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Wie können Quartiere und Siedlungen zur Netzstabilität und Flexibilität unseres Energiesystems beitragen? Was sind die Schlüsseltechnologien dafür? Und auf welche Weise lassen sich Kommunen und private Wohnungseigentümer dazu mobilisieren, ihre Quartiere energetisch zukunftsweisend zu gestalten? Auf dem vierten Projektleitertreffen ENERGIEWENDEBAUEN Ende April in Essen diskutierten 120 Wissenschaftler aktuelle Hemmnisse und mögliche Lösungsansätze.

Auf Einladung des Begleitforschungsteams ENERGIEWENDEBAUEN und des Projektträgers Jülich trafen sich die Projektleiter zu dem Themenschwerpunkt „Zukunftsweisende Versorgungsstrategien für Quartiere“ an einem ungewöhnlichen Ort. Im Gustav-Adolf-Haus auf der Margarethenhöhe in Essen finden normalerweise Gottesdienste statt. Anlass für die Ortswahl war das Forschungsprojekt EnQM: Energieoptimiertes Quartier Margarethenhöhe Essen. Es war Thema eines von vier Praxisberichten, die die beiden Veranstaltungstage einleiteten. In anschließenden Workshop-Runden wurden einzelne Schwerpunktthemen gruppenweise vertieft.

Veranstaltungsort war das Gustav-Adolf-Haus auf der Margarethenhöhe in Essen. Die unter Denkmalschutz stehende Siedlung Margarethenhöhe ist ein historisches Wohnquartier. Viele Gebäude sind seit der Bauzeit nahezu unverändert.

© BINE Informationsdienst, Johannes Lang

Berichte aus der Forschungspraxis

Effizienzkonzept für den denkmalgeschützten Bestand

In der historischen Arbeitersiedlung Margarethenhöhe soll gezeigt werden, wie sich denkmalgeschützte Quartiere energetisch optimieren lassen. Bausteine hierfür sind die energetische Sanierung, innovative Gebäudetechnik und deren intelligente Vernetzung sowie die Integration erneuerbarer Energien. Die Wissenschaftler konzentrieren sich in einer ersten Phase auf simulationsgestützte Analysen und Vor-Ort-Untersuchungen zu den konstruktiven und bauphysikalischen Möglichkeiten. Ausgewählte Sanierungsbausteine werden anschließend an beispielhaften Objekten umgesetzt und wissenschaftlich evaluiert. Professor Harald Garrecht von der Universität Stuttgart und Michael Flachmann von der Stiftung Margarethenhöhe stellten die Ausgangssituation und die geplanten Arbeiten vor.
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Modellbasierte Energieversorgung großer Liegenschaften

Peter Remmen, wissenschaftlicher Mitarbeiter am E.ON Energy Research Center der RWTH Aachen, präsentierte das Projekt der „Living Roadmap“. Am Beispiel des Forschungszentrums Jülich entwickeln darin Forscher der RWTH ein modellgestütztes System, um die Energieversorgung großer Liegenschaften gestalten, planen und betreiben zu können. Grundlage bilden detaillierte Berechnungsmodelle aller Erzeugungseinheiten und Verbraucher. Eine modellprädiktive Regelung macht Vorhersagen für die Wärme- und Kältenetze sowie für die Bedarfe der Gebäude. Unter Berücksichtigung des Strombedarfs werden optimale Fahrweisen für alle Energiewandler prognostiziert, um eine möglichst hohe Nutzung regenerativer Energien zu erreichen. Ändern sich die Rahmenbedingungen, kann sich das Modell automatisiert anpassen. Das Tool wird in Zusammenarbeit mit dem Gebäude- und Liegenschaftsmanagement des Forschungszentrums bereits angewendet, aber auch noch weiterentwickelt.

Gebäudekomplex als netzdienliches Energie-Plus-Quartier

Der Neubau eines großen Wohn- und Geschäftskomplexes im bayerischen Geretsried weist aufgrund seiner Größe und Struktur bereits die Eigenschaften eines kleinen Quartiers auf. Durch die Kombination von Strom- und Wärmespeichern mit regenerativen Energieerzeugern und Kraft-Wärme-Kopplung wird dort eine Betriebsweise angestrebt, die möglichst viel der vor Ort erzeugten Energie direkt nutzt. Dr. Volker Stockinger von der Hochschule München stellte das Energiekonzept des Pilotprojekts und den Stand der Planungen vor. Dirk Weiß von der TU Dresden berichtete über die Möglichkeiten und Ergebnisse der thermischen Gebäudesimulation in diesem Vorhaben.

