Im Juli 2019 hat Bundesminister Altmaier die 20 Gewinner im Ideenwettbewerb „Reallabore der Energiewende“ verkündet. Mit SmartQuart geht das erste ausgewählte Konsortium an den Start. Die „Reallabore der Energiewende“ bringen innovative Technologien in die Anwendung und erproben sie im industriellen Maßstab und unter realen Bedingungen.

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende im Quartiersmaßstab umzusetzen und Quartiere zu 100% mit erneuerbaren Energien zu versorgen, ist heute bereits technisch möglich. Dazu müssen zum einen die erforderlichen Anlagen und Geräte auf energiesparende Technologien umgerüstet werden. Zum anderen müssen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) integriert werden, um die verschiedenen Systeme intelligent miteinander zu verknüpfen. IKT und Smart-Grid Technologien verbessern die Netzsteuerung und  automatisierung und sorgen für Sicherheit, Belastbarkeit und Betriebseffizienz. Die Integration dieser Technologien ist erforderlich, da Netz und Erzeugung zunehmend dezentral organisiert sind. Die Verteilnetzebene wird vermehrt beansprucht. Damit dieses Zusammenspiel funktioniert, ist eine systemische Betrachtungsweise erforderlich.

Da die Energie vermehrt lokal und von mehreren Einzelanlagen erzeugt wird, treten auch zusätzliche Akteure auf: Kommunen, Bürger, Gewerbe- und Industriebetriebe. Diese müssen bei Entscheidungen berücksichtigt und einbezogen werden. Neue Infrastruktur-, Geschäfts- und Partnerschaftsmodelle schaffen den hierfür erforderlichen Rahmen.

Einzelsysteme miteinander verknüpft

Ein Ziel des Projektes ist es, die Energieflüsse in den Quartieren intelligent zu optimieren.  Die lokale Energienutzung soll erhöht und gleichzeitig das überlagerte Netz durch Reduzierung der vertikalen Leistungsflüsse entlastet werden. Dazu werden Anlagen innerhalb und zwischen den Quartieren aggregiert und genutzt, das heißt es kommt zur systemischen Integration vieler Einzellösungen im Verbund. Auf diese Weise können bisher nicht ausgeschöpfte Synergien zwischen bereits existierenden Einzelanlagen genutzt werden. Einzelne Lösungen wie Pufferspeicher, Anlagen zur Sektorenkopplung, Mobilität und ein quartierinternes Lastmanagement (Demand-Side-Management) tragen ebenfalls zum Projektziel bei.

 

Energieflüsse digital steuern

Unterstützt wird dies unter anderem durch ein digitales Quartiersmanagement sowie durch eine zentrale Steuereinheit zur optimalen Steuerung des Quartiers. Mit softwarebasierten Optimierungsprogrammen auf dezentralen Plattformen können die Projektpartner Effizienzen im Verbundsystem, Lastverschiebungen oder Erzeugungsmanagement, in den Quartieren identifizieren. Auf diese Weise können Systemdienstleistungen für vorgelagerte Netzebenen übernommen werden.

Praxis-Check vor Ort

Im Projekt SmartQuart ist es möglich, Potentiale von EE-Technologien unter realen Bedingungen zu prüfen. Dabei können die verschiedenen Interessen der Nutzer, Kommunen, Planer und Betreiber berücksichtigt werden. So können etwa Anwender den Komfort oder den Nutzwert bewerten. Kommunen und Planer schätzen die Realisierbarkeit und das Investitions- und Planungsrisiko ein. Die Betreiber beurteilen das Geschäftsmodell und das Betreiberrisiko.

Ziel: Nachhaltige Wasserstoff-Infrastruktur

Des Weiteren wird im Rahmen von SmartQuart auf Quartiersebene in der Verbandsgemeinde Kaisersesch eine nachhaltige Wasserstoffinfrastruktur aufgebaut. Dazu zählen ein wasserstoffbasiertes Microgrid mit der Demonstration der gesamten Wertschöpfungskette von regenerativer Energie in den Sektoren Wärme, Strom, Mobilität und Industrie. In Bedburg und Essen stellen Wind- und PV-Anlagen in räumlicher Nähe den erneuerbaren Strom entweder direkt zur Wärme- und Stromversorgung bereit. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Teilmengen des erzeugten H₂ mittels der neuartigen LOHC-Technologie zu transportieren oder langfristig zu speichern. Daneben verteilen reine H₂-Leitungen den Wasserstoff an Endanwender in den Sektoren Wärme, Strom und Mobilität.

