Fraunhofer IEE bündelt Lösungen für die Energiewende in Städten und Quartieren
Städte sind für das Gros der CO2-Emissionen verantwortlich. Mit ihrer
komplexen Infrastruktur und dem hohen Energiebedarf bieten sie zugleich
auch große Chancen für die Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen. Das
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
bündelt nun mit Abschluss der Aufbauphase des Forschungsschwerpunkts
»Energiesystem Stadt« seine Beratungsangebote und Werkzeuge für die urbane
Energiewende. Der Fokus liegt auf der Verzahnung von technologischen,
ökonomischen und planerischen Aspekten und einer zentralen Anlaufstelle
für Kommunen, Immobilienwirtschaft, Versorger, Industrie und Planer. Am 9.
Dezember 2021 findet dazu eine Expert-Web-Session statt.
»Städte bergen enorm große Potenziale für Klimaschutzmaßnahmen, da sich
hier bei Energieeffizienz und -erzeugung zahllose Synergieeffekte
herbeiführen lassen«, sagt Dr. Dietrich Schmidt, Abteilungsleiter
Thermische Energiesystemtechnik beim Fraunhofer IEE in Kassel. »Als
erfahrener Partner aus der Wissenschaft unterstützen wir die Akteure,
diese Chancen zu nutzen: Mit unseren im Forschungsschwerpunkt
»Energiesystem Stadt« entwickelten und in der Praxis erprobten Angeboten
helfen wir ihnen dabei, integrierte Systeme für eine klimafreundliche
Energieversorgung aufzubauen.«
Das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Kunst hat das Fraunhofer
IEE beim Aufbau des Kompetenzfeldes »Energiesystem Stadt« in den
vergangenen drei Jahren mit insgesamt sechs Millionen Euro gefördert.
Im Rahmen dieses Schwerpunktthemas haben die Fraunhofer-Forscher
zahlreiche Projekte im Bereich der urbanen Energiewende erfolgreich
umgesetzt – von Potenzialanalysen über die technische und wirtschaftliche
Konzeption zeitgemäßer Versorgungssysteme und -angebote bis hin zur
betrieblichen und ökonomischen Optimierung bestehender Infrastrukturen.
Mit diesen Kompetenzen und Erfahrungen liefern die Kasseler Fraunhofer-
Forscher Lösungen und Instrumente für die unterschiedlichsten
Aufgabenstellungen in Quartieren, Städten und Ballungszentren.
Werkzeugkasten für die urbane Energiewende
Die Transformation städtischer Energiesysteme beginnt mit der Definition
des Bilanzraumes sowie der Ziele. Dann erfolgt das Erfassen des Status
Quo. Auf dieser Basis werden Geschäftsmodelle entwickelt, Szenarien
simuliert und die Umsetzung geplant. Das Vorhaben wird realisiert und ein
Monitoring etabliert. Über den laufenden Vergleich der erhobenen Werte mit
den zuvor festgelegten Sollwerten lässt sich im Nachgang gewährleisten,
dass die eingangs definierten Ziele in der Praxis zuverlässig erreicht
werden.
In allen Schritten dieses Prozesses stehen die Fraunhofer-Experten den
Projektverantwortlichen als kompetente Berater zur Seite. Für die
Umsetzung bietet das Fraunhofer IEE eine Vielzahl aufgabenspezifischer
Werkzeuge – etwa InvestSCOPE für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit
unterschiedlicher Transformationspfade, EnergyANTS für die zeitliche und
räumliche Simulation von Energiesystemen, EnergyPilot für
Energiemanagement und Betriebsoptimierung, Pandaplan für Detailplanung und
Betrieb von Strom-, Gas- und Wassernetzen, beeDIP für die Netzführung oder
EnergyConnect für Virtuelle Kraftwerke.
Planung der Wärmeversorgung von Quartieren und Städten
Einen besonderen Stellenwert im Werkzeugkasten des Fraunhofer IEE hat EQ
-City, ein Instrumentenbündel für die Planung der Wärmeversorgung von
Quartieren und Städten. Mit EQ-City können kommunale Experten, Versorger
oder Planer verschiedene zentrale wie dezentrale Versorgungskonzepte
vergleichen und bewerten, sowie direkt eine Auswertung zur Vorlage bei
Entscheidungsträgern erhalten Ebenso ermöglicht die Lösung eine einfache
und effiziente Vorplanung speziell von leitungsgebundenen Systemen für die
Wärmeversorgung.
So unterstützt EQ-City die Experten unter anderem bei der
Wärmebedarfsermittlung von Neubau- und Bestandsquartieren sowie bei der
Auslegung der leitungsgebundenen Wärmeversorgung oder von Einzellösungen
mit Speichern und Technologien der Sektorenkopplung. Des Weiteren lassen
sich mit EQ-City Energieflüsse und Umweltfaktoren bilanzieren und
bewerten, umfassende Wirtschaftlichkeitsanalysen vornehmen und mittels
detaillierter Nutzwertanalysen Systemvergleiche durchführen.
Experimentierfeld für die Fern- und Nahwärme
Mit dem District LAB bietet das Fraunhofer IEE zudem Netzbetreibern,
Versorgern, Systemplanern und Komponenten-Herstellern umfangreiche
Experimentier- und Testmöglichkeiten für die leitungsgebundene
Wärmeversorgung. Mit Unterstützung der Fraunhofer-Forscher können sie hier
Lösungen, Produkte und Betriebsmodelle experimentell entwickeln,
untersuchen und validieren.
»Im Kern besteht das District LAB aus einem flexiblen Testnetz mit
angeschlossenen Versuchs- und Prüfständen für Quartiers-Wärmeerzeuger
sowie einer Teststrecke für Experimente mit Rohrleitungen. Durch mehrere
Hardware-in-the-Loop-Einheiten sowie ein digitales Leit- und
Regelungssystem lassen sich die Betriebszustände zu jedem Zeitpunkt exakt
einstellen und messtechnisch erfassen«, erläutert Dr. Anna Kallert,
Abteilungsleiterin Thermische Energiesystemtechnik.
Kommunikation und Kollaboration
Eine zentrale Voraussetzung für das Gelingen einer urbanen Energiewende
ist, alle relevanten Akteure eng in die Diskussions- und
Entscheidungsprozesse einzubinden. Deshalb legt das Fraunhofer IEE in der
Prozessbegleitung besonderes Augenmerk auf die planerischen und
kommunikativen Aspekte der Transformation: Ein geführter
Entscheidungsprozess und innovative, erprobte Kommunikations- und
Kollaborationsformate wie zum Beispiel Decision Theater machen es möglich,
gemeinsam bessere Entscheidungen zu treffen.
