmehr vorliegt.

Das Titelbild ( Janko Hahn) mit den Infrarotaufnahmen der Schule sowie die Bilder und Diagramme auf
den ersten Seiten dieser Kurzfassung vermitteln bereits einen ersten Eindruck von den vielfältigen
Aktivitäten im Rahmen von PEP, der durch den Anhang ergänzt wird.
PEP - Projekt Energieeffizienz Puchheim                  Seite 2




              Gymnasium und
                Realschule
                Puchheim
                                           Janko Hahn
PEP - Projekt Energieeffizienz Puchheim                                                                     Seite 3

                          PEP - Projekt Energieeffizienz Puchheim
                               Ergebnis der Energieeffizienzuntersuchung

Die Projektidee
Die Veränderung des Weltklimas aufgrund der ständig wachsenden Energienutzung ist ein wichtiges
Thema geworden, auch wenn der diesjährige „Erdgipfel“ kaum Fortschritte brachte. Die UN-Konferenz
für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro im Jahre 1992 faßte die globalen Probleme zusammen und
formulierte den Zielkonflikt zwischen dem „Gebot ökonomischen Wachstums, das oft nur durch
Übernutzung natürlicher Ressourcen erzielt wird und dem Gebot der Erhaltung dieser natürlichen
Ressourcen als Lebensgrundlage jetziger und künftiger Generationen“. Von den 170 Teilnehmerstaaten
wurde die sogenannte AGENDA 21, ein Umweltaktionsprogramm für das 21. Jh., verabschiedet. Sie
bringt die internationale Verantwortung für Umwelt und Armut gleichermaßen zur Sprache und mahnt
eine weltweite Partnerschaft für nachhaltige Entwicklung an, was bedeutet, „die Bedürfnisse der
Gegenwart zu befriedigen, ohne dabei die Möglichkeiten nachfolgender Generationen einzuschränken,
ihrerseits ihre Bedürfnisse zu befriedigen.“ Die in Rio verabschiedete Klimakonvention formuliert als
Ziel die „Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre auf einem Niveau, auf dem
eine gefährliche Störung des Klimasystems verhindert wird.“ Den Industrieländern kommt dabei eine
besondere Verantwortung zu.
Die globalen Zielvorstellungen von Rio sind nur zu erreichen, wenn den Bürgern - im besonderen der
jungen Generation - Einsicht in die Zusammenhänge vermittelt und in den Kommunen entsprechend
gehandelt wird. Die entscheidenden Botschaften der AGENDA 21 sind:
 eine nachhaltige, umweltgerechte Entwicklung der Gemeinde und ihres Gebiets anzustreben und
 in möglichst vielen Planungs- und Entscheidungsprozessen die Bürger einzubeziehen.

In öffentlichen Schulen sind große Einsparpotentiale vorhanden, wenn Energie effizienter eingesetzt wird.
Am Energiebedarf der eigenen Schule und der damit verbundenen Emission des klimawirksamen Spu-
rengases Kohlendioxid können ökologische Probleme vor Ort erfahren, Veränderungen geplant und
erprobt werden ("Global denken, lokal handeln"). Das Projekt PEP soll in diesem Sinne einen Beitrag zur
lokalen Agenda 21 der Gemeinde Puchheim leisten.

Unter Federführung des Sollner Instituts (Prof. J. Benecke) wurde mit Schülern und Lehrern des
Gymnasiums und der Realschule im Jahr 1996 eine umfassende Energieanalyse durchgeführt. Schüler und
Lehrer befaßten sich im Projekt PEP gemeinsam mit ihrem Schulgebäude, mit seinen Annehmlichkeiten
und seinen Mängeln und suchten nach Möglichkeiten letztere zu beheben. Herr Prof. Benecke führte das
umfangreiche Projekt so, daß Schüler selbständig und eigenverantwortlich Teilaspekte in Teamarbeit
bearbeiten konnten, Umwelterziehung wurde auf diese Weise konkret. Die Einbindung der Schüler sowohl
bei der Analyse und Planung als auch beim späteren Betrieb einer optimierten Haustechnik waren ein
wesentlicher Punkt des Konzepts, denn langfristige Änderungen des Nutzerverhaltens sind nur zu
erwarten, wenn die Auswirkungen verschwenderischer Energienutzung von Schülern und Lehrern selbst
aufgezeigt und weitergegeben werden können.