Die drei Quartiere im Profil

Das Quartier ist ein energieoptimiertes Neubaugebiet. Hier geht es darum, ein bürgernahes, energieautarkes, digitales und regeneratives Energieversorgungssystem zu installieren. Zusätzlich soll es ein innovatives Nutzer- und Betreibermodell im vom Strukturwandel geprägten Rheinischen Braunkohlerevier geben. Elektrische Energie wird vor Ort im Windpark und von PV-Anlagen erzeugt, zusätzlich benötigter Residualstrom wird als „Grünstrom“ zugekauft. Zusätzlich kommen LowGWP-Wärmepumpen sowie LowEx-Netze zum Einsatz. Weitere Themen in diesem Quartier: Digitales Quartiersmanagement, Batteriespeicher sowie ein Mobilitätskonzept.

 

Hier soll die Dekarbonisierung und Steigerung der Eigenversorgungsquote durch Sektorenkopplung und den Aufbau einer nachhaltigen H2-Infrastruktur erreicht werden. Hierzu zählen eine H2-Tankstelle und 100%-H2-Heizgeräte. Es entsteht ein wasserstoffbasiertes Microgrid. Wind- und PV-Anlagen liefern erneuerbaren Strom zum Verbrauch oder zur Wasserstoffproduktion. Weitere Themen im Quartier: Speicherung mittels LOHC-Technologie, Versorgung eines lokalen Klärwerks mit bei der Wasserelektrolyse anfallender Abwärme..

Hier handelt es sich um ein hochverdichtetes großstädtisches Quartier. Entwickelt werden zwei Mehrfamilienhäuser, ein Mehrfamilienhaus mit Ladenlokalen sowie ein Wohngebäude. Ein Bestandsgebäude mit Gewerbefläche wird im selben Zuge revitalisiert. In diesem Quartier werden unter anderem Hybrid-PV-Anlagen errichtet sowie eine Ladeinfrastruktur. Zudem ist für die Mischnutzungsgebäude eine Kälteerzeugung und Wärmerückgewinnung geplant. Weitere Themen sind: intelligente Quartierssteuerung, Sektorenkopplung, Einbindung der Fernwärmeversorgung in das Quartierskonzept.

Zuletzt aktualisiert am:
14.07.2021

SmartQuart: Energiewende im Quartiersmaßstab

För­der­kenn­zei­chen: 03EWR010A,B,C,E,F,G,I,J

Projektlaufzeit
01.01.2020 31.12.2024 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Quartier & Stadt, Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte

För­der­sum­me: 19.508.182 €

Kontakt

Koordination
innogy SE
http://www.innogy.com

Tel.: +49 201 12-02

Projektpartner
RWTH Aachen, E.ON-ERC, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik
https://www.eonerc.rwth-aachen.de

Tel: +49(0)241-80-99566


Projektpartner
Stadt Essen - Stabsstelle Grüne Hauptstadt Agentur
http://www.essen.de

Tel: +49 201 88-0

Projektpartner
OFB Projektentwicklung GmbH - Niederlassung Düsseldorf
http://www.ofb.de

Tel: 0211 88242610

 

Projektpartner
HYDROGENIOUS LOHC TECHNOLOGIES GMBH
http://www.hydrogenious.net
net
Tel: +49 (0)9131-12640-0

 

Projektpartner
Verbandsgemeindeverwaltung Kaisersesch
http://www.kaisersesch.de

Tel: 02653 9996-0Projektpartner

 

Projektpartner
gridX GmbH
https://gridx.ai/

Tel: +49 (0) 241 412597 10

 

Projektpartner
Stadt Bedburg
http://www.bedburg.de
stadtverwaltung@bedburg.de
Tel.: 02272 / 402 - 0

 

Projektpartner
Viessmann Werke Allendorf GmbH
http://www.viessmann.de

Tel.: 06452 70-0

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Quartier und Stadt

Neben der energetischen Optimierung einzelner Gebäude birgt die ganzheitliche Betrachtung städtischer Siedlungsräume ein großes Potenzial zur Steigerung der Energieeffizienz. Städte können dabei wichtige Rahmenbedingungen für die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen vorgeben.

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