23.08.2021
Welche nachhaltigen Technologien lohnen sich für ein Wohngebäude? Wie wirkt sich die Kombination mehrere Technologien aufeinander aus? Diese Fragen beschäftigen Hauseigentümer*innen, Vermieter*innen und Unternehmen, die die Energieversorgung ihrer Gebäudes nachhaltig und wirtschaftlich rentabel gestalten möchten. Hierbei hilft das kostenlose open access Online-Tool NESSI (Nano Energy System Simulator), welches Wissenschaftler*innen der der Leibniz Universität Hannover (Institut für Wirtschaftsinformatik) seit 2019 entwickeln. Es ermöglicht, die ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen eines individuellen Energiesystems zu quantifizieren und so ein nachhaltiges Energiesystem für Neubauten und Bestandsgebäude zu identifizieren.
Bisher war die Software nur auf den Servern des Instituts zugänglich. Nun haben die Wissenschaftler*innen, die auch am Zukunftslabor Energie beteiligt sind, eine open access Web-Version von NESSI entwickelt. Dadurch wird das Tool auch für die breite Öffentlichkeit zugänglich. NESSI ermöglicht nicht nur die Simulation von Energiegewinnung und -verbrauch, sondern auch von Investitionen, Kosten und Treibhausgasemissionen. Durch das optionale Anlegen eines Benutzerkontos können Ergebnisse gespeichert und auch miteinander verglichen werden.
Um die Web-Version zu ermöglichen, mussten die Wissenschaftler*innen das Programm in eine webfähige Programmiersprache übersetzen. Nach einem Vergleich mehrerer Sprachen entschied sich das Entwicklerteam für die Programmiersprache Python. Sie bietet viele Möglichkeiten im Bereich Data Science und ist im wissenschaftlichen Bereich etabliert, wodurch die Wissenschaftler*innen auf vorhandenes Knowhow zurückgreifen konnten. Außerdem ist das Web-Framework Django Python-basiert, welches die Entwickler*innen nutzen. Ein Framework ist das Grundgerüst für die Programmierung, das Funktionalitäten und Strukturen vorgibt.
Das Team arbeitete von Februar bis Juli 2021 daran, NESSI von Matlab nach Python zu migrieren. In diesem Zuge gestalteten sie auch die Benutzeroberfläche neu, um die Bedienung für die User intuitiv und angenehmer zu machen. Das Tool ermöglicht aktuell die Simulation verschiedener Energietechnologien (z. B. Photovoltaikanlage, Solarthermieanlage, Wärmenetzanschluss) in Wohnhäusern und Gewerbegebäuden inkl. Elektromobilität. NESSI ist sowohl auf Deutsch als auch auf Englisch mit allen gängigen Web-Browsern verfügbar unter diesem Link.
Nach der Veröffentlichung der NESSI Web-Version wird diese derzeit mit vielen Test Usern getestet. Das Feedback wird von den Wissenschaftler*innen ausgewertet, um den Nutzen und Erfolg zu messen und mögliche Weiterentwicklungen zu analysieren. Eine Modifizierung ist bereits geplant: NESSI soll auch Simulationen in Quartieren ermöglichen, sodass die Energieversorgung einzelner Häuser zusammen betrachtet und Synergien analysiert werden können.
Sarah Eckhoff (Leibniz Universität Hannover, Institut für Wirtschaftsinformatik) war als Projektleiterin für die Entwicklung der Web-Version verantwortlich und berichtet über ihre Erfahrungen:
Die Sicherheit der Daten unserer User und Datenschutz stehen an oberster Stelle. Deshalb war die richtige Umsetzung des User Logins eine zentrale Herausforderung. Außerdem mussten wir für die Web-Entwicklung neben Python auch HTML, CSS und Javascript verwenden, was in der kurzen Zeit sehr ambitioniert war. Die Zusammenarbeit in unserem Team hat aber super funktioniert und wir konnten viele wertvolle Erfahrungen sammeln
Insbesondere die Erkenntnisse aus der Frontend-Entwicklung werden die Wissenschaftler*innen in die Arbeit des Zukunftslabors Energie einfließen lassen, wenn es um die Visualisierung von Simulationsergebnissen geht. Das Frontend ist die visuelle Darstellung einer Website – die Benutzeroberfläche.
NESSI ist bereits Bestandteil zweier Publikation (Transformation to Sustainable Building Energy Systems: A Decision Support System sowie Decision Support for Optimal Investments in Building Energy Systems) und wird demnächst auf Veranstaltungen präsentiert, wie z. B. beim November der Wissenschaft der Stadt Hannover. Fragen zu NESSI beantwortet das Team unter nessi@iwi.uni-hannover.de.
