Energieforschung_E4Q

Einbindung erneuerbarer Energien in die Energieversorgung vernetzter Quartiere

Motivation

Die effiziente Einbindung erneuerbarer Energieträger in die Versorgung von Gebäuden mit Wärme und Strom ist ein wichtiger Baustein des nationalen Energiekonzepts für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung. Im Kontext der Energieversorgung von Quartieren ist unklar, welche Versorgungsstrategie je nach Quartierstyp hinsichtlich definierter Zielgrößen (z. B. erneuerbarer Deckungsanteil, Treibhauspotential, Kapitalwert) zu verfolgen ist. Bisher wurden vor allem Erneuerbare-Energien-Technologien zur Stromerzeugung durch Subventionen gefördert. Insbesondere im Gebäudebereich bedarf es neben dieser Stromwende aber auch einer Wärmewende, da die für Heizung/Kühlung und Trinkwassererwärmung benötigte Energie in Wohngebäuden heute etwa zwei Drittel des Gesamtenergiebedarfs ausmacht. Zurzeit wird diese Wärmewende durch die Anforderungen im Energieeinsparungsgesetz bzw. in der Energieeinsparverordnung in Kombination mit dem Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz auf Gebäudeebene verfolgt. Bei weiteren Verschärfungen des Anforderungsniveaus an das Einzelgebäude werden die Einsparungen hinsichtlich der o.g. Indikatoren jedoch zunehmend geringer. Zudem führen die genannten ordnungsrechtlichen Steuerungsmechanismen nicht zu dem nötigen Anschub der energetischen Modernisierung von Bestandsgebäuden. Auch aus diesen Gründen sehen der Koalitionsvertrag der Regierungsparteien für die 19. Legislaturperiode sowie das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung vor, zukünftig die Bilanzierung von CO2-Emissionen bzw. –Einsparungen auf Quartiersebene stärker in den Fokus zu rücken und weitere Emissions- und Kostenreduktionspotenziale zu realisieren.

Das Forschungsprojekt wird in einer Verbundkooperation mit dem Institut Wohnen und Umwelt (IWU) durchgeführt.

  • Verbundpartner
  • Arbeitspakete des Forschungsprojektes E4Q

Ziele

Damit die Energiewende gelingt, müssen geeignete Wärme- und Stromerzeugungstechnologien, abgestimmt auf den optimalen Dämmstandard und den saisonalen Energiebedarf, identifiziert werden. Zur langfristigen Integration erneuerbarer Energien sind neben den energetischen und ökologischen Indikatoren auch geeignete ökonomische Indikatoren notwendig, um tragfähige Geschäftsmodelle zu bewerten. Diese Bewertung erlaubt es z.B. zielgerichtete politische Förderinstrumente zu entwickeln und die Adaption der als optimal bewerteten Technologien und Geschäftsmodelle zu beschleunigen. Gleichzeitig reduziert eine ökonomische Bewertung verschiedener Energieversorgungskonzepte die Investitionsrisiken der wirtschaftlichen Akteure und trägt zum Abbau von Hemmnissen bei. Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Untersuchung verschiedener Energieversorgungskonzepte für unterschiedliche Quartierstypen und die Bewertung der energetischen, ökologischen und ökonomischen Wirkung der untersuchten Versorgungsvarianten.

Vorgehen

Die Entwicklung einer Typisierung von Stadtquartieren bedient sich heute flächendeckend verfügbarer GIS-Daten der amtlichen Liegenschaftskataster-Informationssysteme sowie existierender und zugänglicher 3D-Stadtmodelle. Diese Datenbasis erlaubt den Abgleich mit bestehenden Definitionen von städtischen Quartieren bzw. Siedlungsstrukturen. Darüber hinaus wird zudem eine unabhängige Typisierung vorgenommen, die auf vereinfachten Methoden des maschinellen Lernens und/oder klassifizierenden statistischen Verfahren beruhen. Die Untersuchung des Datensatzes erlaubt eine Quantifizierung der Typquartiere und damit die Schaffung einer Verknüpfung von bisher stark aus der Theorie stammenden Quartiersdefinitionen und der GIS-Datenbasierten Empirie des Gebäudebestandes. Dieses Arbeitspaket wird federführend durch den Verbundpartner Institut Wohnen und Umwelt bearbeitet.

Das Vorgehen bei der Szenarioanalyse der Versorgungskonzepte unterschiedlicher Typquartiere baut auf den Arbeiten des Instituts für Massivbau auf. Im dortigen Teilprojekt wird eine simulationsbasierte Last- und Erzeugungsgang-Bibliothek für Typgebäude unterschiedlicher Baualtersklassen und energetischer Effizienzniveaus sowie für unterschiedliche Technologien zum Wärme- und Stromverbrauch bzw. zur Wärme- und Strom­erzeugung aufgebaut. Die Inhalte dieser Bibliothek können vergleichsweise einfach genutzt werden um Typquartiere nachzubilden und die energetischen, ökologischen und ökono­mischen Wirkungen der Energieversorgungskonzepte zu untersuchen.

Unter Einbezug der weiteren Projektpartner werden die Forschungsergebnisse auf ihre praktische Relevanz und Umsetzbarkeit hin überprüft und gemeinsam Handlungsempfehlungen für verschiedene Akteursgruppen der Quartiersentwicklung erarbeitet. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden der Fachöffentlichkeit im Rahmen einer Informationskampagne in verschiedenen Formaten vorgestellt.

Auftraggeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi): Projektträger Jülich (PtJ)

(Förderlinie EnEff.Gebäude.2050 – Förderkennzeichen: 03EGB0014B)

Laufzeit

12/2018 bis 11/2020

Weitere Projektpartner

  • ABGnova GmbH
  • Amt für Stadtplanung, Verkehrs- und Baumanagement, Stadt Offenbach
  • Amt für Umwelt, Energie und Klimaschutz (Energiesparinitiative), Stadt Offenbach
  • Entega AG
  • E.ON SE
  • Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik
  • Institut für Politikwissenschaften, Technische Universität Darmstadt, Prof. Dr. Kai Schulze
  • HEAG Wohnbau GmbH
  • House of Energy e.V.
  • LCEE Life Cycle Engineering Experts GmbH
  • MHP Management- und IT-Beratung GmbH