Einen neuartigen Ansatz im Projekt bildet die hybride Wärmebereitung für Heizung und Warmwasser. Hierdurch lassen sich die individuellen Temperaturansprüche der Nutzer bei der Warmwasserversorgung von der zentralen Energiebereitstellung entkoppeln und so ein Betrieb auf niedrigem Temperaturniveau sicherstellen. Zusätzlich lässt sich bedarfsweise Wärme direkt aus regenerativem Strom erzeugen (Power-to-Heat).

Kleine Kommunen bei der Energiewende mitnehmen

Kleineren, ländlich geprägten Gemeinden fehlt es oftmals an Wissen und an Ressourcen, übergreifende Wärme- und Energiekonzepte in eigener Regie zu erstellen. Häufig erkennen die Akteure vor Ort deshalb mögliche und bezahlbare Handlungsoptionen nicht. Um ihnen Ansatzpunkte für Energieeinsparungen, den effizienten Energieeinsatz und den Einbezug von erneuerbaren Energien aufzuzeigen, wird im Projekt „Transformation im ländlichen Raum – TRAIL“ eine softwaregestützte Planungs- und Entscheidungshilfe entwickelt. Ziel ist ein Werkzeug für den einfachen Einstieg in die Planung, das die jeweiligen Ausgangslagen, Schwerpunkte und Akteure berücksichtigt und schon im ersten Schritt belastbare Aussagen für die Umsetzung liefert. Über die Datengenauigkeit und den Erhebungsaufwand kann die Gemeinde je nach Erfordernis und Möglichkeit entscheiden. Die ermittelten Handlungsoptionen lassen sich anschließend bewerten und Folgeschritte festlegen. Dr. Olaf Schümann von der Thüringer Energie- und GreenTech-Agentur GmbH (ThEGA) stellte das geplante, mehrstufige Tool sowie die für seine Erprobung ausgewählten Pilotgemeinden vor.

Workshops

Den Schwerpunkt der Veranstaltung bildeten fünf parallele Workshops zu aktuellen Aspekten in Forschungsprojekten. Die Workshop-Moderatoren stellten die Ergebnisse zum Abschuss der Veranstaltung im Plenum vor.

(1) Partizipative Methoden in Bauvorhaben und Forschungsprojekten

Die Nutzerbeteiligung in Forschungsvorhaben hat unterschiedliche Facetten: Benötigt man Nutzerdaten für die Grundlagenermittlung? Sucht man ein Feedback der Anwender zu einem Softwaretool? Möchte man durch die Einbeziehung der Nutzer deren Verhalten beeinflussen? Partizipation erhöht in jedem Fall die Komplexität des Planungsprozesses und stellt eine Herausforderung für die Forscher dar, denn sie bringen nur selten Erfahrung in diesem Bereich mit. Wichtig ist, dass die Kommunikation auf Augenhöhe stattfindet. Dazu muss das für die jeweilige Akteursgruppe geeignete Format gefunden und so gestaltet werden, dass möglichst auch ein Nutzen für die Beteiligten entsteht. Und egal worum es geht, jede Partizipation hat auch ihre Grenzen. Es ist deshalb entscheidend, den Teilnehmerkreis und dessen Einflussmöglichkeiten klar festzulegen. Von vornherein sollte kommuniziert werden, dass nicht alle Interessen berücksichtigt werden können.

(2) Big Data, Little Data, No Data – zum Umgang mit großen Datenmengen

Daten bilden in der wissenschaftlichen Forschung die Grundlage für neue Erkenntnisse. Wenige Daten können dabei genauso wertvoll sein wie viele – sofern es die richtigen sind. Problematisch wird es, wenn keine Daten vorliegen, weil relevante Daten nicht gefunden werden können oder nicht verfügbar sind. Für Forscher stellt sich dementsprechend die Frage der Form, des Aufwands und der Kosten einer Datenerhebung. Welche Daten sind wichtig? Welche verfügbar? Welche Aussagekraft und welche Qualität haben sie? Immer wichtiger wird auch für Forscher das Thema Datenschutz. Während private Inhalte oftmals auf Social-Media-Plattformen bedenkenlos publiziert werden, gibt es bei der Erfassung anderer privater Daten große Vorbehalte. Das ist gerade in Forschungsprojekten zu spüren. Im Workshop entstanden deshalb verschiedene Ideen für die Datenbeschaffung, beispielsweise Gebäudedaten in einer Energieerklärung analog zur Steuererklärung abzufragen oder Daten auf freiwilliger Basis in Crowdsourcing-Projekten zu sammeln.

