Carbonbeton: Trafostation als Pilotprojekt zur CO2-Reduktion

• Für den am 1. September 2023 eröffneten All Electric Society Park, anlässlich des 100. Geburtstags von Phoenix Contact, hat die Betonbau BBD GmbH eine grüne Transformatorenstation ausgeliefert.
• Die Besonderheit hierbei liegt vor allem im Beton. Denn anstatt des regulär verwendeten Stahlbetons hat man bei der Station erstmals innerhalb eines Kundenprojekts für Carbonbeton verwendet.
• Das hat einen positiven Effekt auf die technischen Eigenschaften und auf das Klima hat.

Die mit Carbonbeton errichtete Trafostation im All Electric Society Park gilt nun als Pilotprojekt zur CO₂-Reduktion, mit dem Betonbau einen entscheidenden Meilenstein in der eigenen Klimastrategie erreicht hat. Die All Electric Society beschreibt das Zukunftsbild einer nachhaltigen Gesellschaft, in der CO₂-neutrale Elektrizität die Hauptenergiequelle darstellt.  Ziel des Konzepts ist es, dem menschengemachten Klimawandel durch die reine Nutzung von erneuerbaren Energien entgegenzutreten. Gleichzeitig will man die verfügbare Energiemenge maximieren, um weltweites Wirtschaftswachstum voranzutreiben und allen Menschen dieselbe Energieversorgung zu gewährleisten. Um dies zu ermöglichen, müssen alle Bereiche von der Energiegewinnung bis hin zur Nutzung zusammenarbeiten.

Zukunftsvision im All Electric Society Park

Zum 100. Geburtstag von Phoenix Contact wurde der All Electric Society Park am Standort Blomberg errichtet. Dort kann man an interaktiven Stationen hautnah erleben, wie sich erneuerbare Energien gewinnen, umwandeln, speichern, verteilen und auch nutzen lassen.

„Wir zeigen an Exponaten, wie die Interaktion zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Speichern funktionieren kann“, erklärt Andreas Flandermeier, zuständig für die Product Services von Phoenix Contact. Damit zeige Phoenix Contact ihre Vision einer nachhaltigen Welt. Auch die Maschinenbauingenieurin und für die Kommunikation rund um den All Electric Society Park zuständige Sarah Pyritz zeigt sich begeistert: „Der All Electric Society Park brennt ein ganzes Feuerwerk an Innovationen ab“.

Die grüne Transformatorenstation – Knotenpunkt im All Electric Society Park

“Unsere Trafostation ist ein Einzelstück“, meinte Andreas Flandermeier. Die von der Betonbau BBD GmbH gelieferte Station ist das technische Zentrum des All Electric Society Parks. Denn die beiden eingebauten Transformatoren wandeln die elektrische Energie der verschiedenen Erzeuger, wie beispielsweise der PV-Anlage, von mehreren tausend Volt (Mittelspannung) auf die in Haushalten benötigten 230 bzw. 400 Volt (Niederspannung) um und verteilen sie. Dementsprechend wird mit Hilfe der Transformatorenstation der im All Electric Society Park gewonnene Strom mit der geeigneten Spannung in das Firmennetz von Phoenix Contact eingespeist.

Auch Betonbau profitiert von diesem Pilotprojekt, denn „unsere Vision ist eine grüne, maximal CO₂-reduzierte Station“, sagt Matthias Westenthanner, Leiter der Abteilung Innovation, Forschung und Entwicklung bei Betonbau. „Ein wichtiger Aspekt hiervon ist eine grüne Station und bei dieser Station hier haben wir sehr viele innovative Techniken verarbeitet, die uns dem Ziel einer grünen Station schon deutlich näherkommen lassen“.

Kühlung durch biologisch abbaubaren Esther, kein SF6 für die Schaltanlagen

Zu diesen Techniken gehören auch die grün lackierten Transformatoren, die nicht nur äußerlich, sondern auch innerlich grün sind. Sie werden durch biologisch abbaubaren Esther gekühlt, anstatt des normalerweise verwendeten Mineralöls. Außerdem wird bei den Schaltanlagen auf das sehr klimaschädliche SF6 verzichtet, welches als Isoliergas dient. Ein Kilogramm SF6 hat beispielsweise dieselben Klimaauswirkungen wie 22’800 kg CO₂.

Um auch den Besuchenden den sonst so selten möglichen Einblick in die Station zu gewährleisten, wurden Fenster aus Sicherheitsglas eingebaut. Somit lässt sich auch im Fall einer Störung die Sicherheit der Besuchenden jederzeit garantieren.