Die Energiestudie schlägt Verbesserungen vor und bietet Entscheidungsgrundlagen für Investitionen.
Anfallende Kosten sind in Relation zu den Einsparungen gesetzt, so daß Amortisationszeiträume und
Prioritäten ersichtlich sind. Aus der umfangreichen Studie - knapp 120 Seiten plus Anhang - sollen in
dieser Kurzfassung wesentliche Ergebnisse knapp dargestellt werden.

1. Das Schulhaus - ein Energiewandler
Jedes Gebäude ist energetisch gesehen ein Energiewandler. Mit Endenergie in Form von Erdgas und
elektrischer Energie wird das Gebäude erwärmt und beleuchtet. Durch die Außenhülle besteht ein
Gleichgewicht mit der Umgebung. An kalten Tagen fließt Wärmeenergie nach draußen, an sonnigen
Tagen gelangt durch großflächige Fenster Strahlungsenergie der Sonne ins Innere. Der Wärmefluß nach
außen ist detailliert aus den Infrarotaufnahmen der Firma K&L (siehe auch Titelblatt) zu ersehen, die im
Februar 1996 gemacht wurden.
Zu den unabänderlichen Gegebenheiten unseres Schulgebäudes gehört, daß die Fassade nicht thermisch
getrennt ist, über die metallenen Fensterrahmen bestehen Wärmebrücken nach außen. Das Gymnasium
(Bj. 1975/76) und die Realschule (Bj. 1980/81) werden aus einer gemeinsamen erdgasbefeuerten Kes-
selanlage mit Wärme versorgt (4 Heizkessel mit einer gesamten Nennleistung von 1,7 MW, 1 Heizkessel
in der Turnhalle mit 0,1 MW zur Warmwasserbereitung). Erdgaslieferant sind die Stadtwerke München
(SWM), elektrische Energie wird von den Isar-Amperwerken (IAW) bezogen. Die monatlichen elektri-
schen Spitzenleistungen, wie sie von den IAW in Rechnung gestellt werden, schwanken im Referenzjahr
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1995 zwischen 140 und 250 kW. Im Rahmen einer energietechnischen Untersuchung von öffentlichen
Gebäuden des Landkreises im Jahre 1988 wurde auch das Puchheimer Schulzentrum von der Firma Ebert-
Ingenieure bauphysikalisch und technisch untersucht, die Daten wurden in der jetzigen Energiestudie
verwertet. Von den damals vorgeschlagenen Maßnahmen wurde im wesentlichen nur die Dachsanierung
durchgeführt.

2. Energie hat ihren Preis - "Verbrauch", Kosten und Emissionen
Die jährlichen Energiekosten für Wärme und Strom betragen rund 300 000 DM für beide Schulen. Etwa
60 % dieser Kosten entfallen auf die Wärme, die restlichen 40 % auf den Strom. Dabei ist im Hochtarif
HT und im Niedertarif NT für das Gymnasium der elektrische Verbrauch für das benachbarte Wohnheim
enthalten. Nur für den NT-Verbrauch der elektrischen Nachtstrom-Speicherheizung des Wohnheims
existiert ein separater Unterzähler.
Als knappe Zusammenfasssung der detaillierten Ergebnisse sollen hier Mittelwerte für den jährlichen
Verbrauch und die damit verbundenen Kosten zusammengestellt werden, die bis auf Schwankungen von
ca. 10 % das Wesentliche zeigen.

  - Wärme
                        Erdgas            Eingesetzte Endenergie         Kosten
                                 3
     Gym + Rs           300 000 m         3 000 000 kWh                  170 000 DM

  - Elektrische Energie
  HT Gym + Rs + Wohnheim                  300 000 kWh
  NT Gym + Wohnheim                       160 000 kWh
  NT Rs                                    56 000 kWh
     Elektrische Energie insgesamt        520 000 kWh                    130 000 DM

