Reallabor der Energiewende
Energieoptimierte Quartiere: SmartQuart zeigt, wie es geht

In drei Quartieren in Essen und Bedburg in Nordrhein-Westfalen sowie Kaisersesch in Rheinland-Pfalz erarbeitet das Smart-Quart-Konsortium seit 2020 neue Produkte und Lösungen für die Planung, die Errichtung und den Betrieb energieoptimierter Quartiere – mit intensiver Beteiligung der Menschen und Entscheiderinnen und Entscheider vor Ort.

Auf Schloss Bedburg bei Köln präsentierte das Projektkonsortium unter Federführung der E.ON SE nun die wesentlichen Ergebnisse des Vorhabens. In einer exklusiven Videobotschaft für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Veranstaltung äußerte sich Bundeswirtschaftsminister Dr. Robert Habeck zum Reallabor der Energiewende SmartQuart: „Hier wird gezeigt, wie klimaneutrale Energieversorgung in den Quartieren konkret umgesetzt werden kann und dabei die Bürgerinnen und Bürger bei allen Schritten mitgenommen werden, diese sich aktiv einbringen können in die Planung und dadurch das Projekt immer besser machen. Die Projektpartner zeigen auch, wie die Sektorenkopplung genau funktioniert und dass sie hilft ganze Quartiere erneuerbar zu versorgen.“

Neben dem kleinstädtischen Mischgebiet in Kaisersesch und dem digitalen, urbanen Quartier in Essen ist das Neubauquartier in Bedburg-Kaster Teil des Vorhabens. Die Energieversorgung in solch unterschiedlich strukturierten Quartieren mittels verschiedener Technologien weitgehend klimaneutral zu machen und die Energieflüsse zu verbessern, ist Ziel von SmartQuart.

Mit Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sollen hier die Erzeugung, Umwandlung, Speicherung und Verteilung von regenerativen Energien zur Strom- und Wärmeversorgung optimal gesteuert werden – sowohl innerhalb als auch zwischen den Quartieren.

Bedburg: Erneuerbare Energie für ehemaliges Tagebaugebiet

Mit seinen rund 130 Wohneinheiten verteilt auf Einfamilienhäuser, Doppelhaushälften, Reihenhäuser und Mehrfamilienhäuser kann die Ressourcenschutzsiedlung Bedburg-Kaster zukünftig als Vorzeigequartier für die Energiewende dienen. Dies liegt unter anderem an der Energieversorgung, die auf erneuerbarer Energie und intelligenter IKT-Vernetzung basiert.

Für die Wärmeenergie sorgen im ehemaligen Tagebaugebiet hocheffiziente Wärmepumpen. Sie befinden sich zum einen in den einzelnen Haushalten, zum anderen sind fünf größere Wärmepumpen in der Energiezentrale untergebracht. Diese wurde im Sommer 2022 fertiggestellt. Als Wärmequellen nutzen drei der Wärmepumpen zurzeit die lokal verfügbare Abwasserabwärme. Hierüber erhalten die Bewohnerinnen und Bewohnern die Energie für Warmwasser sowie zum Heizen und Kühlen. Das hierfür erforderliche LowEx-Nahwärmenetz mit niedrigen, gleitenden Vorlauftemperaturen wurde kürzlich in Betrieb genommen. Voraussichtlich Ende September wird zusätzlich ein Erdkollektorfeld in Kombination mit Wärmepumpen thermische Energie an die Haushalte liefern.

Ihren Strom beziehen die Bewohnerinnen und Bewohner des Neubaugebiets über das Stromnetz des Quartiers aus dem lokalen Windpark. Dieser liefert unter anderem die Energie für den Betrieb der Wärmepumpen. Zusätzlich stellen quartierseigene Photovoltaik-Anlagen elektrische Energie bereit.

