Energie aus dem Boden ist die ideale erneuerbare Energiequelle für Krankenhäuser

Am Mittwoch, den 9. Oktober, organisierte die Nutzerplattform Bodenenergie den Workshop "Energiewende und die Rolle der Bodenenergie in Krankenhäusern". Und diese Rolle erwies sich als besonders wichtig. Nach Ansicht vieler Teilnehmer und der meisten Redner ist die Energie aus dem Boden die ideale nachhaltige Energiequelle, um die Krankenhäuser endgültig vom Gas zu trennen. Der Workshop fand im Spaarne Gasthuis in Hoofddorp statt, einem guten Beispiel für ein Krankenhaus, in dem die Energie aus dem Boden eine entscheidende Rolle spielt.

Das Gasthaus Spaarne verfügt bereits seit vielen Jahren über ein ATES-System. In den letzten Jahren wurde die KWK-Anlage jedoch erneuert und ist dadurch wesentlich effektiver geworden, was zu einer sehr starken Reduzierung des Gasverbrauchs geführt hat. Außerdem gibt es noch viel Potenzial, das der technische Leiter des Krankenhauses zusammen mit seinem Berater und technischen Dienstleister Ates Control in den kommenden Jahren ausschöpfen möchte. Letztendlich sollte es dann möglich sein, die Erdwärmequellen auszugleichen und die gasbefeuerten Heizkessel und Warmwasserbereiter vollständig abzuschalten.

Dementsprechend begann der Workshop-Nachmittag mit einer Präsentation von Cor Wegman, dem Teamleiter der technischen Dienste im Spaarne Gasthuis, und Sander van der Wilt, der bei Ates Control arbeitet und in dieser Funktion für das Krankenhaus Hoofddorp tätig ist. Das Krankenhaus verfügt über zwei Doublettsysteme von je 150 m Länge³/h. Vor der Erneuerung gab es eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von 350 kW und ein Kühlsystem über die Lüftungsgeräte auf der Grundlage der Erdwärmequelle mit einer Gesamtleistung von 841 kW. Außerdem gibt es ein zentrales Heizungsnetz, das von einem Dampfkessel und einem Heizkessel gespeist wird. Das Problem der alten Anlage bestand vor allem darin, dass die Kälteerzeugung nicht ausreichend gut funktionierte. Die Winter sind nicht kalt genug, und die Wärmepumpe war nicht leistungsfähig genug, was am 1. Januar 2024 zu einem Wärmeüberschuss von 7,1 GWh führte. Ein Überschuss, der seit 2014 auf diese Größe angewachsen ist.

Da die Anlage ohnehin erneuert werden sollte, war dies ein guter Zeitpunkt, um die Gesamtkonfiguration der Anlagen unter die Lupe zu nehmen. Mit Hilfe von Ates Control wurde das System eingehend analysiert. Dabei stellte sich unter anderem heraus, dass die Wärmepumpe zwischen einer Außentemperatur von 8 und 16 °C nicht mehr arbeitet.^oC. Die Zielsetzung des neuen Designs hatte mehrere Leitprinzipien.

Schließlich wurde ein neues System eingeführt, bei dem die Wärmepumpe 3.395 MWh (oder 65%) an Wärme liefert. Der Rauchgaskühler und die zentralen Heizkessel liefern nun über 30%. In der nächsten Zeit prüft das Krankenhaus noch, ob es eine Zusatzwärmepumpe für die Zentralheizung im Sommer und die Trinkwasserversorgung einrichten kann. Wenn diese Maßnahmen möglich sind, könnte das Krankenhaus schließlich gasfrei werden.

Eine wichtige Schlussfolgerung, so Sander van der Wilt von Ates Control, ist, dass das Wissen der technischen Abteilung des Krankenhauses unerlässlich war, um die neue, effizientere Installation zu entwerfen. Eine gute Kommunikation und Zusammenarbeit mit den Steuerungsingenieuren - in diesem Krankenhaus ist das Sauter - ist ebenfalls ein Muss. Außerdem muss man im Voraus sehr gut analysieren, welche Kunden es gibt und welche Anforderungen sie haben. Eine gute Überwachung ist ebenfalls unerlässlich, da man dadurch einen Einblick in die Möglichkeiten erhält. Schließlich, so Van der Wilt, muss man ein solches System in einem Krankenhaus ständig verbessern. Auch hierfür sind ausreichende und gute Kenntnisse in der technischen Abteilung unabdingbar.