  NT Wohnheim für                         100 000 kWh
  Nachtstrom-Speicherheizung

Verwunderlich war bei der Analyse der Stromverbräuche zunächst, daß die NT-Verbräuche des Gym-
nasiums in fünf Monaten im Bezugsjahr 1995 größer als die HT-Verbräuche waren. Eine Nachfrage
ergab, daß die Tarifzeiten jedoch nicht - wie bei Haushalten üblich - HT von 6 Uhr bis 22 Uhr und NT
("Nachtstrom") in der Restzeit, sondern wie folgt aufgeteilt sind:
          Oktober - März:            HT Mo bis Fr von 6-18 Uhr, Sa von 6-13 Uhr
          April -September:          HT Mo bis Fr von 6-18 Uhr.
Für die übrigen Zeiten gilt der Niedertarif NT, der zusätzliche NT-Verbrauch des Wohnheims in diesen
Zeiten wird nicht separat erfaßt und sowohl den Verbrauchsdaten als auch den Stromkosten des Gym-
nasiums zugerechnet. Daraus erklärt sich dessen höherer Verbrauch zu einem Teil. Der Vergleich der
spezifischen, das heißt auf die Geschoßfläche bezogenen Verbräuche von Realschule und Gymnasium
liefert in der Studie eine untere Schranke für den Verbrauch des Wohnheims, der zu Stromkosten von ca.
28 000 DM führt, die der Schule nicht zuzurechnen sind. Bei der weiteren Abschätzung des nicht-
schulischen Verbrauchs kommt Prof. Benecke insgesamt zu möglichen Entlastungen der Stromrechnung
von jährlich ca. 55 000 DM für beide Schulen zusammen durch die richtige Zuordnung zu
Fremdverbrauchern. Dazu wird die Einrichtung von Unterzählern dringend empfohlen.

Die Energienutzung an unserem Schulzentrum führt nach den Berechnungen zu einer jährlichen Emission
von ca. 200 kgSchwefeldioxid, 600 kg Stickoxiden und knapp 1 000 Tonnen (!) Kohlendioxid. Der
Anteil des global wirksamen Treibhausgases Kohlendioxid entspricht etwa dem millionensten Teil der
bundesdeutschen Emissionen. Neben der Verbrennung des Erdgases zur Wärmegewinnung wurde dabei
auch der Anteil der fossilen Erzeugung von elektrischer Energie berücksichtigt, auch wenn die
zugehörigen Emissionen nicht in Puchheim entstehen. Grundlage für diese Berechnung ist der bundes-
deutsche Strom-Mix, d.h. die typische Zusammensetzung des Kraftwerksparks.

Ein Blick auf den jährlichen Endenergiebedarf eines Drei-Personenhaushalts in Deutschland im Jahre
1994 gibt eine Vorstellung von der Größenordnung des schulischen Energiebedarfs und der damit ver-
bundenen Emissionen. Die Werte des Schulzentrums entsprechen in etwa 150 solchen Haushalten.
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                                     Informationen zum Vergleich

Was braucht ein typischer Haushalt?
                  2
(3 Personen, 80 m Wohnfläche)                             Daten zur CO2-Freisetzung
                                Energie                   Benzinverbrennung: 2,2 kg/Liter
Raumheizung                         17 000 kWh            Heizölverbrennung: 0,3 kg/kWhPrimärenergie
Warmwasser                            3000 kWh            Erdgasverbrennung: 0,2 kg/kWhPrimärenergie
Elektrische Geräte                    3000 kWh
Licht                                   400 kWh           Stromerzeugung:
Verkehr (nur Anteil Privatauto)     15 000 kWh            Steinkohle:     0,7 - 0,9 kg/kWhelektr. Energie
Summe                               38 400 kWh            Erdöl:          0,75 kg/ kWhelektr. Energie
                                                          Bundesdeutscher
                                                          Strom-Mix       0,58 kg/ kWhelektr. Energie
Wie viel Energie steckt in ...?
1 kg Steinkohle (1 kg SKE)                 8 kWh
1 Liter Heizöl oder Benzin                10 kWh
    3
1 m Erdgas                                10 kWh


3. Energiekennzahlen erlauben den Vergleich
Zur Charakterisierung und zum Vergleich des Energieverbrauchs dienen sog. Energiekennzahlen, von denen hier
zwei herausgegriffen werden. Die Energiekennzahl Nutzwärme stellt den jährlichen Nutzwärmebedarf
(Raumheizung und Warmwasser) bezogen auf das beheizte Bauwerksvolumen dar. Sie beträgt für unsere Schule
QH' = 33 kWh/m3, was deutlich über den Mindestanforderungen der Wärmeschutzverordnung WSVO95 von
1995 liegt, die für ein Gebäude des hier vorliegenden Kompaktheitsgrades ein Maximum von 19,9 kWh/m3
festsetzt.

