14 2 · 2018 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie Die Herausforderung in der städtischen Entwicklung liegt in der Gestaltung lebenswerter Räume. Die Lebensqualität in immer komplexeren und größeren Ballungsgebieten aufrecht zu erhalten, erfordert einen zunehmend effizienten, klima- und umweltfreundlichen Umgang mit den natürlichen Ressourcen sowie Angebote zum sozialen Miteinander wie zum Beispiel das Car-Sharing. Technik und Digitalisierung sind dabei kein Selbstzweck, sondern richtig genutzt, sehr wirkungsvolle Mittel zum Zweck, nämlich die Lebensqualität zu erhalten und idealerweise zu verbessern. Vernetzung ist das Fundament einer Smart City Um natürliche Ressourcen effizient zu nutzen, ist die Verknüpfung und somit das Teilen der benötigten Mittel zwischen Sektoren, Anlagen und Akteuren entscheidend. Die intelligente Energieversorgung wird dabei immer Mieterstrom macht Quartiere smart Eine intelligente Energieversorgung vernetzt Gebäude, Anlagen, Sektoren und verbessert so die Lebensqualität Florian Henle Das Rückgrat intelligenter Städte ist ihre zunehmend dezentrale und digitale Energieinfrastruktur. Sie bietet Schnittstellen für diverse Dienstleistungen und Anlagentechnik und steigert damit die Effizienz des Gesamtsystems. Ein ideales Testfeld sind die Microgrids städtischer Quartiere. Hier werden dezentrale Stromproduktion und Strombedarf aufeinander abgestimmt, über Bewohner, Heizungsanlagen, Speicher, Elektroautos und Co. hinweg. Das ermöglicht eine optimierte Ressourcennutzung und Prozessgestaltung, die für die urbane Entwicklung immer wichtiger wird. Bild 1: Quartier Lok.West in Esslingen. © RVI GmbH 15 2 · 2018 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie mehr zur zentralen Schnittstelle. Sie ist ein wichtiger Bestandteil unseres Lebens und Treiber der Entwicklungen in nahezu allen großen Bereichen. Durch die Abstimmung von Energieerzeugung und -bedarf können beispielsweise schon heute in einzelnen Quartieren Ressourcen effizienter genutzt werden. Gleichzeitig wird die Netzinfrastruktur entlastet. Genauso bietet die Integration von smarten Elektrogeräten in die Energienetze neue Geschäftsmodelle und mehr Komfort dank effizienter Prozesse. Angesichts der komplexen Verflechtungen und schnellen Transformationen in einer Stadt sind hierzu intelligente Prozesse wichtig. Sie erfordern ein umfassendes Datenmanagement. Die Steuerung gemäß festgelegter Regeln, die aus Big-Data-Analysen heraus entwickelt werden, wird zunehmend durch komplett automatische, mittels künstlicher Intelligenz koordinierter Systeme ersetzt. Smart Grids im Mieterstrom Laut Experten des Fraunhofer Instituts ist die Stadt der Zukunft polyzentrisch strukturiert. Die Entwicklung von dezentralen Stadtvierteln hat den Vorteil, dass die infrastrukturelle Komplexität abnimmt und neue Konzepte leichter und schneller erprobt werden können. Ein ideales Beispiel hierfür ist die Mieterstromversorgung. Mieterstrom bezeichnet die Versorgung der Bewohner eines Gebäudes oder auch ganzer Quartiere mit lokal erzeugter Energie. Das Ganze erfolgt in der Regel über smarte Netze, in denen alle Energieerzeuger und -abnehmer mittels intelligenter Messgeräte, sogenannter Smart Meter, vernetzt sind. Für den Erfolg smarter Netze ist die technologieoffene Gestaltung wichtig. Hier besteht jedoch noch Nachholbedarf, weil die