Digitalisierung als Treiber der urbanen Energiewende

Digitalisierung

Die Energiewende in Deutschland erfährt derzeit einen Wandel. In den letzten Jahren stand der Aufbau von erneuerbarer Erzeugung in den ländlichen Regionen im Fokus. Die zweite Halbzeit der Energiewende muss nun insbesondere in den urbanen Regionen stattfinden. Die EU und der Bund haben ambitionierte Klimaschutzziele formuliert, die eine nachhaltige und intelligente Stadtentwicklung erfordern. Für die Erreichung der Klimaschutzziele ist insbesondere die digitale Nutzung energiebezogener Daten erheblich, denn sie ermöglichen das Zusammenspiel zwischen den Sektoren Strom, Wärme, Kälte und Mobilität.

Bei der Umsetzung der urbanen Energiewende zeigt sich häufig, dass Städte und Gemeinden gut beraten sind, sich auf ein paar wesentliche Instrumente der nachhaltigen Stadtentwicklung zu konzentrieren. Dafür sollten zentrale Leitplanken für kommunale und privatwirtschaftliche Unternehmen sowie Partnerschaften definiert werden.

Wesentliche Leitplanken sind

  • eine klare Zieldefinition, z. B. in Form eines Klimaschutzprogramms
  • eine Verankerung dieser Ziele in der Stadtentwicklung, z. B. durch entsprechende Vorgaben für städtebauliche Verträge oder CO2-Einsparziele in den persönlichen Zielvereinbarungen des kommunalen Managements 
  • die Entwicklung von Leuchtturmprojekten, um starke Impulse für eine nachhaltigere, intelligente Stadtentwicklung zu schaffen

Beispiel Malmö

Ein Beispiel für eine Smart-City-Entwicklung in dem hier beschriebenen Sinne ist die Stadt Malmö in Schweden. Die Stadt hatte sich schon vor einigen Jahren das Ziel gesetzt, sich bis 2030 zu 100 % aus erneuerbaren Energien zu versorgen. Der neue Stadtteil Hyllie sollte dabei als Leuchtturmprojekt fungieren, um ein Vorbild für die Region zu schaffen und die Lösungen aus Hyllie auf die gesamte Stadt Malmö zu übertragen.

Ausgangspunkt für die Entwicklung des neuen Stadtteils waren eine Vision und ein Klimavertrag. Die Stadt Malmö, der lokale Wasserversorger und E.ON Schweden unterzeichneten im Februar 2011 eine Vereinbarung, in der die gemeinsamen Ziele für Hyllie festgelegt wurden:

  • 100 % erneuerbare oder zurückgewonnene Energie bis 2020
  • smarte Netze, um Nachfrage und Erzeugung aufeinander abzustimmen
  • effizientes Müllmanagement und Energie-Recycling
  • energieeffiziente und smarte Gebäude
  • nachhaltige Mobilität mit Biogas und Strom

In den folgenden Jahren konnte sich Hyllie in Schweden als nationales Leuchtturmprojekt für klimaneutrale Quartiersentwicklung etablieren. Mittlerweile sind dort 2 000 Wohnungen, 3 000 Arbeitsplätze, ein 4 500 m langes Wärmenetz und ein 900 m langes Kältenetz aufgebaut worden. Ein flexibles und nachhaltiges Energiesystem ermöglicht individuelle Lösungen für verschiedene Nutzergruppen und bindet die Bewohner von Hyllie mit Hilfe von Demand-Response-Lösungen in die Energieversorgung ein.

Wesentlich für den Erfolg von Hyllie war eine von Anfang an ganzheitliche Konzeption und Planung von integrierten Energielösungen. Bereits in der ersten Konzeptionsphase zogen Politik, Verwaltung und Energieversorger an einem Strang. Der Stadtteil wird mittlerweile auch international als ein Beispiel für nachhaltige, klimagerechte und partizipative Stadtentwicklung angesehen.

Bei dem weiterhin rasant fortschreitenden technologischen Wandel stellt die Zukunftsfähigkeit der Energieversorgung im Quartier eine besondere Herausforderung dar. Dezentrale Netzinfrastruktur für Strom, Wärme und Kälte bietet Flexibilität, um innovative und nachhaltige Erzeugungstechnologien einzubinden, den weiteren Ausbau von Ladeinfrastruktur für Elektromobilität zu ermöglichen und zukünftige Kundenbedarfe bereits heute zu berücksichtigen.

Die dezentrale Netzinfrastruktur ist dabei nicht automatisch als Konkurrenz zur konventionellen Fernwärmeversorgung zu verstehen, sondern als Ergänzung im Sinne eines integrativen und innovativen Ansatzes. Mehrere Projekte von E.ON und dem Konzern zugehörigen Regionalversorgungsunternehmen zeigen, dass mit Hilfe der dezentralen Netze vor Ort unterschiedliche Kundenbedarfe ausbalanciert und Spitzenlasten vermieden werden können. So kann ein Teil des Kältebedarfs eines Kunden im Quartier abgedeckt werden, indem ein benachbarter Kunde Wärme abnimmt.