Die Energiekennzahl Elektrizität ist der jährliche Elektrizitätsverbrauch pro Energiebezugsfläche. Für unsere
Schule ergibt sich Ee = 30 kWh/m2. In der Studie werden zum Vergleich Kennwerte aus der Empfehlung der SIA
380/4 (Schweizer Ingenieur- und Architektenverein) angeführt. Der Grenzwert von 25 kWh/m2 ist für
Schulbauten als wirtschaftlich vertretbare Vorgabe zu verstehen, der Zielwert von 15 kWh/m2 ist für Neubauten
und neue Anlagen anzustreben.


4. Erhebungen und Untersuchungen/ Ergebnisse und Empfehlungen - Was ist zu tun?

###      Bauliche und haustechnische Mängel
Es wurden ungedämmte freie Geschoßdecken gefunden und von Schülerteams vermessen, die sich durch eine
deutliche IR-Abstrahlung bemerkbar machen (Gym 435 m2, Rs 350 m2). Wenn die Transmissionswärmeverluste
durch Dämmung so gemindert werden, daß der k-Wert von 1 W/m2 halbiert wird, ergeben sich Einsparungen von
ca. 2 % der Heizkosten und eine Amortisationszeit von 5 Jahren.

###       Heizung, Raumtemperatur und Temperaturempfinden
Schulen haben unter den Gebäuden besondere Eigenschaften, die zum Energiesparen genutzt werden können.:
- Die Klassenzimmer sind nur nach Stundenplan belegt, eine Absenkung der Raumtemperatur in der übrigen Zeit
  ist möglich.
- Durch die Wärmeabgabe vieler Menschen mit einer Leistung von ca. 100 W pro Person ergeben sich interne
  Wärmequellen mit ca. 20-25 W/m2. Den zugehörigen Temperaturanstieg sollte die Regelung berücksichtigen.
- Die unterschiedliche Lage der Klassenzimmer führt zu unterschiedlichen Erwärmungen durch Sonnenein-
  strahlung.
Eine differenzierte Raumtemperaturregelung ist mit dem heutigen Stand der Technik möglich und
kosteneffizient. Die im Gymnasium vorhandene Einzelraum-Temperaturregelung ist veraltet, umständlich zu
programmieren und nur noch teilweise funktionsfähig. U.a. kommt es wegen fehlerhaften Ventilantrieben zu
überheizten Klassenzimmern. Temperaturregelung findet deshalb viel zu oft energieverschwendend über die
Fenster statt. Verwaltungsräume und Flure sind nicht an die Regelung angeschlossen, ebenso nicht die unkom-
fortablen und energieverschwendenden Luftheizungen in den naturwissenschaftlichen Räumen. In der Realschule
wurde das ursprünglich vorhandene baugleiche Regelungssystem durch einfache Heizkörperthermostatventile
ersetzt. Aber auch dieses einfache System führt nach den Erhebungen zu schlechten Regelergebnissen, es treten
ebenfalls Überheizungen auf.
In der Studie wird eine moderne Einzelraum-Temperaturregelung (ETR System) mit PC-Steuerung vorgestellt,
das nutzerfreundlicher und wirksamer ist. Aus der Bilanz zweier Schulen, die mit diesem ETR-System ausge-
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stattet sind, wird, aufbauend auf die Untersuchungsergebnisse unserer Schule, beim Einbau des Systems eine
Reduktion des Erdgasverbrauchs um mindestens 20 % erwartet. Für die notwendigen Investitionen für Gym-
nasium und Realschule wurde eine Amortisationszeit von 5 Jahren abgeschätzt. Das ETR-System bietet dar-
überhinaus eine Reihe von Effekten, die den Nutzer unterstützen:
- Es erkennt geöffnete Fenster und schließt die Heizkörperventile (derzeit wird nachgeheizt, wenn die Tempera-
  tur sinkt, was zu verschwendender Dauerlüftung führte).
- Die Drehzahlen der Heizungspumpen und die Heizkurven werden gemäß der vorliegenden Heizleistung
  geregelt.
- Das System kann als informative Meßhilfe genutzt werden, Vergleiche für quantitative Studien zur Energie-
  einsparung sind so möglich.