Schnittstellen zwischen den Anlagen keine gemeinsame Sprache haben. Hersteller haben sich daher in Allianzen zusammengeschlossen mit dem Ziel, Standardisierungen in der Gerätekommunikation zu erarbeiten. Gelingt hier der Durchbruch, sind energieeffiziente Lösungen durch eine flexible, herstellerunabhängige und aufeinander abgestimmte Verbrauchssteuerung der Geräte im Smart Home auf breiter Ebene möglich. Sektorenkopplung Mit der Zunahme neuer großer Stromverbraucher wie zum Beispiel Wärmepumpen wächst das Interesse, lokal erzeugten Strom in anderen Sektoren zu nutzen. Das senkt etwa den zum Betrieb der Wärmepumpe angesetzten Primärenergiefaktor und hilft, Gebäudeeffizienz-Kriterien der Energieeinsparverordnung und hoher KfW-Förderungen zu erfüllen. So treibt die Vernetzung technischer Anlagen die Energiewende in unterschiedlichen Sektoren voran. Wärmepumpen beziehen aber nicht nur Strom aus dem Netz, sie können umgekehrt auch netzstabilisierende Energiedienstleistungen erbringen. Denn durch ihren Pufferspeicher sind sie in der Lage, zeitversetzt Strom aufzunehmen, etwa wenn Überschussstrom im Netz vorhanden ist. Genauso werden Blockheizkraftwerke durch Mieterstrom effizienter genutzt, weil der hier vor allem im Winter erzeugte Strom direkt in die lokale Stromversorgung einfließt. Integrierte Elektromobilität Die Verbreitung von E-Ladestellen in den Städten nimmt in den nächsten Jahren, politisch und wirtschaftlich gefördert, stark zu. Sie sinnvoll in die Energienetze zu integrieren, erfordert ein intelligentes Lademanagement und die Kombination mit weiteren Anlagen, etwa Stromspeichern. Das erhöht den Anteil erneuerbarer Energien, der zum Laden der Fahrzeuge zur Verfügung steht und senkt die Stromkosten. Die Integration von E-Ladestellen in die Energienetze fördert ferner die Entwicklung neuer 2 3 3 . 6 0 9 2 B U S W A R T E S T A N D P o r t a l k r a n Hütte W A S W A S W A S T A T N S T A T N S T A T N A l t e s Z o l l a m t C a f é , B i s t r o Platz der Deutschen Einheit B W a W a 2 W a 2 N e c k a r R o ß n e c k a r R o ß n e c k a r 1 0 B 1 2 7 0 K M e t t i n g e r S t r a ß e G a y e r n w e g B o s c h s t r a ß e D a i m l e r s t r a ß e D i e s e l s t r a ß e U n t e r e r N e c k a r h a l d e n w e g M e t t i n g e r S t r a ß e O t t o s t r a ß e S c h l a c h t h a u s s t r a ß e Bahnhof K a n d l e r s t r a ß e M a r t i n s t r a ß e F l e i s c h m a n n s t r a ß e M e t t i n g e r S t r a ß e K a n d l e r s t r a ß e S c h e l z t o r s t r a ß e M a r t i n s t r a ß e K o l l w i t z s t r a ß e F l e i s c h m a n n s t r a ß e Bahnhofplatz 5 9 5 5 5 1 5 2 5 6 5 4 6 0 3 5 5 0 4 9 3 2 5 7 5 8 1 1 3 4 8 3 3 3 0 3 4 3 0 7 1 5 3 6 8 3 6 1 0 3 8 1 0 9 5 2 6 3 1 2 2 2 1 8 1 0 1 9 9 9 7 8 1 5 9 5 9 1 8 7 6 5 1 5 / 1 1 4 1 0 8 8 9 1 5 8 5 8 3 2 6 1 3 4 8 8 1 7 9 7 7 7 5 5 2 2 8 2 / 1 4 6 5 0 4 5 2 2 5 3 2 2 2 2 / 1 4 7 2 4 2 3 2 2 2 1 6 9 7 1 2 5 / 1 5 6 5 4 5 0 4 8 4 6 4 4 2 4 3 4 5 5 3 2 4 2 0 4 7 2 1 1 5 0 / 1 4 5 4 3 5 0 1 8 1 0 4 6 4 1 4 2 3 9 2 / 1 2 / 2 2 / 3 4 1 3 6 1 7 4 6 3 2 / 1 3 5 9 3 4 3 4 3 2 4 4 4 0 4 2 3 2 / 2 3 5 3 7 3 7 1 3 3 3 1 3 0 2 8 3 2 2 8 / 1 2 9 3 4 3 4 / 1 2 5 3 7 2 6 / 2 3 0 3 9 3 6 3 8 2 6 3 5 3 2 9 2 6 1 6 1 1 2 7 2 8 2 6 / 1 2 6 2 7 1 4 2 4 1 0 3 0 2 2 4 2 4 2 4 / 1 1 9 5 2 2 2 9 3 1 3 3 2 7 / 1 2 1 1 9 / 1 1 7 2 2 1 8 2 4 / 1 1 6 1 2 0 1 4 4 2 1 8 7 1 1 1 