Nach diesem praktischen Fall durfte Stefan van Heumen von TNO eine Analyse des Nachhaltigkeitsniveaus von Krankenhäusern in den Niederlanden im Allgemeinen geben. Für diese Analyse sind die Zahlen des Zentrums für Nachhaltigkeit im Gesundheitswesen wichtig. Diesem Kompetenzzentrum wurden die Portfolio-Roadmaps der Krankenhäuser vorgelegt, aus denen viele Informationen entnommen werden können. So wurden beispielsweise insgesamt 92 Portfolio-Roadmaps von acht UMCs, 63 allgemeinen Krankenhäusern und 21 kategorischen Einrichtungen eingereicht. Von diesen 92 Plänen wurden 80 fertiggestellt, von denen 59 administrativ angenommen wurden.

Bemerkenswert ist zum Beispiel die Anzahl der Quadratmeter (derzeit 9,45 Millionen m² Bruttogeschossfläche BGF) geht bis 2030 um 6% zurück. Die geplanten Neubauten bis 2030 sind jetzt im Bild, aber das Bild für die Jahre danach ist noch nicht überall klar. Der Gasverbrauch der 92 Institutionen, die jetzt den Fahrplan vorgelegt haben, beträgt im Durchschnitt 28 Mio.³ pro m² GFA. Die von den Institutionen vorgelegten Prognosen zeigen, dass der Gasverbrauch auf durchschnittlich 10 Mio.³ pro m² bvo. Das CO₂-Emissionen all dieser Krankenhäuser werden im Jahr 2030 um etwa 68% niedriger sein als im Basisjahr.

Was jedoch in den kommenden Jahren in den Krankenhäusern steigen wird, ist der Stromverbrauch. Derzeit verbrauchen die Krankenhäuser durchschnittlich 102 kWh pro m² GFA. Es wird erwartet, dass der Strombezug auf durchschnittlich 136 kWh pro m² BGF. Im Vergleich zum Basisjahr steigt der Gesamtstromverbrauch im Jahr 2030 um 26%. Die eigene Stromerzeugung durch PV-Anlagen steigt jedoch von jetzt 19.725.000 kWh auf 51.603.000 kWh im Jahr 2030. Dies entspricht etwa 9% des gesamten eingekauften Stroms.

Von den 92 Krankenhäusern planen 33, ihre KWK-Anlagen bis 2030 zu verkleinern. 41 Krankenhäuser haben bereits eine KWK-Anlage oder werden sie bis 2040 in Betrieb nehmen. 28 Krankenhäuser haben oder werden bis 2030 einen Anschluss an ein Wärmenetz erhalten. Die Begeisterung für die Nutzung von Aquathermie und Geothermie ist gering. Nur 4 Krankenhäuser haben eine dieser Technologien oder untersuchen sie. Die Wärme- und Kältespeicherung wird von vielen Krankenhäusern als die Lösung zur Reduzierung der direkten CO₂-Emissionen.

Nach diesen Zahlen war es Zeit für ein weiteres praktisches Beispiel, das des Maxima MC in Veldhoven. Mark Raaijmakers arbeitet 3,5 Tage pro Woche für dieses Krankenhaus als Spezialist für Energie und Nachhaltigkeit. Er bezeichnet sich selbst als einen echten 'WKO-Gläubigen' und versucht, das bivalente Energiesystem des Krankenhauses - derzeit 70% mit WKO und 30% gasbefeuert - vollständig monovalent und damit auf Erdwärme umzustellen. In den letzten Jahren ist das Krankenhaus in Veldhoven, das direkt neben ASML liegt, von 44.000 m² erheblich gewachsen.² bis 97.000 m². Das Kraftwerk von Maxima MC wird seit 2010 mit Bodenenergie betrieben, aber seine Leistung war schlecht, so Raaijmakers. Die Kapazität wurde nur für 50% genutzt. Es gab ein Gleichgewicht im Boden, aber die Speicherung von Wärme und Kälte war sehr gering. Der COP der Wärmepumpen betrug nur 2, während er laut Spezifikation 4,2 betragen könnte. Kurz gesagt, die (Energie-)Nutzung war so schlecht, dass sich die Investition nicht amortisiert hat.

