Fraunhofer-Institut für Bauphysik

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1 Fraunhofer-Institut für Bauphysik Systeme für die Energieeffiziente Stadt EE14 Fachkongress EnergieEffizientes Bauen Christina Sager

2 Visionen als Zukunftsbild für das Jahr 2050 CO 2 -neutrale Städte Deutsche Gesellschaft lebt 2050 in CO 2 -neutralen Städten mit Prozent erneuerbarer Energien klimagerecht und anpassungsoffen Städte sind komplett klimagerecht und anpassungsoffen gebaut Maximale Lebensqualität Städte sind optimal an gesellschaftlichen Wandel angepasst und bieten maximale Lebensqualität Deutsche Städte sind Vorreiter bei der Integration ganzheitlicher Stadtsysteme und Showcase für Technologieexport Rechtzeitiges Handeln Notwendige Schritte wurden frühzeitig erkannt und weitsichtige Maßnahmen eingeleitet

3 Konvergenz der Stadtsysteme als zentrale Aufgabe Wie entwickeln sich einzelne Stadtsysteme bis zum Jahr 2050? Intelligente Stromnetze Plus-Energie-Gebäude/ Stadtquartiere Klimagerechter Stadtumbau Smart Mobility & Elektromobilität Regenerativer Energiemix Smart Infrastructures & Versorgungssysteme

4 Technologieansätze auf verschiedenen Maßstabsebenen Einzelgebäude Quartiere z.b.strom-wärme-system: Optimierter Einsatz von Photovoltaik und Wärmepumpen Optimierung der Strom-Eigennutzung Vermeidung von Rebound-Effekten z.b. Cross-Energy-Management Optimiertes Lastmanagement der Erneuerbaren und dezentralen Speicher Einbindung Demand-Side-Management für Heizung und Warmwasserbereitung Stadt z.b. Niedertemperatursysteme: Optimierte Rücklaufabsenkung im Nahwärmenetz Verdichtung der Nah- / Fernwärmenutzung Regenerative Kälteversorgung als Komfortkühlung z.b. Cross-Energy-Management Stadt-Land-Ausgleich Regionaler Lastausgleich Optimierung EE-Flächenpotentiale

5 Exergy-Thinking als Grundlage von Optimierungsprozessen Quelle Energieversorgung Energienutzung 1 Energiequalität q 0 Fossile Energien, Strom Niedertemp. versorgung Fernwärme Niedertemp. 0 C 0 C versorgung Niedertemp. 55 versorgung 0 C 40 0 C 1 Energiequalität q 0 Haushaltsgeräte, Beleuchtung Sauna Trinkwarmwasser Raumheizung Quelle: VTT

6 Optimierung der Energienutzung auf mehreren Maßstabsebenen Quelle: REAP Projekt, TU Delft

7 Optimierung der Energienutzung auf mehreren Maßstabsebenen Quelle: REAP Projekt, TU Delft

8 Optimierung der Energienutzung auf mehreren Maßstabsebenen Quelle: REAP Projekt, TU Delft

9 Unterschiedliche Energieprofile auf Quartiersebene Quelle: REAP Projekt, TU Delft

10 Synergien durch Restwärmenutzung und Kaskadierung Quelle: REAP Projekt, TU Delft

11 Erneuerbarer Strom in der Wärmenutzung Bild: Regelstrategie für Wärmepumpen, Young Jae, Yu, Fraunhofer IBP

12 Anteil von EE 45 % Verlauf der Schaltvorgänge der Wärmepumpe im Februar (konventionelle Regelung) Anteil von EE 64% Verlauf der Schaltvorgänge der Wärmepumpe im Februar (Modellbasierte prädiktive Regelung)

13 Verlauf der Raumtemperatur und der Schaltvorgänge der Wärmepumpe Geringer Anteil von Überschussstrom Überwiegender Anteil von Überschussstrom Verlauf der Raumtemperatur und der Schaltvorgänge der Wärmepumpe im Februar (oben : konventionelle Regelung, unten : modellbasierte prädiktive Regelung)

14 Fazit Synergieeffekte lassen sich häufig auf höherer Ebene erschließen Die Verknüpfung verschiedener Sektoren bietet hohe Effizienzpotentiale Im Prinzip sind alle Technologien vorhanden Energetische Transformationsprozesse erfordern jedoch integrale und sektorenübergreifende Betrachtung Für die Umsetzung fehlen zum Teil noch erprobte Verfahren und vor allem neue Vermarktungs- und Anreizsysteme

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