Digitalisierung von Quartieren

Die Digitalisierung eines Quartiers ist eine notwendige Voraussetzung um Effizienzgewinne durch Sektorenkopplung zu realisieren. Energiedaten im Quartier können z. B. zur intelligenten Steuerung des Energiegesamtsystems, zur bedarfsgerechten Nutzung des selbsterzeugten Stroms, etwa für Elektromobilität oder zur verbesserten Instandhaltung von Netzen und Erzeugungsanlagen über Predictive Maintenance genutzt werden. Perspektivisch ermöglicht die Digitalisierung einen noch engeren Austausch zwischen Nutzern, z. B. die direkte Peer-to-peer-Verbindung von Stromerzeugern und -abnehmern oder die finanzielle Abwicklung mithilfe der Blockchain-Technologie.

In Bestandsquartieren nimmt die Digitalisierung eine andere Rolle als im Neubau ein. Sie ist der erste Schritt in der energetischen Quartiersentwicklung zur Erhöhung der Energieeffizienz und zur Senkung der CO2-Emissionen. Kernaufgabe ist zunächst der Aufbau einer leistungsfähigen IKT-Infrastruktur, um die notwendige Transparenz über Messwerte und damit den energetischen Zustand eines Quartiers zu erhalten. Um die Messinfrastruktur möglichst effizient aufzubauen, bietet sich eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen an. Jede Maßnahme für sich sollte einen positiven Wertbeitrag für die  Quartiersentwicklung liefern, denn grundsätzlich sollte sich Energieeffizienz aus den Einsparungen der Energiekosten finanzieren. In diesem Zusammenhang ist der kommende Smart Meter Rollout als Chance zu sehen, ohne Mehrkosten einen wesentlichen Teil der ITK-Infrastruktur eines Quartiers aufzubauen.

Smart-City-Konzept Hyllie/Malmö

Hyllie/Malmö Smart City concept

Auf Basis der energetischen Ist-Daten können die notwendigen Schritte für eine nachhaltigere Quartiersentwicklung abgeleitet werden. Bereits mit Optimierung der technischen Anlagen lassen sich oft hohe Einsparungen erzielen. Erst nach der Betriebsoptimierung liegen in der Regel die genauen Anlagenparameter vor, auf deren Basis eine Modernisierungsentscheidung getroffen werden kann. Damit sind die Ist-Daten eines Quartiers die Grundlage für wirtschaftlich sinnvolle Ersatzinvestitionen. In einem größeren Gebäudebestand wird mit diesem Vorgehen die Grundlage geschaffen, um die CO2-Emissionen und die Wirtschaftlichkeit des Bestands strategisch zu managen.

Eine weitere, durch die aktuelle Gesetzgebung attraktive Maßnahme in der Entwicklung eines Bestandsquartiers ist die Umsetzung von Mieterstrommodellen. Durch die Installation von PV-Anlagen und hocheffizienten BHKWs in Wohngebäuden werden die CO2-Emissionen reduziert. Die Mieter dieser Gebäude werden in die urbane Energiewende mit einbezogen und profitieren von günstigen Stromtarifen, da der produzierte Strom direkt vor Ort verbraucht und mit weniger Abgaben belastet wird.

Digitale Lösungen für den kommunalen Klimaschutz

Mit zunehmender Dezentralisierung der Energiewelt nimmt die Bedeutung von Daten und ihrer digitalen Nutzung erheblich zu. Die Umsetzung kommunaler Klimaschutzziele sollte damit auch über digitale Lösungen erfolgen. Zum Erfolg kann die urbane Energiewende allerdings nur geführt werden, wenn sie von vielen Akteuren gemeinsam gestaltet wird. Hierzu ist ein partnerschaftliches Miteinander von Politik, Verwaltung, kommunalen Unternehmen, Wohnungswirtschaft, Energieunternehmen und Industriepartnern von wesentlicher Bedeutung. Nicht zuletzt ist auch das aktive Mitwirken der Bürgerinnen und Bürger für den Erfolg erforderlich. Auf diese Weise wird die nachhaltige Smart City zur Realität.

  1. Smart Home
  2. Smart Building
  3. dezentrale Erzeugung
  4. integrierte smarte Netze
  5. nachhaltige Mobilität
  6. klimaneutrale CO2-Bilanz
  7. dezentrale Energiespeicherung
Marten Bunnemann

Marten Bunnemann, Vorstand der Avacon AG

Marten Bunnemann verantwortete vor seiner Bestellung in den Vorstand der Avacon AG den Bereich Geschäftsentwicklung und Dezentrale Energien bei E.ON Deutschland. Ein Tätigkeitsschwerpunkt seiner Arbeit lag dabei in dem Bereich „Sustainable Cities“. Die Avacon AG ist einer der größten regionalen Energiedienstleister in Deutschland mit Hauptsitz in Helmstedt/Niedersachsen. Das Netzgebiet erstreckt sich von der Nordseeküste bis Südhessen. Die Avacon AG ist Teil des E.ON-Konzerns, zugleich aber auch stark kommunal geprägt. Mehr als 80 Kommunen und Landkreise halten 38,5 % der Anteile.