Energie- und Wärmetechnik

Häuser mit IQ erobern die Stadt

Von Gregor Lule · 2014

Die Stadt der Zukunft ist intelligent und regenerativ. Innovative Konzepte stellen schon heute die Weichen für den Erfolg einer nachhaltigen Energiewende. Zum Gelingen trägt nicht zuletzt ein effizienter und ressourcenschonender Umgang mit Strom und Wärme bei.

Das 21. Jahrhundert ist das Jahrhundert der Städte. In den nächsten Jahrzehnten wird die Stadtbevölkerung weltweit mit enormer Geschwindigkeit wachsen. Entscheidungsträger stehen vor der schwierigen Aufgabe, städtischen Lebensraum auch künftig intelligent und nachhaltig zu gestalten. Eine der wichtigsten Fragen lautet in diesem Zusammenhang: Wie wird die Energieversorgung in der Stadt der Zukunft aussehen, um trotz der wachsenden Zahl an Stadtbewohnern einen hohen Lebensstandard zu erhalten?

Grüne Energie schlau nutzen

„Wenn ich im Jahr 2050 das Licht einschalte, wird der Strom dafür aus einer der vielen dezentralen, erneuerbaren Energieanlagen oder Speicher kommen, die zu diesem Zeitpunkt bereits die Hauptlast der Stromversorgung erbringen werden“, meint Robert Busch, Geschäftsführer des Bundesverbandes Neue Energiewirtschaft e.V. (bne). „Der Strom fließt dabei durch intelligente Verteilnetze, die in der Lage sind, auf Änderungen in der Erzeugung oder der Nachfrage zu reagieren.“ Jeder einzelne Haushalt und jedes Unternehmen ist dank smarter it Teil dieses Netzes und kann von vielen individuellen energienahen Dienstleistungen profitieren, die unabhängige Unternehmen anbieten, etwa für Hausspeicherlösungen. Das komplexe Netzmanagement wird von deutlich weniger, dafür aber neutralen Betreibern erledigt, als den über 800 Verteilnetzbetreibern, die es noch zu Beginn des 21. Jahrhundert gab. 

Mit einer möglichen Realisierung dieser Vision beschäftigte sich unter anderem das Ende August ausgelaufene Forschungsprojekt „Peer Energy Cloud“. Ziel des Projekts war die Entwicklung von sicheren Cloud-Lösungen zur intelligenten Nutzung erneuerbarer Energien. Ein Konsortium aus Industrie- und Forschungspartnern wie dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz untersuchte zu diesem Zweck, wie in einem sogenannten „Smart Micro Grid“ Verbraucher und ansässige Energieerzeuger einen virtuellen Marktplatz für den lokalen Stromhandel etablieren. 

Als konkreter Anwendungsfall wurde im Projekt ein Micro Grid im Stadtgebiet von Saarlouis im Saarland betrachtet, das aus ungefähr 500 Wohneinheiten und mehreren Photovoltaikanlagen besteht. Untersucht wurden darüber hinaus die sichere Übertragung von Verbrauchsdaten und die Möglichkeit der Zu- oder Abschaltung von Anlagen und Geräten bei Über- oder Unterkapazitäten. Eine Weiterführung dieses Projektes der dezentralen Energienutzung ist geplant.

Doch innovative Projekte alleine reichen nicht aus. Es braucht eine gut durchdachte Neuausrichtung der städtischen Infrastruktur, etwa beim Ausbau intelligenter Verteilnetze, damit eine zukunftsweisende Energieerzeugung in urbanen Räumen Realität werden kann. Eine der größten Herausforderungen bei der Weiterentwicklung intelligenter Stromnetze besteht in der Bereitstellung von genügend Speichermöglichkeiten, um überschüssigen Strom aus Solar- oder Windanlagen aufzunehmen. Weil zumindest in naher Zukunft noch nicht genügend Speicherkapazität zur Verfügung steht, liegt bis dahin der Fokus der Energieversorgungsunternehmen auf einer möglichst direkten Weiterleitung von regenerativen Energien entsprechend des Aufkommens von Sonnen- und Windstrom. 

Auf absehbare Zeit gehört so zu einer stabilen Energieversorgung ein Mix aus möglichst effizienten sowie flexiblen konventionellen Anlagen und Speichern. Nur so kann ein Höchstmaß an Versorgungssicherheit vor allem nachts, bei Windflauten oder in Zeiten mit einem Überangebot an Sonnen- und Windstrom gewährleistet werden. 

Unverzichtbar für intelligente Lösungen im Bereich der Energieversorgung sind schon heute der Einsatz intelligenter Stromzähler, smarter Geräte und Maschinen sowie ein attraktives Angebot variabler Stromtarife. Im Zusammenspiel funktioniert das folgendermaßen: Smart Meter als Basis des Smart Grid messen den aktuellen Verbrauch an Strom oder Gas. Diese Informationen leiten die intelligenten Stromzähler an den Energieversorger weiter und visualisieren diese Daten zusammen mit den aktuellen Preisen für den Energienutzer. Der Nutzer kann daraufhin über die Steuerintelligenz der für das Smart Grid ausgelegten Geräte und Maschinen ihren Betrieb auf Zeiten mit günstigeren Energietarifen verschieben. Zudem können Interessierte dank dieser wertvollen Daten auch eine präzise Energienutzung analysieren und Konsequenzen für ihr Energiesparverhalten ableiten.

Effiziente Gebäudelösungen

Darüber hinaus gehören zu den wichtigsten Elementen auf dem Weg zu einer nachhaltigen und erfolgreichen Energiewende das Sparen von Energie und der ressourcenschonende Umgang mit Strom und Wärme. Einen herausragenden Part spielen in diesem Zusammenhang Gebäude: Gerade bestehende Gebäude bieten ein sehr hohes Potenzial für einen klimaschonenden Umgang mit Energie. Investitionen in eine intelligent miteinander vernetzte sowie effiziente Energie- und Gebäudetechnik führen schnell zu einer energetischen Optimierung von Wohn- und Gewerbegebäuden und bieten zudem ein erhöhtes Maß an Komfort dank der Steuerung etwa durch Smartphone oder Tablet-Computer. Insbesondere die intelligente Optimierung energieintensiver Komplexe wie Krankenhäuser, Schulen, Rechenzentren oder große Büro- und Verwaltungsgebäude reduzieren in hohem Maße den Energieverbrauch. Schweden schreitet hier mit gutem Beispiel voran: In dem Land gehören intelligente Stromnetzemit wechselnden Strompreisen, die während des Tagesverlaufs variieren, sogar schon längst zum Alltag. Energienutzer können dann mit Hilfe von Apps beispielsweise ihre Wärmepumpen vorzugsweise zu den Tageszeiten betreiben, an denen der Strom besonders günstig ist.

Grünes Berlin

Im Jahr 2037 könnte sich Berlin zu 60 Prozent mit CO2-freiem Strom versorgen, wie eine Studie der Technischen Universität Berlin ausgerechnet hat. Voraussetzung dafür ist die Einführung eines intelligenten Stromnetzes (smart grid), das die Vielzahl von Stromverbrauchern und -erzeugern so geschickt verknüpft, dass Schwankungen von Sonnen- und Windenergie besser ausgeglichen werden können. Innerhalb des Smart Grid würden nach Auffassung der Wissenschaftler dezentrale Anlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung eine wichtige Rolle spielen. Diese könnte man über eine Datenleitung miteinander zu einem sogenannten virtuellen Kraftwerk verknüpfen.

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