Am Ende werden alle profitieren: Die Umwelt. Weil sie bei weitem nicht in dem Maß mit Kohlendioxid (CO²) belastet wird, wie das bei einem konventionellen Bau der Fall gewesen wäre. Die Lehrer und Schüler. Weil das Energiekonzept nicht nur aufs Sparen, sondern ebenso auf ein gutes Raumklima abzielt. Dann lernt sich`s auch leichter. Und am Ende kommt es – trotz höherer Anfangsinvestitionen - sogar der Landkreis-Kasse (und damit dem Steuerzahler) zugute. Weil fossile Brennstoffe knapper und teurer werden.

Regenerative Energiequellen nutzen, um so einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten und zugleich als Kommune mit gutem Beispiel voran zu gehen – dieser Maxime hat sich der Landkreis Roth bereits verschrieben, als Photovoltaik-Anlagen noch optische „Randerscheinungen“ und der Einsatz von Biomasse in erster Linie für Landwirte interessant zu sein schien. Beispiele dafür: Die beiden Biomasse-Heizwerke am Weinberg, bzw. am Schulzentrum Roth (in Betrieb seit 2003) und die verschiedenen Photovoltaik-Anlagen auf den kreiseigenen Schulgebäuden, die sukzessive installiert wurden.

Da wie dort musste aber auf ein bestehendes Energiekonzept aufgebaut werden, bzw. gaben anstehende Sanierungen oft nur einen begrenzten Spielraum für den Einsatz neuer Energieformen.

Umso reizvoller war der Gedanke, beim Bau des Wendelsteiner Gymnasiums ein regeneratives Energiekonzept „aus einem Guss“ umzusetzen und auf diese Weise die planerischen Chancen zu nutzen, die einzig ein Neubau eröffnet. Verschiedene Komponenten – von der Nutzung der Erd- und Sonnenwärme über eine entsprechende Bauphysik bis hin zum Einsatz verbrauchsarmer Technik – können damit optimal unter dem Kosten-/Nutzenaspekt -  gleich einem Räderwerk - bestens ineinander greifen, weil optimal aufeinander abgestimmt.

Denn eines war und ist von Beginn an klar: Eine Liegenschaft, wie ein Gymnasium in dieser Größe samt Dreifach-Sporthalle, braucht Energie. Viel Energie.

Das war nicht nur den Bauchfachleuten, sondern ebenso den politischen „Vätern“ und „Müttern“ dieses dritten Landkreis-Gymnasiums klar. Ressourcenschonend, energieeffizient und wirtschaftlich – diese „Eckdaten“ gab Mitte 2009  der Rother Kreistag den Planern bereits beim Architekten-Wettbewerb mit auf den Weg. Außerdem sollte sich der Neubau harmonisch in ein Umfeld zwischen Wohnbebauung, Kreis-Sportanlage und freier Landschaft einfügen.

Wie dies architektonisch gelingen kann, überließ das politische Gremium dem Ideenreichtum der Architekten. Was den Energiebedarf angeht, gab es dagegen ganz klare Vorgaben:

Mit einem limitierten Wärme-Energiebedarf von 40 kWh/m² sollte die Schule dem Standard eines Niedrig-Energiehauses entsprechen – und damit nur knapp über den Werten eines Passivhauses. Außerdem, so die Forderung des Landkreises, sollte der Wärmeverlust dank einer entsprechenden Gebäudehülle auf ein Minimum (konkret: 0,30 W/m²K) reduziert werden.

Zwei einfache Zahlen, die aber für ehrgeizige Ziele stehen. Und nur realisierbar, wenn das Zusammenspiel zwischen technischer, energiesparender Gebäudeausstattung ( Beleuchtung, Pumpen, etc. ), mit einer exzellenten Wärmedämmung  für ein Gebäude, das dank seiner pragmatischen Kubatur wenige „Angriffsflächen“ für Wärmeverluste lässt und dem Einsatz erneuerbarer Energien stimmt. 

Nachdem das Architekturbüro „Fuchs und Rudolph“ in Kooperation mit den Landschaftsplanern von „Freiraum“ (beide München) den Architektenwettbewerb für sich entscheiden konnte, lag damit 2010 ein Raumkonzept vor, auf dem sich nun auch ein Gesamtenergie-Konzept aufbauen ließ. In einem ersten Schritt erstellten Architektenteam und Facility Management des Landratsamtes mit Bauphysikern und Energieingenieuren des IfE (Institut für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik der Universität München) eine umfassende Gebäudeenergiebilanz. Darin wurden Fragen der Transmissionswärmeverluste, Lüftungswärmeverluste, interne Wärmegewinne, solare Wärmegewinne, Heizwärmebedarf und Heizleistungsbedarf berücksichtigt.

Wie soll der Bedarf an Licht und Wärme gedeckt werden? Wie sollen Spitzenlast-Zeiten, wie sie beispielsweise während einer Kälteperiode im Winter anfallen, abgedeckt werden? Welche Energie muss in jedem Fall zur Verfügung gestellt werden, um den durchschnittlichen Grundbedarf zu decken? Antworten auf diese Fragen gaben am Ende acht verschiedene Energieversorgungs-Konzepte, von denen jedes einzelne „funktioniert“ hätte. Technisch in jedem Fall. Doch konnten und durften bei diesem aus öffentlichen Geldern finanzierten Bau nicht nur die Grundsätze der Ökologie zum Tragen kommen. Genau so wenig durfte die Ökonomie aus den Augen verloren werden.

