Querdenken und neue Wege gehen: In der Forschung werden innovative Ideen gefördert und spannende Projekte ermöglicht. Der Erfolg dafür ist eine wissenschaftlich fundierte Basis. Bevor es ins Detail geht, sind grundlegende Entscheidungen zu treffen. Diese grundlegenden Entscheidungen hat auch das Zukunftslabor Energie getroffen und damit das Fundament für das erste Teilprojekt gelegt.
In dem Teilprojekt „Erforschung von IKT-Abhängigkeiten in Quartiersversorgungssystemen“ (weitere Infos) geht es um Informations- und Kommunikationstechnologien und die Energieversorgungsinfrastruktur in digitalisierten Wohnquartieren. Die ersten Ergebnisse präsentierten die Forscher*innen des Zukunftslabors Energie am 18.08.2020 bei ihrem digitalen Meilensteintreffen. Insgesamt 13 Wissenschaftler*innen von sieben verschiedenen Einrichtungen waren daran beteiligt.
Um die IKT-Abhängigkeiten in Quartiersversorgungssystemen untersuchen zu können, wurden zunächst relevante Quartiere ausgesucht und analysiert. Dabei stellten sich die Forscher*innen die Frage, wie Wohnquartiere in Zukunft ausgeprägt sein werden, um für das Forschungsvorhaben aufschlussreiche Erkenntnisse zu liefern. Sie entschieden sich dafür, sowohl Wohnquartiere als auch Mischquartiere zu untersuchen, um die Energieversorgung für private und gewerbliche Zwecke analysieren zu können. Außerdem haben sie Quartiere identifiziert, die sich abstrahieren und später generalisieren lassen. Im Zukunftslabor Energie werden die Forscher*innen die Quartiere ENaQ, das Quarree100 und das Quartier Am Ölper Berge näher untersuchen.
Um den Aufbau und die Besonderheiten der Quartiere strukturieren zu können, entwickelten die Wissenschaftler*innen anschließend sogenannte Quartierssteckbriefe. Diese Steckbriefe beschreiben sowohl die Eigenschaften des Quartiers (Anzahl, Art und Nutzung der Gebäude), als auch die Struktur der Bewohner*innen (soziodemografische Merkmale, Mobilitätsbedürfnisse, Energiebedarfe).
Mit der Auswahl der Quartiere konnten die Forscher*innen relevante Versorgungsszenarien erstellen. Ein Versorgungsszenario bildet unterschiedliche Möglichkeiten zur Energieversorgung ab. Dazu zählen unter anderem die Energiequellen (z. B. Photovoltaik, Windkraft, Biomasseanlage, Wärmepumpe), die Verteilungsstruktur der Energien (z. B. Fern-/Nahwärme, öffentliches Stromnetz, Gasnetz), die IKT-Infrastruktur und -Komponenten (z. B. Messkonzept, Kommunikationsnetz) sowie die E-Mobilitäts-Infrastruktur (z. B. Ladesäulen, Flottenbetreiber im Quartier, Park-/Lade-Konzepte) im Quartier. Die grundlegende Frage bei der Erstellung der Szenarien ist: Welche Aspekte im Versorgungssystem führen zu mehr Effizienz, Stabilität und Effektivität des Systems?
Damit wir unterschiedliche Zusammenhänge und Komponenten beleuchten können, haben wir für jedes Quartier mehrere Szenarien erstellt. So können wir kritische Wechselwirkungen und Konflikte, Herausforderungen und Risiken zwischen IKT- und Versorgungsinfrastruktur umfangreich betrachten. Die Erkenntnisse werden es ermöglichen, fundierte Aussagen über unterschiedliche Varianten digitalisierter Energiesystemen zu treffen und Migrationspfade zu identifizieren. Dies ist auch für die Politik ein entscheidender Hinweis, um beispielsweise über Förderungen erneuerbarer Energien zu beraten.
Je nach Erkenntnisstand behalten sich die Forscher*innen vor, die Szenarien anzupassen bzw. zu erweitern. Sollten die realen Quartiere Forschungsfragen offenlassen, wird das Zukunftslabor auch mit fiktiven Quartieren arbeiten und diese modellieren.
Nachdem die Quartiere ausgewählt und die Versorgungsszenarien festgelegt wurden, wird sich das Zukunftslabor Energie im nächsten Schritt mit der Simulation der Szenarien beschäftigen. Hierfür werden unterschiedlichen Modellierungs-Tools der beteiligten Einrichtungen miteinander verglichen. In einem internen Hackathon werden die Forscher*innen erarbeiten, welche Tools einsetzbar sind und welche miteinander kombiniert werden können.