Daraufhin wurde eine ganze Reihe von Änderungen an der oberirdischen Konstruktion der Anlage vorgenommen. Auch die Steuerung und Regelung wurde stark vereinfacht und die Haustechnik optimiert. Dadurch wurde die theoretische Leistung der Erdwärmeanlage bereits erreicht, und die Wärmepumpen arbeiten jetzt mit ihrer maximalen Leistungszahl von 4,2. Diese einfachere Installation verbessert auch den Betrieb und die Verwaltung. Außerdem ist der Anteil der Wärme- und Kältespeicherung im Erdreich jetzt deutlich höher. Im Ergebnis hat Maxima MC seinen Energieverbrauch um 54% gegenüber der alten Situation im Jahr 2010 gesenkt. Die direkten CO₂-Emissionen wurden sogar um 64% gesenkt, während der Maxima MC im Vergleich zum Referenzjahr 200% mehr Platz bietet.

Um noch weiter zu wachsen, hat das Krankenhaus eine Genehmigung für eine zweite Erddoppelanlage beantragt. Bereits 2030 will das Krankenhaus das im Pariser Klimaabkommen festgelegte Ziel für 2050 erreichen. Bis 2028 will das Maxima MC ein rein elektrisches Krankenhaus sein. So sollen 20 bis 25% des gesamten jährlichen Strombedarfs von den 16.000 m² PV-Paneele. Außerdem sollte der gesamte Wärme- und Kältebedarf des Krankenhauses aus dem Boden kommen, einschließlich der Warmwassererzeugung. Um den Anwesenden weitere Tipps zu geben, hatte Raaijmakers aufgelistet, was ursprünglich falsch war. So stellte sich beispielsweise heraus, dass die Hälfte aller Ventile und Pumpen im oberirdischen System überflüssig waren. Außerdem wurde Steuerung auf Steuerung gestapelt, anstatt eine Hauptsteuerung für das gesamte Anlagensystem zu haben. Das Design schien nicht auf das Gebäude abgestimmt zu sein, so dass das gesamte System für die Hälfte der Investition hätte gebaut werden können. "Kurz gesagt, wenden Sie das KISS-Prinzip an: Keep it Simple & Stupid", schloss Raaijmakers seinen Vortrag.

Nach einer kurzen Pause und einem Besuch im technischen Installationsraum des Spaarne Gasthuis erhielten Romy Stijsiger und Niels de Groot von IF Technology das Wort. Ihr Unternehmen ist in den Niederlanden an zahlreichen Bodenenergieprojekten in verschiedenen Funktionen beteiligt. Wenn es bei all dieser Arbeit ein entscheidendes Element gibt, dann ist es das Wissen der Mitarbeiter. Wer ein Bodenenergieprojekt beginnt, muss nicht nur das Wissen beherrschen, so Romy und Niels, sondern auch wissen, wo er anfangen und worauf er sich konzentrieren soll. Die Mitarbeiter von IF Technology nannten fünf Dinge, auf die man sich konzentrieren sollte: Komfort, Nachhaltigkeit, Aufwand, Kosten und Versorgungssicherheit. Als nächstes muss man eine gute Vorstellung davon haben, wie das Management aussehen soll. Hier unterscheiden sie zwischen Energiemanagement, technischem Management und rechtlichem Management (BRL, Umweltgenehmigung usw.). Und schließlich muss jeder Eigentümer eines Bodenenergiesystems über eine Rollenverteilung auf operativer, taktischer und strategischer Ebene nachdenken. All diese Themen machen deutlich, dass innerhalb einer Organisation eine Menge Wissen erforderlich ist, wenn man all das in einem Krankenhaus selbständig sicherstellen will.

