Projekt 09909/01

Autarke, solarunterstützte Sanitäreinheit ASS

Projektträger

HERING GmbH & Co. KGVerwaltungsgesellschaft
Neuländer 1 - Holzhausen
57299 Burbach
Telefon: 02736/27-107

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Firma HERING BAU Produkttechnik GmbH beschäftigt sich als Marktführer im öffentlichen sanitär-technischen Bereich auch mit umweltrelevanten Themen. Im Bewusstsein der Ressourcenknappheit und der CO2 -Problematik sehen wir es als unsere Aufgabe an, eine Vorreiterrolle für eine zukunftsweisende Entwicklung der derzeitigen technischen Standards zu übernehmen. Eine Möglichkeit, dies umzusetzen, ergibt sich durch den vielfach an uns herangetragenen, dringenden Bedarf an öffentlichen Sanitäreinheiten für unerschlossene Standorte, meist an stark frequentierten Einrichtungen für Erholung und Freizeitnutzung an Seen, Fließgewässern und an der Küste. Wir setzen uns zum Ziel, eine autark betriebene Sanitäreinheit mit kombinierten Hygieneraum (KHR) unter umweltgerechten Aspekten zu entwickeln.
· Die für den reibungslosen Betrieb einer derartigen Anlage erforderliche elektrische Energie wird über Photovoltaikmodule erzeugt. Die in elektrische Energie umgesetzte Sonnenstrahlung wird in Batterien gespeichert. Falls nötig, z.B. in längeren Schlechtwetterphasen, wird die Energieversorgung durch ein Notstromaggregat ergänzt (betrieben mit regenerativen Treibstoffen). Es ist zu berücksichtigen, dass im deutschen Klima das solare Strahlungsangebot in den Monaten November bis einschließlich Februar signifikant unter dem Angebot für die restlichen acht Monate des Jahres liegt. Andererseits liegt die hauptsächliche Nutzungsperiode von öffentlichen Sanitäranlagen im touristischen Bereich innerhalb dieser acht Monate. Deshalb soll der solarenergetische Support vor allem auf diesen Zeitraum abgestellt werden - mit der Konsequenz, dass er in den vier strahlungslosen Monaten nur sehr gering ausfallen wird. Dies wird aber die Jahres-Nutzungsbilanz nicht wesentlich beeinflussen.
· Die Frischwasserversorgung erfolgt über einen Wassertank, der bei Bedarf nachgefüllt wird. Der Tank muss der ASS entsprechend dimensioniert werden. Um nicht unnötig Trinkwasser zu verschwenden, bereiten wir das Abwasser der Dusche und der Handwaschbecken auf und nutzen es zur Spülung der WC´s und der Urinale.
Die Abwasserentsorgung erfolgt über eine auf rein biologisch/physikalischer Basis arbeitende Kleinkläranlage. Auf eine Zugabe von chemischen Substanzen kann hier völlig verzichtet werden. Auf-grund der hohen Volumenreduktion der Fäkalien ergeben sich lange Entsorgungsintervalle der Feststoffrückstände von ca. einem Jahr. Diese Rückstände eignen sich zur Kompostierung und ergeben ein natürliches Düngemittel. Die anfallende hygienisierte Restflüssigkeit kann z.B. durch Verrieselung dem globalen Wasserkreislauf zurückgeführt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Schwerpunkt der Arbeiten wird im Entwurf und in der Ausführung der Energieversorgung des KHRliegen. Danach wird sich eine messtechnisch begleitete Test- und Auswertungsphase für einen Prototyp anschließen. Demzufolge lassen sich die zur Projektdurchführung erforderlichen Arbeitsinhalte in diefolgenden Einzelschritte aufgliedern.
1. Zusammenstellung aller Anforderungen und Randbedingungen. Festlegung der getroffenen Annahmen und ihrer Voraussetzungen. Ermittlung des Energiebedarfs für den KHR und seines zeitlichen Verlaufs.
2. Untersuchung von Möglichkeiten zur Reduzierung der energetischen Lasten durch konstruktive Maßnahmen, durch alternative Komponenten oder durch akzeptable Verringerung der Anforderung.
