13.05.2021
Informations- und Kommunikationstechnologien sind zentrale Bestandteile bei der Erzeugung von regenerativen Energien. Im diesem Kontext, hat das Zukunftslabor Energie zuvor seine Forschung in sechs Anwendungsfällen gebündelt. Aufbauend auf den Anwendungsfällen und den Quartiersbeschreibungen erstellten die Wissenschaftler*innen Szenarien für die zukünftige Energieversorgung aller drei Quartiere. Um einen Eindruck der Szenarien zu erhalten, wird hier beispielhaft das Quartier „Am Ölper Berge“ dargestellt. Zunächst analysierten die Wissenschaftler*innen den aktuellen Stand der Energieversorgung. Das Quartier „Am Ölper Berge“ wird über das lokale Energieversorgungsunternehmen mit Strom und Wärme versorgt. Die Verteilung der Wärme erfolgt über ein Fernwärmenetz, das größtenteils auch die Warmwasserbereitung deckt. Der Strom wird über das regionale Stromnetz verteilt. Diese Art der Energieversorgung kann in der Zukunft geändert werden: Für das Quartier „Am Ölper Berge“ entwickelten die Wissenschaftler*innen drei Szenarien: Im ersten Szenario wird die Wärmeerzeugung beim Energieversorger durch eine zentrale Wärmepumpe für das Quartier erweitert. Die Nutzung industrieller Abwärme reduziert entsprechend den Einsatz fossiler Energieträger. Stromseitig werden freie Flächen im Quartier für die Erzeugung von Solarstrom genutzt. Ein Energie-Management-System ermöglicht die Verwendung des zum Teil dezentral erzeugten Stroms und die Reduzierung von Lastspitzen.
Weitere Optimierungen des Energiesystems werden im zweiten Szenario für das Quartier „Am Ölper Berge“ dargestellt: Hier wird die Erzeugung von Strom und Wärme durch Brennstoffzellen ergänzt. Darüber hinaus werden durch die Verfeuerung von Biomasse weitere Anteile an Wärme regenerativ bereitgestellt. Ergänzend zu der zentralen netzgebundenen Energiebereitstellung werden im Quartier über die Integration von Solarthemie- und Photovoltaikanlagen Wärme- und Strom erzeugt. Speicher sollen eine Nutzung der dezentral erzeugten Energie in den Gebäuden ermöglichen und zur Lastspitzenreduzierung beitragen. Das stromseitige Energiemanagement gehört auch in diesem Szenario zur Ausstattung der Gebäude und soll zur intelligenten Verwendung des dezentral erzeugten Stroms und Netzentlastung beitragen.
Schließlich zeigt das dritte Szenario ein Versorgungskonzept, wie es ab 2050 zur Einhaltung der Klimaschutzziele flächendeckend angewandt werden könnte: Die Kraft-Wärme-Kopplung wird vollständig über Brennstoffzellen abgedeckt. Zusätzlich erfolgt die Wärmeversorgung durch die Nutzung lokaler Wärmequellen. Mit dezentralen Wärmepumpen wird weitere Wärme bereitgestellt. Über den Transfer von Wärme zwischen Industrie- und Wohnnutzung bzw. die Abwärmenutzung aus der Industrie wird der fossile Energiebedarf auf ein Minimum reduziert mit der Perspektive, vollständig darauf verzichten zu können. Der Erzeugung, Speicherung und Nutzung des regenerativ bzw. wasserstoffseitig erzeugten Stroms wird über ein zentrales sowie ein dezentrales E-Management-System gesteuert. Durch Ertragsprognosen und Nutzung lokaler und mobiler Energiespeicher (Elektroautos) wird der Eigenverbrauch maximiert. Diese Szenarien zeigen, wie die Energieversorgung in Schritten angepasst und zunehmend erneuerbare Energiequellen in ein Quartier integriert werden können. Solche Szenarien erstellen die Wissenschaftler*innen ebenfalls für die Quartiere „ENaQ“ und „Rüsdorfer Kamp“.
Die detaillierte Beschreibung dieser Versorgungsszenarien ist im weiteren Verlauf wichtig für die Modellierung der verschiedenen Energieversorgungstechnologien und das IKT-System. Dazu zählen z. B. PV-Anlagen, Batteriespeicher, Ladesäulen und Wärmepumpen, sowie Messgeräte und Überwachungssysteme. Diese Komponenten werden digital abgebildet und in einer darauffolgenden Simulation miteinander vernetzt, sodass die Wissenschaftler*innen Wechselwirkungen und Abhängigkeiten identifizieren können.
Neben der Untersuchung von IKT-Abhängigkeiten in Energiequartieren wird das Zukunftslabor im Laufe des Projekts eine web-basierte Wissensplattform erstellen, um die Forschungsergebnisse zu veröffentlichen und die Erforschung digitalisierter Energiesysteme voranzutreiben. Die Plattform soll damit einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Ergebnissicherung, Transfer, Anschlussfähigkeit des Zukunftslabors sowie Transparenz für einen Dialog mit der Gesellschaft ermöglichen.
Um die Ansprüche unserer Stakeholder an die kollaborative Forschungsplattform zu ermitteln, werden wir Interviews durchführen. Dafür haben wir bereits Gesprächspartner*innen u. a. aus der Energieforschung, dem Elektrofachhandwerk und der IKT-Komponentenherstellung gewinnen können. Auf Basis der Erkenntnisse werden wir dann ein Konzept für die Plattform erstellen, die der Energieforschung und Energiewirtschaft in Niedersachsen dienen wird.