8 1 2 2 2 0 2 5 2 0 1 6 1 2 2 7 1 1 / 2 1 5 1 1 / 1 V I I I I I V V I V I V V I V IV IV I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V I V V V V V V I I V I I V V V V I V I V I V V V V I V I V I V I V V V V I V I V V V V I V V I I I I I I 4 P 4 P 5 P 3 P 4 P 9 P 3 P C a r - S h a r i n g ö f f e n t l i c h e T i e f g a r a g e V 6 P D E N K M A L V I K K B a h n h o f I I - I I I V I 3 P 1 9 P 2 P C a r - S h a r i n g 1 3 P 1 2 P T G T G T G T G T G T G T G T G T G T G T G T G Rossneckar H o t e l Platz R o s s n e c k a r Steg S t e g D e n k m a l G e w e r b e Wohnhof F a m i l i e n W o h n h o f B i l d u n g T e c h n o l o g i e U f e r p r o m e n a d e S k u l p t u r A k t i o n s f e l d e r S p i e l u n d S p o r t N e c k a r w i e s e n S t u f e n a n s W a s s e r Neckaruferpark C a f é A k t i o n s f e l d B e g e g n u n g v o r h a n d e n e N a t u r s t e i n m a u e r B a l k o n A u f z u g T r e p p e n a n l a g e R a d u n d F u ß w e g N a t u r s t e i n m a u e r n R a m p e S t e g T r e p p e n t u r m P a n o r a m a w e g b a r r i e r e f r e i e r A u s g a n g B a h n h o f H o c h w a s s e r s c h u t z d u r c h D a m m b a l k e n S t e g v o r K a n a l m a u e r T G Westpark S c h a l l s c h u t z w a n d S c h a l l s c h u t z w a n d N a h v e r s o r g u n g E i n z e l h a n d e l C a f é W o c h e n m a r k t C a f é G e w e r b e 5 P 4 P 2 P D u r c h g a n g E G 6 P E i s e n b a h n - D r e h s c h e i b e n A n l i e f e r u n g W o h n e n W o h n e n W o h n e n R a m p e n h a u s 8 P B ü r o B ü r o D e s i g n S c i e n c e - C e n t e r G a s t r o n o m i e M a r k t h a l l e S t u d e n t e n - W o h n e n W o h n e n M u l t i f u n k t i o n s b a n d Grüne Fuge A n l i e f e r u n g A n l i e f e r u n g A n l i e f e r u n g Uferspitze Jugend- Spielplatz S k a t e n B e a c h v o l l e y b a l l Stadtteilplatz Quartiersplatz M u l t i f u n k t i o n s b a n d 8 P 1 2 P 1 1 P Z u f a h r t P a r k p l ä t z e 7 P o d e r B u s V I I V V V I V G e w e r b e 4 2 P 9 P S t u d e n t e n 1 0 P G e w e r b e E G G e w e r b e E G S i t z u n d S p i e l s c h e i b e F l e i s c h m a n n s t r a ß e 7. September 2011 Die Neue Weststadt Esslingen . Rahmenplan | Stadt Esslingen am Neckar | LEHEN drei . Architektur Stadtplanung . SRL BDA . Feketics Schuster | frei raum concept Sinz-Beerstecher + Böpple Landschaftsarchitekten BDLA LAGEPLAN M 1 : 1.000 Schneidekante Schneidekante Bild 2: Rahmenplan neue Weststadt Esslingen. © RVI GmbH 16 2 · 2018 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie Elektromobilitätskonzepte wie E- Car-Sharing, E-Roller und E-Bikes. Schließlich bieten diese Angebote den Bewohnern ein Mehr an Komfort ohne Mehrkosten. In Zukunft übernehmen Elektrofahrzeuge mit ihren Batterien - genauso wie Wärmepumpen - netzstabilisierende Funktionen. Wird weniger Strom produziert als benötigt, speisen die parkenden Elektroautos Strom aus ihren Batteriespeichern ins lokale Netz. Besteht hingegen ein Überschuss an Strom, werden sie durch intelligentes Lademanagement direkt geladen. Solche Vehicle2Grid- Konzepte werden bereits in mehreren Forschungsprojekten erprobt. Sharing Economy Das Teilen von Gegenständen und Dienstleistungen ist im städtischen Leben seit einigen Jahren präsent. AirBnB und Uber haben die Entwicklungen