Städte und urbane Ballungsräume spielen eine zentrale Rolle für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. Weltweit leben über die Hälfte aller Menschen in solchen Bevölkerungszentren und rund 80 Prozent der Treibhausgasemissionen stammen von dort. Daher muss die Transformation des Energiesystems vor allem hier verwirklicht werden.
Um die Energiewende vor Ort möglichst effizient und günstig zu gestalten, hat das ZSW in dem Projekt „Urbane Energiesysteme und Ressourceneffizienz“, kurz Ensource, zusammen mit elf weiteren Partnern und unter der Leitung der Hochschule für Technik Stuttgart die hierzu notwendigen Verfahren und Planungswerkzeuge entwickelt. Neue Softwaretools ermöglichen nun den Vergleich verschiedener Energieversorgungszenarien für Quartiere mit Privathaushalten, Gewerbe und Industrie.
Sanieren oder in Photovoltaik investieren?
Ist es günstiger, ein Quartier vollständig energetisch zu sanieren oder lohnt sich eher eine gezielte Investition in erneuerbare Energien? Wie können Verbrauch und Erzeugung durch Vernetzung und Kommunikation intelligent aufeinander abgestimmt werden? Und wie müssen Solaranlagen, Windparks, Biomasseanlagen, Blockheizkraftwerke und Speicher zusammenspielen, damit Quartiere das ganze Jahr über komplett erneuerbar betrieben werden. Diese und weitere Fragen haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in fünf Regionen durchgerechnet.
Zum Einsatz kamen die im Projekt neu entwickelten Werkzeuge und Dienstleistungen an Beispielquartieren in Mannheim, Stuttgart, Mainau, Rainau und Schwieberdingen. Diese Beispielquartiere wurden so gewählt, dass sie eine große Vielfalt an Bausubstanz, Flächenausdehnung und vorhandener Energieinfrastruktur abdecken. Damit konnten die Forschenden ihre Planungswerkzeuge unter ganz unterschiedlichen Rahmenbedingungen testen.
Zentrale Quartierssteuerung über Anreize
Das ZSW entwickelte in dem Projekt ein Modell, das die Hoheit über die Steuerung von Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen oder Blockheizkraftwerken vollständig auf der Ebene der Anlagenbetreiber belässt. „Die Orchestrierung eines Quartiers erfolgt lediglich über finanzielle Anreizsignale und abgestimmte Fahrpläne“, erklärt Jann Binder. Er leitet das Photovoltaik-Fachgebiet Module Systeme Anwendungen. Das entwickelte Verfahren über finanzielle Anreize ermöglicht eine koordinierte Energienutzung digital vernetzter Akteure, die über die reine Eigenoptimierung der einzelnen Anlagen hinausgeht.
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