Die Energiewende ist eins der zentralen Themen unserer Zeit. Gelingen kann sie mit Hilfe der smarten und effizienten Nutzung von Ressourcen. Großes Potential liegt dabei im Bereich von Bauen und Wohnen - beispielsweise durch ein cleveres Energiemanagement ganzer Quartiere.
Das von der hochschule 21 mitinitiierte Forschungsprojekt „Energiewendedienlicher Quartiersbetrieb durch gemeinschaftliche Flexibilitätskoordination“ (EnQuaFlex), welches in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg im Breisgau, dem RWTH Aachen Institute for Energy Efficient Buildings and Indoor Climate (EBC) sowie der Synavision GmbH aus Bielefeld gemeinschaftlich durchgeführt wird, setzt genau an dieser Stelle an.
Ziel ist es, ein ganzheitliches Quartier-Energiemanagementsystem zu entwickeln, zu implementieren und die Ergebnisse auszuwerten. Dabei übernimmt die Hochschule die Verbundkoordination und die Projektleitung. Als Industriepartner sind die Green Planet Energy eG (GPE), Abteilung Energiesysteme und Technologische Entwicklung aus Hamburg und die Viebrockhaus AG dabei.Innovationsort ist die SmartCity der Firma Viebrockhaus in Harsefeld.
Foto: Die Projektpartner beim offiziellen Projektauftakt im Februar 2024 in Harsefeld (v.li.): Prof. Dr.-Ing. Nicolei Beckmann, hs21, Dr.-Ing. Elena Paul, Viebrockhaus AG, Mats Bednarczyk, Green Planet Energy eG, Susanne Karrasch, Viebrockhaus AG, Dr. Isabell Schwenkert, synavision GmbH, Nicole Koczorek, RWTH Aachen, Paul-Levin Siedentopf, synavision GmbH, Karina Witten, hs21, Arne Surmann, Fraunhofer ISE und Laura Maier, RWTH Aachen.
Mehr Flexibilität im Energiesystem erforderlich
Der große Ausbau und Einsatz von erneuerbaren Energien (EE) fordert durch die wetterbedingte schwankende Einspeisung eine hohe Flexibilität im Energiesystem. Der intelligente Zusammenschluss von dezentralen EE-Erzeugungsanlagen, steuerbaren Verbrauchseinheiten und zentralen Speichertechnologien innerhalb von Wohnquartieren ermöglicht die Erschließung von Flexibilitätspotenzialen und kann zum Ausgleich von Lastspitzen in den Sektoren Strom, Wärme, Mobilität und Power-to-X beitragen.
Die SmartCity der Firma Viebrockhaus bietet die einmalige Möglichkeit, unterschiedliche Anlagetechnologien hinsichtlich energiewende-, netz- und quartiersdienlicher Betriebsführung unter realen Nutzungsbedingungen auf Verteilnetz-, Quartiers- und Hausebene zu betrachten. Mit den Erkenntnissen soll ein Lastmanagement implementiert werden, welches das lokale Quartier, aber auch das Gesamtenergiesystem heute sowie in Zukunft optimiert.
Energiegemeinschaften sind „energiewendedienlich“
„Eine große Herausforderung der Energiewende hin zum größtmöglichen Einsatz von Erneuerbaren Energien wird die Stabilisierung des Stromnetzes und damit die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit sein. Dafür müssen wir die volatilen Energien aus den erneuerbaren Energieerzeugungseinheiten mithilfe von flexiblen Energiegemeinschaften ausgleichen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Nicolei Beckmann, Leiter des dualen Studiengangs Ingenieurwesen Gebäudetechnik an der hochschule 21. Innerhalb des Forschungsprojektes werden die Energieströme vom Endverbraucher bzw. Energieerzeuger bis hin zum Netzübergabepunkt analysiert, simuliert und optimiert. Eine energiewendedienliche Betriebsführung soll erzielt werden. Damit erweitere sich das Betrachtungsfeld über die Grenzen des Harsefelder Quartiers hinaus und könne zu einer skalierbaren Blaupause für zukünftige Quartiere werden, so Professor Beckmann.
Ein weiteres Vorhaben im Projekt ist es, die Wechselwirkungen auf die Bewohner:innen des Quartiers zu untersuchen. Dabei werden die Gebäudetechnologien im Einzelnen, deren intelligentes Zusammenwirken mittels eines agentenbasierten Energiemanagements auf Quartiersebene sowie das Verhalten der verschiedenen Nutzergruppen analysiert. „Das Nutzerverhalten ist sehr individuell und weicht in der Regel von den theoretischen Annahmen ab. In Harsefeld haben wir die Möglichkeit das Nutzerverhalten unter realen Bedingungen in die Forschung mit einzubeziehen“ erklärt Karina Witten, Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der hs21 und Projektkoordinatorin EnQuaFlex.
Das Forschungsprojekt hat eine geplante Laufzeit von drei Jahren und wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms „Innovationen für die Energiewende“ durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.