(3) Das Quartier als Stabilisierungsoption für das Gesamtenergiesystem

Wie können Quartiere netzdienlich werden? Ein zentraler und inzwischen vielerorts diskutierter Ansatz ist die Sektorkopplung. Mit diesem Konzept, das sich auch in Quartieren anwenden lässt, interagieren Strom- und Wärmesysteme mit dem Ziel, sich gegenseitig über flexible Nutzungs- und Speichermöglichkeiten zu stabilisieren. Doch es gibt vielfältige Hemmnisse: Das Energieversorgungssystem wird dadurch komplexer, und in der Planung sowie im Betrieb anspruchsvoller. Weiterhin sind die Bilanzgrenzen und die Methodik zur Bewertung der Netzdienlichkeit genau zu klären, und gleichfalls der Umgang mit den dabei anfallenden Daten unter Datenschutzgesichtspunkten. Außerdem fehlen immer noch einheitliche Standards für die technische Kommunikation im System. Denkbar wären hierfür Open-Source-Mantelprotokolle als gewerkeübergreifender Standard.

(4) Was macht ein Gebäude oder Quartier wirklich smart?

Die derzeit weiterentwickelte Fassung der EU-Gebäudeenergieeffizienzrichtlinie (EPBD) sieht die Einführung eines “Smart Readiness Indicators (SRI)” zur Bewertung des Gebäudes im Hinblick auf die Nutzungsmöglichkeiten von Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) und elektronischen Systemen vor. Mit IK-Technik können einzelne Gebäude und ganze Quartiere anpassungsfähig werden – sowohl an die Nutzeranforderungen als auch an die Energienetze. Derzeit wird an einer Methodik für den SRI gearbeitet. Es basiert auf einer Bewertungsmatrix zu Einflussbereichen (Mensch, Energie, Netz), Anwendungsbereichen (Heizen, Kühlen, Beleuchten etc.) und Funktionalitätslevel (Stufen für den Beitrag zur Smartness). Die Methode wurde im Workshop anhand konkreter Pilotprojekte kritisch überprüft und diskutiert.

(5) Zukunftsfähige Energieversorgung

Bei dem Ziel, eine zukunftsfähige Energieversorgung zu entwickeln, hat die Dynamik der verschiedenen Rahmenbedingungen in Gesellschaft, Wirtschaft und Technik großen Einfluss. Deren tatsächlicher Verlauf lässt sich nicht exakt vorhersagen. Gleichzeitig bilden die Regularien, innerhalb derer geforscht wird, immer nur den etablierten Zustand ab. Um zukünftigen Entwicklungen gegenüber offen zu bleiben, ist deshalb eine Diversität der Lösungsansätze wichtig. Die Etablierung von CO2 als Zielgröße ermöglicht mehr Technologieoffenheit.

Als Prüfstein für zukunftsfähige Konzepte sollte in der Forschung auf die Mulitiplikatoren-Wirkung gesetzt werden. Isolierte Lösungen nützen wenig. Sie müssen anschlussfähig sein und sich integrieren lassen. Wenn eine gute Lösung gefunden wurde, geht es darum, sie in verschiedenen Anwendungsfällen zu demonstrieren, ihre Übertragbarkeit und Wirtschaftlichkeit nachzuweisen und sie dadurch schneller zu verbreiten. Dabei spielt auch die interdisziplinäre Zusammenarbeit und die frühe Einbeziehung von Praktikern eine wichtige Rolle. Insgesamt muss die Kommunikation gestärkt werden.

Ergebnisdokumentation

In Kürze wird auf dieser Webseite ein ausführlicher Veranstaltungsbericht mit Ergebnisdokumentation erscheinen.

Förderkennzeichen: 03ET1417A, 03ET1417B, 03ET1417C, 03ET1417D
Schlagworte:

Letzte Aktualisierung: 8. Mai 2018

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