###      Beleuchtung
Schülerarbeitsgruppen haben die Beleuchtungsstärken in den Fluren und den Klassenzimmern gemessen und
Möglichkeiten der Einsparung ausprobiert. Elektrische Energie kann dadurch gespart werden, daß
- Schaltkreise in den Klassenzimmer so verändert werden, daß die Beleuchtungskörper nach dem Bedarf zuge-
  schaltet werden können (oft ist eine Beleuchtung der Tische an den Fensterreihen überflüssig)
- überflüssige Leuchtröhren entfernt werden
- Zeitschalter oder Bewegungsmelder dafür sorgen, daß Flurbeleuchtungen nur eingeschaltet sind, wenn die Flure
  begangen werden.

Die Schüler konnten sich selbst überzeugen, daß auch Einsparungen bei der Beleuchtung effektiv sind. An einem
Wintertag steigen morgens, wenn die Schule beginnt, die drei Amperemeter im Zählerkasten bei Herrn Raab
sprunghaft von Null auf ca. 150 A an und gehen erst wieder deutlich zurück, wenn auch die vielen vergessenen
Beleuchtungen abgeschaltet werden. In den meisten Klassenzimmern könnte eine Leistung von ca. 600 W
eingespart werden, ohne daß die geforderte Beleuchtungsstärke für den Arbeitsplatz unterschritten würde.

###     Kraft-Wärme-Kopplung
In der Studie wurde auch der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung zur Steigerung der Energieeffizienz unter-
sucht, weil die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom in den meisten Fällen zu einer Senkung des Pri-
märenergiebedarfs und der Emissionen führt. Die Untersuchung ergab, daß trotz fehlendem Wärmebedarf im
Sommer ein kleines Blockheizkraftwerk (BHKW) mit weniger als 40 kWel wirtschaftlich betrieben werden kann.
Es wäre darüberhinaus ein willkommener Zuwachs an anschaulicher Unterrichtshilfe.

Zusammenfassung
Herr Raab hat bereits im Auftrag des Landratsamtes begonnen, einfache Maßnahmen, wie den Einbau von
Zeitschaltern, durchzuführen. Über notwendige Investitionen und deren Finanzierung wird derzeit verhandelt, in
der Zeit leerer öffentlicher Kassen kein leichtes Unterfangen. Im Gespräch ist auch ein sogenanntes Contracting
mit den Energieversorgungsunternehmen. Die von diesen vorgeschossenen Investitionssummen werden über die
Einsparungen im Energiebereich getilgt. Effizientere Energienutzung kann durch Investitionen (z.B.
Heizungsregelung) erreicht werden, technische Maßnahmen alleine reichen jedoch nicht aus, um wirksame
Verbesserungen zu erzielen. Klimaverträgliche Energienutzung erfordert Einsicht in die Probleme und auch eine
Verhaltensänderung des Nutzers. Das populäre Fifty-Fifty Programm, das auch das Landratsamt
Fürstenfeldbruck verfolgt, bietet zusätzliche finanzielle Anreize dafür: Einsparungen beim Energieverbrauch
sollen teilweise dem Haushalt des Landratsamtes zugute kommen und teilweise der Schule für besondere
Aktivitäten.

Beteiligte:
Sollner Institut: Prof. Dr. J. Benecke
Gymnasium: Grundkurs Regenerative Energien des Schuljahres 95/96 und des Schuljahres 96/97
               Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufe 10 des Schuljahres 95/96 (u. a. Janko Hahn, Jan
               Bertram)
               Schulleiter Dr. Walter Fröhlich, Dr. Walter Bube, Franz Hager, Alois Kuschel, Alexander Miller,
               Johann Raab
Realschule: Schulleiter Konrad Spangler, Ullrich Bommhardt mit Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen
9 und 10.

Desweiteren wurde das Projekt von Herrn Peters (Landratsamt FFB), von Herrn Ehrenberg (SWM) und Frau
Barth (IAW) tatkräftig unterstützt. Besonderer Dank gilt auch Herrn Goppel von der Bayrischen Allianz, der
unsere Projektarbeiten zu erneuerbaren Energien im Rahmen der Aktion „Blauer Adler“ großzügig mit zwei
Solar-Praxis-Koffern und einem Videobearbeitungsgerät unterstützte.

                                               Dr. Walter Bube

				
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