Lösungsansätze für eine klimaneutrale Energieversorgung von Quartieren
Zusätzlich zu den beiden konkreten Energiekonzepten für klimaneutrale Quartiere und deren Umsetzungen in Stuttgart und in Überlingen im Projekt Stadtquartier 2050 wurden in diesem Arbeitspaket Lösungsansätze für eine klimaneutrale Energieversorgung von Wohnquartieren zusammengestellt und das generelle Vorgehen bei der Auswahl eines geeigneten klimaneutralen Energieversorgungskonzepts in einem Leitfaden beschrieben.
Im Projekt Stadtquartier 2050 wurde eine klimaneutrale Energieversorgung so definiert, dass die freigesetzten Treibhausgase der Energieträger, die für den Gebäudebetrieb (Wärme- und Stromversorgung inkl. Nutzerstrom) im Quartier eingesetzt werden oder im Quartier aus erneuerbaren Quellen erzeugt werden, in der Jahresbilanz null ergeben. Die Treibhausgase werden gemäß ihrer Wirkung in CO2 umgerechnet (CO2 -Äquivalent) und durch technische Kompensation substituiert. Zur Kompensation können auch Klimaschutzmaßnahmen umgesetzt werden, durch die Treibhausgas-Emissionen an anderer Stelle wieder ausgeglichen werden, z. B. durch Export von im Quartier erzeugter überschüssiger Wärme oder Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Alternativ kann auch extern produzierter CO2-neutraler Strom in Anrechnung gebracht werden.
Der Fokus des Leitfadens lag auf Wohngebäuden und städtischen Quartieren. Neben Neubauquartieren können mit dem Leitfaden auch für unsanierte und sanierte Bestandsquartiere geeignete Lösungen für eine klimaneutrale Energieversorgung identifiziert werden.
Bearbeitungstand
Zu Beginn konzentrierten sich die Arbeiten auf die Modellierung von Quartierstypen. Basierend auf den Arbeiten von M. Blesl (Universität Stuttgart) in Verbindung mit der IWU-Gebäudetypologie wurden unterschiedliche Wohnquartierstypen aus passenden Gebäudetypen zusammengestellt. Der Energieverbrauch der Gebäudetypen wurde mit einem Batchtool, das basierend auf dem am Fraunhofer IBP entwickelten Rechenkern zur DIN V 18599 eine leistungsstarke Reihenuntersuchung ermöglicht, ermittelt. Hierfür wurden Strom- und Wärmelastprofile je Quartierstyp entwickelt, die für eine Dimensionierung von zentralen Versorgungseinheiten und Speichern verwendet werden.
Mehr als 20 verschiedene zentrale und dezentrale Wärmeerzeuger und Wärmeerzeugerkombinationen sind im Leitfaden zusammengestellt, die in Kombination mit unterschiedlichen Wärmeschutzniveaus als Lösungsansätze bewertet wurden. Die Bewertung der Versorgungskonzepte erfolgte unter den Gesichtspunkten Wirtschaftlichkeit, Zukunftsfähigkeit, Umsetzbarkeit, Übertragbarkeit, Erweiterbarkeit, Resilienz gegenüber dem Klimawandel, Robustheit und Netzdienlichkeit.
Als wichtigste Zielgruppe für diesen Leitfaden wurden Quartiersmanager und Stadtplanungsbüros im Auftrag öffentlicher Entscheidungsträger identifiziert. Die Informationstiefe und Ergebnisaufbereitung wurden auf die Belange dieser Zielgruppe zugeschnitten. Aber auch interessierte Wohnbaugesellschaften und Energieversorger können auf Basis des Leitfadens eine erste Bewertung verschiedener Lösungsansätze für Wohnquartiere vornehmen.
Das im Leitfaden beschriebene Vorgehen bis zur Identifizierung eines passenden Versorgungskonzepts lässt sich in fünf Teilschritte unterteilen, welche im folgenden Bild dargestellt sind.
Vorgehen zur Identifizierung von passenden klimaneutralen Versorgungskonzepten von Wohnquartieren. © Fraunhofer IBP.
Ein Beispiel für die Wirtschaftlichkeitsbewertung von Lösungsansätzen für den Siedlungstyp Einfamilienhaussiedlung am Standort Potsdam ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Da nicht jedes Versorgungskonzept für jeden Standort in gleichem Maße geeignet ist, steht zur Erfassung der standortspezifischen limitierenden Faktoren ein Fragenkatalog zur Verfügung. Unter Zuhilfenahme einer Übersichtstabelle mit Ausschlusskriterien kann die Auswahl der möglichen Versorgungskonzepte eingegrenzt werden.
Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsbewertung von Lösungsansätzen für den Siedlungstyp Einfamilienhaussiedlung am Standort Potsdam. © Fraunhofer IBP.
Im Rahmen des Projekts Stadtquartier 2050 wurden die im Leitfaden beschriebenen theoretischen Grundlagen in ein webbasiertes Software-Tool überführt. Das Tool „Klimaneutral Easy“ setzt auf das Fraunhofer-IBP-eigene Tool „District Energy Concept Adviser“ zur energetischen Bewertung von Quartieren auf. Es bietet einen Schnelleinstieg für die energetische Bewertung von Quartieren und unterstützt die Akteurinnen und Akteure in der frühen Planungsphase bei der Auswahl geeigneter Lösungsansätze für klimaneutrale Wohnquartiere.
Ehältliche Projektergebnisse
Paper WSED 2023 Klimaneutrale Versorgungskonzepte
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