Also wurden Berechnungen, was an Primärenergie eingesetzt und mit welchem CO²-Ausstoß zu rechnen ist, eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gegenüber gestellt. Auf dieser Grundlage sprach sich der Rother Kreistag in einer Sondersitzung am 14. Dezember 2010 für die Kombination einer Wärmepumpenanlage mit Tiefenbohrung und Erdgaskessel, betrieben mit Biomethan, um Spitzenlasten abzufedern, aus. Damit war der Weg geebnet für eine gleichermaßen wirtschaftlich wie umweltschonende Energieversorgung des Gymnasiums mit Einhaltung der gesetzten Zielwerte, was die Energieeinsparung angeht.

Weil alle Beteiligten – also Architekten, Bauherren, Fachplaner und wissenschaftliche Partner – von Anfang an eng kooperierten, stand das praxisorientierte Energiekonzept nach einer für ein Objekt dieser Größenordnung rekordverdächtigen Planungszeit von nur zehn Wochen.

Der Theorie folgte ab dem ersten Spatenstich im September 2010 die Praxis. Für die Energieversorgung mittels einer Wärmepumpenanlage (ausgelegt auf 100kW) mussten zunächst 22 Erdwärmesonden mit einer Tiefe von durchschnittlich 120 Metern gebohrt werden, über die dem Untergrund Wärme entzogen wird.

Lediglich um bei Dauerfrost-Perioden für einen (zeitlich begrenzten) deutlich höheren Wärme-Energiebedarf gerüstet zu sein, wurde ein Biomethankessel mit 200 kW Leistung installiert. Das jedoch ist die Ausnahme. Die Regel bleibt die Beheizung über Erdwärme.

Im Gebäude selbst werden die Räume über ein in den Wänden eingebrachtes Flächenheizsystem geheizt; dieses Rohrsystem kann in den Sommermonaten aber auch als Kühlung dienen, in dem nämlich die überschüssige Wärme über das in den Rohren fließende Wasser aufgenommen und aus dem Gebäude hinaus, zurück in den Untergrund,  transportiert wird. Diese „Bauteileaktivierung“ funktioniert damit zugleich als Klimaanlage, jedoch ohne den zusätzlichen Einsatz von Energie. 

Neu für eine Schule ist auch die kontrollierte Be-/ und Entlüftung der einzelnen Klassenzimmer. Schlechte, sauerstoffarme Luft, wie diese in Klassenzimmern oft gang und gäbe ist; das unkontrollierte Lüften über gekippte Fenster (die nach Schulschluss auch mal vergessen werden, wieder geschlossen zu werden) und damit der ebenso unkontrollierbare Wärmeverlust gehören damit der Vergangenheit an.  Für einen permanenten Frischluftaustausch sind dezentrale Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung verantwortlich. Das sorgt buchstäblich für gute Atmosphäre in und außerhalb der Schule!

Neben der Erdwärme spielt auch die Solarenergie eine wesentliche Rolle. Um dieses Potential umfassend zu nutzen, wurden die kompletten Dachflächen der Schule und der Turnhalle mit je einer durchgängigen Photovoltaikanlage belegt. Gesamtleistung: 171,5 kWp – das entspricht etwa dem jährlichen Stromverbrauch von 35 Vier-Personen-Haushalten bei einem Jahresverbrauch von 4500 Kilowattstunden.

Dieser Strom aus dem eigenen Haus wird auch selbst genutzt. Damit kann das Wendelsteiner Gymnasium stolze 80 Prozent seines jährlichen Strombedarfs aus eigener Kraft umweltfreundlich decken. Anders ausgedrückt: Auf diese Weise werden der Umwelt jährlich rund 100 Tonnen CO²  „erspart“, die bei einer konventionellen Stromerzeugung anfallen würden.

Von diesem innovativen Zusammenspiel der verschiedenen Energiequellen würden die Schüler wohl wenig mitbekommen – würde das Energiekonzept nicht auch pädagogisch aufbereitet. Die Anlagendaten können nämlich über die eingebaute Gebäudeleittechnik in Echtzeit im PC-Schulnetzwerk nachverfolgt werden. Ob unterrichtsintern und fachspezifisch, oder einfach „nur“ über das allgemeine Schul-Infosystem in der Aula.

Da es sich um zwei physikalisch getrennte Anlagen mit nahezu gleicher Leistung, gleicher Ausrichtung und Neigung handelt, können sogar Vergleiche angestellt werden, was beispielsweise den Wirkungsgrad angeht. In der Gesamtschau wird es auch interessant sein, diese Kombination „Wärmepumpe-Photovoltaik-Bauteileaktivierung-Wärmerückgewinnung“ zu analysieren. So bekommt Physik ein pragmatisches Gesicht!

Auch das Facility Management des Landkreises wird die Messdaten weiterhin im Auge behalten, um daraus die Energieströme des Gymnasium-Neubaus zu bilanzieren und sie auszuwerten. Das Ziel: Die Optimierung der Anlagen-Komponenten – falls nötig. Weil auch Innovationen immer auch noch ein bisschen besser werden können…. .