vorangetrieben. Kann in Zukunft zwischen einzelnen Haushalten Strom geteilt werden, sind neue Ansätze geschaffen, die das Gemeinschaftsgefühl und zugleich eine effiziente Ressourcennutzung stärken. In Mieterstromprojekten wird das heute schon umgesetzt und Strom innerhalb großer Mehrfamiliengebäude und Quartiere geteilt. Es ist eine wichtige Entwicklung, um die dezentrale Stromversorgung fair zu gestalten und alle Haushalte einzubeziehen. Aktuell sind dem Teilen von Strom über Gebäude und Siedlungen hinaus aus regulatorischen Gründen noch Grenzen gesetzt (siehe auch Beitrag ab Seite 72). Beispiel smartes Mieterstromkonzept In Esslingen entsteht derzeit das Quartier Lok.West (Bilder 1 und 2). Das erste und später zweitgrößte Gebäude Béla wird diesen Sommer fertiggestellt. Es beherbergt auf etwa 5600 m 2 neun Gewerbeeinheiten und 132 Wohneinheiten mit 21 bis 150 m 2 . Bis 2022 werden insgesamt rund 500 Einbis Vier-Zimmer- Wohnungen und private sowie öffentliche Grünflächen und Höfe gebaut. Geplant, realisiert und später auch verwaltet wird das gesamte Quartier Lok.West vom Saarbrücker Immobilienentwickler RVI. Zur klimaneutralen Energieversorgung - eine Forderung der Stadt Esslingen - wurde auf dem ersten Gebäude Béla eine Photovoltaik-Dachanlage errichtet (Bild 3). Zusammen mit einem BHKW werden bis zu 70 % des Strombedarfs gedeckt - und das ohne Speicher. Das Mieterstromangebot und ein intelligentes Versorgungskonzept mittels Smart Grid, Smart Metern, smarten Apps und smarten Haushaltsgeräten machen dies möglich. So werden beispielsweise die Mieter in Lok.West per App über die aktuelle Energieerzeugung und den Verbrauch in ihrem Gebäude informiert. Ziel ist es, dass sie bevorzugt dann Strom verbrauchen, wenn ein Stromüberfluss besteht. Denn die Zukunft liegt nicht allein im Energie sparen durch effiziente Geräte und eine gute Gebäudedämmung, sondern genauso im Wissenstransfer, um bewusst Energie verbrauchen zu können. Digitale Transaktionsmodelle Mit ihren smarten Microgrids sind Mieterstromprojekte zudem ideal geeignet, energiewirtschaftliche Prozesse zu simulieren. Dazu werden in Feldtests kleine Strommengen in Peer-to- Peer-Prozessen gehandelt und abgerechnet. Ermöglicht wird das durch den Einsatz von Smart Metern, mit denen Lokalstrommengen in Echtzeit und vollautomatisch gemessen, abgerechnet und übertragen werden. Es ist die Basis für neue energiewirtschaftliche Prozesse wie zum Beispiel das Bilanzkreismanagement. Künftig können so auch flexible Tarife angeboten werden. Das heißt, ein Haushalt, der gezielt dann Strom nutzt, wenn viel produziert wird, kann seine Stromkosten senken. Das fördert ein energiebewusstes Verhalten und ist der Einstieg in eine integrierte und variable Abrechnung. Die Beispiele in den verschiedenen Bereichen zeigen, welche einflussreiche und gestaltende Rolle der Energieversorgung in der städtischen Entwicklung zukommt. Ihr Einfluss reicht weit über die Strom- und die Wärmeversorgung hinaus, bis in die Finanz- und Mobilitätsstrukturen hinein. Die derzeit entstehenden ökologischen Musterquartiere wie das Esslinger Quartier Lok. West sind mit ihrem intelligenten Energiekonzept eine tragende Säule künftigen Wohnens. Florian Henle Gründer und Geschäftsführer Polarstern GmbH Kontakt: mieterstrom@polarstern-energie.de AUTOR Bild 3: Quartier Lok.West aus der Vogelperspektive. © RVI GmbH