3. Konzeption und Vorentwurf für das Energieversorgungssystem. Festlegung des Schaltungskonzepts für Photovoltaik, Batteriespeicher, Hilfsenergielieferant, Wechsel- und Gleichrichter sowie die Verbraucher, Grobe Vordimensionierung anhand von überschlägigen Klimadaten, Wirkungsgraden, konstruktiven Beschränkungen und energetischen Vorgaben.
4. Simulation eines vereinfachten, aber realitätsnahen Modellsystems über die Dauer eines Jahres mit regionaltypischen Klimadaten. Optimierung der Vorauslegung unter den Gesichtspunkten der Technik und der damit verbundenen Kosten.
5. Technisch detaillierte Spezifikation des hybrid-solaren Energieversorgungssystems des KHR unter Berücksichtigung der marktverfügbaren Komponenten, der Errichtungsbestimmungen, elektrischer Sicherheitsgesichtspunkten, des Batteriemanagements, des Blitzschutzes u. a. m. Detaillierte Kostenermittlung.
Konstruktive Ausführungsplanung der Integration des Energieversorgungssystems in den KHR unter architektonischen, technischen und finanziellen Gesichtspunkten.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Entwicklung der Anlage wurde besonders Wert auf das Design und die Auswahl der verwendeten Materialien gelegt. Eine neuartige Kombination aus einem leichten Flächentragwerk mit einer textilen, hochreißfesten, transluzenten Membran, in die flexible Solarmodule eingebunden sind, ergibt eine architektonisch elegante Überdachung, die zusätzlich als Witterungsschutz dienen kann. Die Entkoppelung dieser PV-Überdachung von der Gebäudeeinheit erlaubt es, bei einer optimalen Ausrichtung der PV-Module nach Süden hin, diese optimal auf dem Gelände anzuordnen. Die Anlage ist modular aufgebaut, um je nach Bedarf eine individuelle Zusammenstellung zu ermöglichen, bzw. bis zu einem gewissen Grad erweitern zu können. Ein modularer Aufbau bedeutet natürlich auch ein einheitliches, ansprechendes, Erscheinungsbild. Die Raumeinheiten sind in 2 Größen, also als Einzel- und als Doppeleinheit geplant. So ist es leicht möglich, die individuellen Erfordernisse in den entsprechenden Anlagen zu realisieren. Durch sinnvolles Zusammenstellen der einzelnen Einheiten (z.B. Dusche, WC, behindertengerechtes WC, Urinal, Wickelraum) ergibt sich der zentrale Technikraum, von dem aus alle Baueinheiten versorgt werden. Auch die Aggregate für die Wasser- und Strombereitstellung, sowie für die Kläranlage sind dort untergebracht. Durch Fenster und Öffnungen im Deckenbereich werden eine natürliche Beleuchtung und Belüftung der Benutzerräume gewährleistet. Soll die Anlage auch im Winter betrieben werden, muss sie frostfrei gehalten werden. Dafür müssen die Benutzerräume mit einer Fußbodenheizung (Rutschgefahr) und der Technikraum mit einem Frostwächter ausgerüstet werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Über die entwicklungsbegleitend angelegte, Marketingarbeit hinaus wird die Anlage auch auf einschlägigen Messen, Tagungen und Kongressen präsentiert. So auf der EuroSun vom 16.-19.9.1996 in Freiburg und auf dem 12. Symposium Photovoltaische Solarenergie vom 26.-28.2.1997 in Schloß Banz. Für potentielle Kunden, Pressevertreter und interessierte Geschäftsfreunde fand am 28.8.1996 auf unserem Werksgelände eine Vorpräsentation der Anlage statt.


Fazit

Die im abschließenden Bericht der Universität Gesamthochschule Siegen, Fachbereich Physik, Prof. Dr.-Ing. Frank-D. Heidt aufgeführten Ergebnisse hinsichtlich der solar-energetischen Messungen, aber auch der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bestätigen unsere Konzeption und erlauben zusammenfassend einen hoffnungsvollen Ausblick auf die weitere Umsetzung des Projektes.

Übersicht

Fördersumme

81.653,31 €

Förderzeitraum

06.11.1996 - 14.06.2001

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik