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Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: innogy SE, Abteilung AGT-EN, Dr. Philipp Werdelmann
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 8.566.910 €
Förderkennzeichen: 03EWR010A
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - E.ON Energy Research Center - Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 3.661.760 €
Förderkennzeichen: 03EWR010B
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: Stadt Essen - Stabstelle Grüne Hauptstadt Agentur
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 372.170 €
Förderkennzeichen: 03EWR010C
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: OFB Projektentwicklung GmbH - Niederlassung Düsseldorf
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 1.125.120 €
Förderkennzeichen: 03EWR010D
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 2.260.110 €
Förderkennzeichen: 03EWR010E
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: Verbandsgemeindeverwaltung Kaisersesch
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 472.826 €
Förderkennzeichen: 03EWR010F
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: gridX GmbH
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 2.084.060 €
Förderkennzeichen: 03EWR010G
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: Stadt Bedburg - Fachdienst 5 - Stadtplanung, Bauordnung, Wirtschaftsförderung
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 532.896 €
Förderkennzeichen: 03EWR010I
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:
Kurztitel: Reallabor:SmartQuart
Ausführende Stelle: Viessmann Werke Allendorf GmbH
Laufzeit: 01/2020 bis 12/2024
Bewilligte Summe: 1.557.450 €
Förderkennzeichen: 03EWR010J
Themen: Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte
Innovation: Demonstration energieoptimierter Quartiere für eine dezentrale Energie- und Wärmewende auf Quartiersebene
Schlagworte:

Quintessenz

  • Dezentrale Sektorenkopplung auf kommunaler Ebene durch Aggregation vieler einzelner Anlagen in drei unterschiedlich strukturierten Quartieren sowohl im ländlichen als auch städtischen Raum
  • Entwicklung ganzheitlicher Konzepte vor dem Hintergrund des Strukturwandels im Rheinischen Revier
  • Systemische Integration vieler Einzelmodule zur Optimierung von Energieflüssen auf Quartiersebene
  • Demonstration mit verschiedenen Energieträgern und energetischer Infrastrukturen in den drei Quartieren Bedburg-Kaster, Kaisersesch und Essen Literaturquartier
  • Bedburg-Kaster: Neubaugebiet mit entsprechender Erzeugerstruktur
  • Verbandsgemeinde Kaisersesch: Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur
  • Essen Literaturquartier: Hochverdichtetes städtisches Gebiet mit einer Abhängigkeit vom Energieimport von regenerativer Energie
  • Integration von IKT- und Smart-Grid Technologien (Netzsteuerung, -automatisierung) mit Aufbau einer digitalen Austausch-Plattform innerhalb und zwischen den Quartieren
  • Einbeziehung aller relevanten Akteure: Bürger, Kommunen, Planer, Versorger und Verteilnetzbetreiber

Projektkontext

Im Juli 2019 hat Bundesminister Altmaier die 20 Gewinner im Ideenwettbewerb „Reallabore der Energiewende“ verkündet. Mit SmartQuart geht das erste ausgewählte Konsortium an den Start. Die „Reallabore der Energiewende“ bringen innovative Technologien in die Anwendung und erproben sie im industriellen Maßstab und unter realen Bedingungen.

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende im Quartiersmaßstab umzusetzen und Quartiere zu 100% mit erneuerbaren Energien zu versorgen, ist heute bereits technisch möglich. Dazu müssen zum einen die erforderlichen Anlagen und Geräte auf energiesparende Technologien umgerüstet werden. Zum anderen müssen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) integriert werden, um die verschiedenen Systeme intelligent miteinander zu verknüpfen. IKT und Smart-Grid Technologien verbessern die Netzsteuerung und  automatisierung und sorgen für Sicherheit, Belastbarkeit und Betriebseffizienz. Die Integration dieser Technologien ist erforderlich, da Netz und Erzeugung zunehmend dezentral organisiert sind. Die Verteilnetzebene wird vermehrt beansprucht. Damit dieses Zusammenspiel funktioniert, ist eine systemische Betrachtungsweise erforderlich.

Da die Energie vermehrt lokal und von mehreren Einzelanlagen erzeugt wird, treten auch zusätzliche Akteure auf: Kommunen, Bürger, Gewerbe- und Industriebetriebe. Diese müssen bei Entscheidungen berücksichtigt und einbezogen werden. Neue Infrastruktur-, Geschäfts- und Partnerschaftsmodelle schaffen den hierfür erforderlichen Rahmen.

Bestandteile und Ziele des Projekts SmartQuart.

Bestandteile und Ziele des Projekts SmartQuart.

© innogy SE

Innovation

Ein Ziel des Projektes ist es, die Energieflüsse in den Quartieren intelligent zu optimieren.  Die lokale Energienutzung soll erhöht und gleichzeitig das überlagerte Netz durch Reduzierung der vertikalen Leistungsflüsse entlastet werden. Dazu werden Anlagen innerhalb und zwischen den Quartieren aggregiert und genutzt, das heißt es kommt zur systemischen Integration vieler Einzellösungen im Verbund. Auf diese Weise können bisher nicht ausgeschöpfte Synergien zwischen bereits existierenden Einzelanlagen genutzt werden. Einzelne Lösungen wie Pufferspeicher, Anlagen zur Sektorenkopplung, Mobilität und ein quartierinternes Lastmanagement (Demand-Side-Management) tragen ebenfalls zum Projektziel bei.

Energieflüsse digital steuern

Unterstützt wird dies unter anderem durch ein digitales Quartiersmanagement sowie durch eine zentrale Steuereinheit zur optimalen Steuerung des Quartiers. Mit softwarebasierten Optimierungsprogrammen auf dezentralen Plattformen können die Projektpartner Effizienzen im Verbundsystem, Lastverschiebungen oder Erzeugungsmanagement, in den Quartieren identifizieren. Auf diese Weise können Systemdienstleistungen für vorgelagerte Netzebenen übernommen werden.

Praxis-Check vor Ort

Im Projekt SmartQuart ist es möglich, Potentiale von EE-Technologien unter realen Bedingungen zu prüfen. Dabei können die verschiedenen Interessen der Nutzer, Kommunen, Planer und Betreiber berücksichtigt werden. So können etwa Anwender den Komfort oder den Nutzwert bewerten. Kommunen und Planer schätzen die Realisierbarkeit und das Investitions- und Planungsrisiko ein. Die Betreiber beurteilen das Geschäftsmodell und das Betreiberrisiko.

Ziel: Nachhaltige Wasserstoff-Infrastruktur

Des Weiteren wird im Rahmen von SmartQuart auf Quartiersebene in der Verbandsgemeinde Kaisersesch eine nachhaltige Wasserstoffinfrastruktur aufgebaut. Dazu zählen ein wasserstoffbasiertes Microgrid mit der Demonstration der gesamten Wertschöpfungskette von regenerativer Energie in den Sektoren Wärme, Strom, Mobilität und Industrie. In Bedburg und Essen Literaturquartier stellen Wind- und PV-Anlagen in räumlicher Nähe den erneuerbaren Strom entweder direkt zur Wärme- und Stromversorgung bereit. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Teilmengen des erzeugten H₂ mittels der neuartigen LOHC-Technologie zu transportieren oder langfristig zu speichern. Daneben verteilen reine H₂-Leitungen den Wasserstoff an Endanwender in den Sektoren Wärme, Strom und Mobilität.

Die Quartiere Bedburg-Kaster, Kaisersesch und Essen Literaturquartier haben unterschiedliche Forschungsschwerpunkte (siehe Abbildung).

Die Quartiere Bedburg-Kaster, Kaisersesch und Essen Literaturquartier haben unterschiedliche Forschungsschwerpunkte.

© innogy SE

Die drei Quartiere im Profil

Bedburg-Kaster

Das Quartier ist ein energieoptimiertes Neubaugebiet. Hier geht es darum, ein bürgernahes, energieautarkes, digitales und regeneratives Energieversorgungssystem zu installieren. Zusätzlich soll es ein innovatives Nutzer- und Betreibermodell im vom Strukturwandel geprägten Rheinischen Braunkohlerevier geben. Elektrische Energie wird vor Ort im Windpark und von PV-Anlagen erzeugt, zusätzlich benötigter Residualstrom wird als „Grünstrom“ zugekauft. Zusätzlich kommen LowGWP-Wärmepumpen sowie LowEx-Netze zum Einsatz. Weitere Themen in diesem Quartier: Digitales Quartiersmanagement, Batteriespeicher sowie ein Mobilitätskonzept.  
Geographische Lage Rhein-Erft Kreis, NRW
Fläche 58.489m²
Nutzung Wohngebiet mit 150 Wohneinheiten

Kaisersesch

Hier soll die Dekarbonisierung und Steigerung der Eigenversorgungsquote durch Sektorenkopplung und den Aufbau einer nachhaltigen H2-Infrastruktur erreicht werden. Hierzu zählen eine H2-Tankstelle und 100%-H2-Heizgeräte. Es entsteht ein wasserstoffbasiertes Microgrid. Wind- und PV-Anlagen liefern erneuerbaren Strom zum Verbrauch oder zur Wasserstoffproduktion. Weitere Themen im Quartier: Speicherung mittels LOHC-Technologie, Versorgung eines lokalen Klärwerks mit bei der Wasserelektrolyse anfallender Abwärme..  
Geographische Lage Landkreis Cochem-Zell, Rheinland-Pfalz
Fläche 504.000m²
Nutzung Gewerbliche und industrielle Nutzung

Essen Literaturquartier

Hier handelt es sich um ein hochverdichtetes großstädtisches Quartier. Entwickelt werden ein Wohngebiet, Kleingewerbe, Büro- und Hotelgebäude. In diesem Quartier werden unter anderem Hybrid-PV-Anlagen errichtet sowie eine Ladeinfrastruktur. Zudem ist eine Wohnanlage mit LowEx-Wärmekonzept inklusive LowEx-Arealspeicher geplant. Weitere Themen sind: intelligente Quartierssteuerung, Brennstoffzellen, H2-Infrastruktur mit reinem Wasserstoff.  
Geographische Lage Essen, NRW
Fläche 16.000m²
Nutzung Großstadt; Mischnutzung (Industrie und Haushalte)

Letzte Aktualisierung: 6. Februar 2020

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