„Weil die Energiesektoren Strom, Wärme und Kälte sowie Mobilität ganzheitlich betrachtet und erneuerbare Energiequellen vor Ort genutzt werden, gelingt die Wärmewende im Quartiersmaßstab reibungslos. Dazu trägt auch die frühzeitige Einbindung aller Stakeholder bei, mit denen die Möglichkeiten zur lokalen Energieerzeugung und -nutzung und die Anforderungen an das Energiesystem gemeinsam entwickelt wurden“, so SmartQuart-Projektleiterin Dr. Sahra Vennemann von E.ON SE. Eine wichtige Rolle spielte hier die Kommune, die frühzeitig die erforderlichen Rahmenbedingungen festgelegt hat.

Kaisersesch: Wasserstoff für kleinstädtisches Mischgebiet

Auch in der Verbandsgemeinde Kaisersesch – ebenfalls Teil von SmartQuart – geht die Energiewende voran: „Wir haben ein wasserstoffbasiertes Quartier aufgebaut und demonstrieren die gesamte Wasserstoff-Wertschöpfungskette. Den erzeugten Wasserstoff führen wir dabei allen Sektoren zu“, erklärt der technische SmartQuart-Projektleiter Jürgen Hammelmann von Westenergie. Gebaut wurde unter anderem eine Hochdruck-Wasserstoffleitung, die erste in Deutschland, die der TÜV bereits abgenommen hat.

In Kaisersesch wird Strom aus regenerativer Erzeugung in einer Power-to-Gas-Anlage in Wasserstoff umgewandelt. Lokale Industrieunternehmen setzen diesen dann für ihre Prozesse ein. Auch ein Blockheizkraftwerk (BHKW) wird mit Wasserstoff versorgt. Dieses speist die Energie in ein dafür umgerüstetes Nahwärmenetz ein. Die bereits vorhandene BHKW-Anlage wurde dazu auf die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger umgerüstet.

Eine in der Planung befindliche Wasserstofftankstelle ist ein weiterer zukünftiger Abnehmer für den Wasserstoff. Das H2-Microgrid umfasst außerdem Speichermöglichkeiten. Zum einen kann in der gebauten Pipeline Wasserstoff zwischengespeichert werden. Zum anderen kommt die LOHC-Technologie zum Einsatz, bei der der Wasserstoff an ein Öl gebunden wird, wodurch er sicher und leicht zu transportieren ist.

Im nächsten Schritt sollen die einzelnen Sektoren und Quartiere im Reallabor der Energiewende über den so genannten SmartQuart-Hub verknüpft werden. Dieses Energiemanagement-System vernetzt die Quartiere und optimiert die Energieflüsse. So kann Energie möglichst effizient vor Ort genutzt oder anderen Quartieren bilanziell zur Verfügung gestellt werden.

Neben Bedburg und Kaisersesch zählt auch noch das digitale, typisch urbane Quartier in Essen zum Verbund. Hier werden mehrere Bestandsimmobilien virtuell zusammengefügt, um in verschiedenen Szenarien Lösungen für eine nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung zu realisieren. Das Quartier zeigt, wie auch im hochverdichteten Raum von großen Städten Energie effizient genutzt und damit ein wesentlicher Beitrag zur Energiewende geleistet werden kann.

Reallabore der Energiewende bringen Innovationen in die Praxis

Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz werden in den Reallaboren der Energiewende innovative Technologien in der praktischen Anwendung unter realen Bedingungen und im industriellen Maßstab getestet. Die in den Projekten gesammelten Erfahrungen können Fachleute anschließend nutzen, um den tiefgreifenden Umbau des Energiesystems in Deutschland entscheidend Richtung Klimaneutralität voranzubringen.

Zum Thema „Energieoptimierte Quartiere“ sind neben SmartQuart bereits fünf weitere Reallabore der Energiewende gestartet:

JenErgieReal - Energieoptimiertes Reallabor Jena mittels in Echtzeit skalierbarer Energiespeicher

DELTA – Darmstädter Energie-Labor für Technologien in der Anwendung

GWP – Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen

IW3 – Integrierte WärmeWende Wilhelmsburg

TransUrban.NRW

Auch im Bereich „Sektorkopplung und Wasserstofftechnologien“ starteten bereits sechs Reallabore der Energiewende. Einen Überblick über alle Vorhaben sowie weiterführende Informationen zum Thema finden Sie auf energieforschung.de. (bs)