Der von außen sichtbare grüne Teil der Station ist die Dach- und Vertikalbegrünung, „die auch einen sehr positiven Einfluss auf die Umwelt hat. Sie trägt zur CO₂-Reduktion bei, hat eine hohe Feinstaubbindung und fördert die Kühlung der Station, aber auch die Geräuschreduktion“, erläutert Matthias Westenthanner.

Doch der interessanteste und innovativste Teil der Trafostation ist von außen nicht sichtbar, denn dieser befindet sich im Beton. Erstmals entstand für ein Kundenprojekt eine Station aus Carbonbeton und nicht aus dem üblicherweise genutzten Stahlbeton. Die Betonbau BBD GmbH forscht bereits seit 2019 an der Verwendung von Textilbewehrungen. Diese bieten verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichem Betonstahl.

Das erste Technikgebäude aus Carbonbeton

Carbonbeton ist leistungsfähiger und weist im Gegensatz zu Bewehrungsstahl eine extrem hohe Zugfestigkeit auf, die bis zu siebenmal höher sein kann. Darüber hinaus ist Stahl gegenüber den Umgebungsbedingungen empfindlicher als Carbon, das als chemisch inert gilt. Dementsprechend kommt es auch seltener zu Rissbildungen, und die Lebensdauer lässt sich deutlich steigern. Nutzungsdauerprognosen gehen dabei von über 100 Jahren aus. Durch diese Eigenschaften können die Bauteile wesentlich dünner produziert und damit die Betonmenge stark reduziert werden. Dies ist der größte Vorteil des Carbons, da sich in der Produktion der Energieverbrauch und so insbesondere der CO₂-Ausstoß gegenüber konventionellem Stahlbeton deutlich reduzieren lassen. Zudem braucht es weniger weitere Bestandteile wie Wasser und Zement. Insbesondere das Bindemittel Zement verursacht rund zehn Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen. Daher ist es essenziell, diesen Anteil zu reduzieren.

Wandstärken ließen sich deutlich reduzieren

Auch bei diesem Projekt „hat der Carbonbeton uns geholfen, die Wandstärken enorm zu reduzieren. Normalerweise hätte diese Station 14 cm dicke Wände gehabt, durch Carbonbeton ist es uns jedoch gelungen, diese auf 8 cm zu reduzieren. Dadurch ist die ganze Station 15 t leichter geworden und 15 t weniger Beton bedeuten natürlich deutlich weniger Zement und dadurch deutlich geringere CO₂-Emissionen“, erklärt Matthias Westenthanner. 

Ebenso ließ sich durch das verringerte Gewicht CO₂ beim Transport einsparen. Zudem vereinfachte sich die Kranaufstellung.

Carbonbeton noch kein geregelter Baustoff

Doch die Verwendung von Carbonbeton bringt auch Schwierigkeiten mit sich. Die dünne Bauteilstärke, „das macht es für uns ein bisschen herausfordernd. Die ganzen Einbauteile, die Transportanker als auch die Bewehrung selbst müssen in diesen relativ schmalen Bauteilen unterkommen“, berichtete Thomas Wohlgemuth, Projektleiter bei Betonbau. Eine weitere Herausforderung war, dass eine Zulassung im Einzelfall (ZiE) benötigt wurde, da Carbonbeton noch kein geregelter Baustoff in Deutschland ist. Die Zulassung wurde beim NRW-Ministeriums für Heimat, Kommunales, Bau und Digitalisierung beantragt und rechtzeitig genehmigt.

Fazit und Ausblick

Trotz der Schwierigkeiten hat es die Betonbau BBD GmbH in Kooperation mit Phoenix Contact geschafft, die zum heutigen Zeitpunkt bestmöglich grüne Trafostation zu bauen. Sie dient als Pilotprojekt für zukünftige Entwicklungen. Die Kosten sind zwar noch nicht konkurrenzfähig, „aber wir können hier im All Electric Society Park zeigen, was technologisch heute schon möglich ist. Und mit zahlreichen Innovationen werfen wir auch einen Blick in die Zukunft“, betont Sarah Pyritz.

Wer Interesse hat, den All Electric Society Park mit der innovativen und grünen Transformatorenstation zu besuchen, kann das seit der Eröffnung Anfang September tun. Das Gelände befindet sich am Hauptstandort von Phoenix Contact in der Flachsmarktstraße 8 in Blomberg und ist jederzeit frei zugänglich.

Bild oben: Die Carbonstation wird mit dem Kran im All Electric Society Park gestellt. Bild: Phoenix Contact

Weitere Informationen: https://www.betonbau.com/ und https://www.phoenixcontact.com/de-de/unternehmen/kultur-haltung/all-electric-society/all-electric-society-park

Erfahren Sie hier mehr über ein elektrisch leitende Carbonbewehrung.

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