IF Technology unterstützt viele Organisationen bei der Bereitstellung von Wissen und Dienstleistungen. Zu diesem Zweck hat das Unternehmen "drei Geschmacksrichtungen", mit denen es seinen Wissensstand auf dem neuesten Stand halten kann: Bronze, Silber oder Gold. Mit dem Support-Paket Bronze bietet das Unternehmen leichten Support und regelmäßige Überprüfungen. Das Silber-Paket bietet regelmäßige Unterstützung, regelmäßige Überprüfungen und Schulungsprogramme für die Mitarbeiter. Und die umfangreichste Dienstleistung, Gold, bietet umfassende Unterstützung, regelmäßige Überprüfungen, Schulungsprogramme für das Personal und eine breite Form der Entlastung.

Der letzte Redner des Nachmittags war Kevin Kanters von Hydroscope, einem Unternehmen von Brabant Water und einer Schwesterfirma von Hydreco, dem Betreiber von KWK-Anlagen. Hydroscope konzentriert sich auf die Bekämpfung von Legionelleninfektionen. Kanters begann seinen Vortrag mit beunruhigenden Zahlen. In den letzten zehn Jahren ist die Zahl der durch Legionellen verursachten Lungenentzündungen stark angestiegen: von etwa 300 im Jahr 2013 auf mehr als 600 in den Jahren 2021 und 2022 und sogar 850 im Jahr 2023. Gründe für diesen Anstieg sind unter anderem die Erwärmung unseres Klimas, die demografische Entwicklung und die bessere Erforschung der Quellen. Bei den Quellen handelt es sich immer häufiger um Kläranlagen, Kühltürme und Badeeinrichtungen, während Trinkwasserinstallationen nur in wenigen Fällen die Schuldigen sind. Gleichzeitig ist es besorgniserregend, dass Einrichtungen des Gesundheitswesens und Krankenhäuser in den Probenergebnissen überdurchschnittlich häufig vertreten sind.

Kanters ging dann auf die Notwendigkeit ein, das Warmwasser auf mindestens 60^oC zu erwärmen. Da wir zunehmend Wärmepumpen einsetzen und sie auch für die Warmwasserbereitung nutzen wollen, gibt es Stimmen, die diese "sicheren 60^oC' etwas niedriger. Dies würde in jedem Fall die Effizienz von Wärmepumpen erheblich verbessern. Er stellte daher die These auf, dass 50^oC ist sicher genug. Viele Menschen konnten sich dem anschließen. Andere waren der Meinung, dass man immer noch die Möglichkeit haben sollte, die Temperatur auf 60 °C zu senken.^oC aufgerüstet werden.

Gleichzeitig plädiert Kanters auch dafür, die Leitungswassersysteme anders zu gestalten oder andere Methoden der Warmwasserbereitung anzuwenden. Wenn wir weniger kollektive Warmwasseraufbereitungssysteme verwenden, wird auch der Bedarf an diesen 60^oC-Grenze. Die Verwaltungen sollten sich auch genau überlegen, ob all diese Warmwasserhähne wirklich notwendig sind. Cor Wegman vom Spaarne Gasthuis zum Beispiel erzählte uns, dass sie bereits an vielen Stellen die Warmwasserversorgung entfernt und an anderen Stellen dezentrale Warmwasserbereiter installiert haben. Es wurden mehrere lokale Warmwassererzeuger untersucht: elektrische Durchlauferhitzer, Warmwasserhähne, Frischwasserstationen und Salzwasserbatterien.

Schließlich erörterte Kanters eine Reihe von gesetzlichen Regelungen und beabsichtigten Änderungen, z.B. in der Trinkwasserverordnung. Es stellt sich die Frage, ob diese in den nächsten Jahren viel zusätzlichen Raum bieten werden. Eine Entwicklung beim Trinkwasser, die mehr Spielraum für Nachhaltigkeit bieten könnte, ist die Nutzung von Energie im Trinkwasser. Die Rückkühlung des Trinkwassers lässt das Messer in beide Richtungen schneiden. Kälteres Trinkwasser ist sicherer, und die entzogene Wärme kann möglicherweise für die Raumheizung genutzt werden. Es gibt bereits Systeme, die dem Trinkwasser strukturell Wärme entziehen und diese Energie als Quelle für eine Wärmepumpe nutzen oder in einer KWK-Anlage speichern. Auf diese Weise kann die Auskopplung aus dem Trinkwasser auch dazu beitragen, ein Ungleichgewicht in einem ATES-System auszugleichen.