Zusammenarbeit im Quartier hat Zukunft

Forschende des Exzellenzclusters Integrierte Energiesysteme (Cines) unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) haben sich mit dem Thema Energieversorgung im Quartier beschäftigt. Sie simulierten anhand eines konkreten Quartiers, wie sie mithilfe der Vernetzung der vorhandenen Energiespeicher, Elektrofahrzeuge und Wärmepumpe den Erneuerbaren-Eigenverbrauch und den Erneuerbaren-Versorgungsanteil vor Ort maximieren können. Hierbei könnten EE-Eigenverbrauchsquoten von fast 80 Prozent sowie eine Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen um mehr als 50 Prozent erreicht werden, so die Forschenden.

Konkreter Gegenstand der Untersuchung war ein Wohnquartier in Bochum: Dabei handelt es sich um 13 Wohngebäuden mit 81 Wohneinheiten. Zur Wärme- und Warmwasserversorgung werden in diesem Quartier pro Jahr rund 1,3 Millionen kWh benötigt, der Strombedarf liegt bei 260.00 kWh, heißt es in der Kurzstudie. Die Forschenden haben in der Studie mehrere Szenarien simuliert.

Der Strombedarf im Quartier setzt sich aus dem Haushaltstrom sowie den Bedarf für das Laden von Elektrofahrzeugen und den Betrieb von Wärmepumpen zusammen. Für die Deckung der thermischen Quartierslast stehen neben Wärmepumpen auch Erdgas-Brennwertkessel zur Verfügung. Darüber hinaus besitzt das Quartier elektrische und thermische Energiespeicher sowie eine PV-Anlage mit 230 kW Leistung.

Deutliche Erhöhung des Eigenverbrauchs möglich

„Die Simulationsergebnisse zeigen, dass bereits im Falle eines ungemanagten Vor-Ort-Konzepts durch den einfachen Zusammenschluss mehrerer Gebäude zu einem Quartier eine Erhöhung des Eigenverbrauchs aufgrund von Synergieeffekten zwischen den Gebäuden erzielt werden kann“, so die Forschenden. Im untersuchten Beispiel konnte der Eigenverbrauch um 18 Prozent gesteigert werden. Dies schaffe Anreize, sich in einer lokalen Energiegemeinschaft zu organisieren.

Durch die gezielte Einbindung des elektrischen Speichers als Flexibilitätsoption kann der Eigenverbrauch von selbst erzeugter Energie deutlich gesteigert werden. Eine weitere Steigerung der Eigenverbrauchsquote ist möglich, sobald das Quartiersenergiesystem sektorenübergreifend unter Nutzung aller verfügbarer Flexibilitäten optimiert wird. Dies führt wiederum zu einer deutlichen CO2- und Primärenergiereduktion.

Die Kurzstudie zeige, dass eine sektorenübergreifende Flexibilitätsnutzung und Optimierung der Energieversorgung im Quartier auf Basis lokaler erneuerbarer Energien „Mehrwerte sowohl für das lokale als auch für das vorgelagerte Energiesystem schaffen“.

Bislang finden Flexibilitätsanwendungen zur Erhöhung des Energieeigenverbrauchs bislang fast ausschließlich innerhalb einzelner Gebäude statt, wie in Einfamilienhäusern und vereinzelt in Mehrfamilienhäusern durch Mieterstromanwendungen. „Ein überwiegender Teil der Bürger (insbesondere im Mietumfeld) ist daher lediglich Beobachter der Energiewende und des EE-Ausbaus“, heißt es.

„Quartiere, die sektorenübergreifend Flexibilitätsoptionen und erneuerbare Energien vor Ort nutzen, schaffen langfristige Preisstabilität für Bewohner, reduzieren den lokalen CO2-Footprint und entlasten mit der passenden Betriebsführungsstrategie das vorgelagerte Energiesystem“, so Sebastian Flemming, Projektleiter der Studie. Sie schaffen bei geeigneter Regulatorik Anreize und Mitgestaltungsmöglichkeiten für Bürger „auf dem Weg zu einem klimaneutralen Gesamtenergiesystem“.

Die Studie „Vor-Ort-Systeme als flexibler Baustein im Energiesystem“ kann im Internet heruntergeladen werden.