Realisierungen von Prosumenten für Liegenschaften in Märkten

Im Rahmen des Arbeitspakets AP 7.1 wurde der reibungslose Ablauf des Teilprojekts 7 sowie der darin enthaltenen Arbeitspakete realisiert. Dazu wurden interne Abstimmungsprozesse des Teilprojekts und der Arbeitspakete koordiniert. Weiterhin koordinierte das AP 7.1 den Austausch der Beteiligten mit der Gesamtprojektleitung und anderen Arbeitspaketen des Projekts C/sells.

Im Arbeitspaket 7.2 „Regionale Marktgebiete“ wurde die Umsetzung der in Teilprojekte 5 erarbeiteten neuen Erkenntnisse zu zukünftigen Energiemärkten demonstriert. Dazu sind zwei Unterarbeitspakete erarbeitet worden, in denen die industriellen Projektpartner unter wissenschaftlicher Begleitung die Realisierung darstellten.

• UAP 7.2.1 – Regionale Strommarke Nord-/Mittelhessen

  In diesem Unterarbeitspaket war geplant, „regionale Strommarken“ (als eine Art Dachbegriff für ein übertragbares Konzept) zur regionalen Vermarktung des vor Ort auf Basis regenerativer Energien erzeugten Stroms unter Einbindung lokaler Produzenten/Prosumenten (z. B. Energiegenossenschaften) und Konsumenten zu untersuchen und zu entwickeln.

  Der Kern dieses Projektes war eine Befragung von privaten Haushalten im Netzgebiet der Städtischen Werke Kassel. Ergänzend dazu wurde eine Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen durchgeführt sowie bestehende Konzepte für Regionale Strommarken in Deutschland geprüft. Die gewonnen Ergebnisse wurden im Rahmen einer Fallstudie in einer kleineren Region im Netzgebiet der Städtischen Werke mit den Kommunen und dort ansässigen Bürgerenergiegenossenschaften auf Praxistauglichkeit bewertet. Als Ergebnis wurden Handlungsempfehlungen und Konzepte für regionale Stromversorger zur Etablierung von Grünstromprodukten im Rahmen einer regionalen Strommarke erarbeitet.

• UAP 7.2.2 – Dezentralität bei Energiedienst

  In diesem Unterarbeitspaket wurde die Nutzung einer lokalen/regionalen Plattform zur Vermarktung kleiner und kleinster Mengen regenerativer Energie aus EE-Anlagen demonstriert. Dies diente der lokalen Verwertung dezentraler Erzeugung als Lieferung an ortsansässige Kunden um die Marktintegration erneuerbarer Energien voranzubringen. Dies ermöglichte die Inbetriebnahme einer Handelsplattform, welche die Aufnahme kleinster Erzeugungsmengen ermöglichte. Die Einbindung von Home-Energy-Management-Systems diente der Prognoseverbesserung und als Basis für Verbrauchsbeeinflussung. Dadurch wurde regional vorhandene Flexibilität genutzt um regional erzeugte Energie auch vor Ort zu verbrauchen bzw. verbrauchen zu können.

„Gewerbliche Areale mit Flexibilität und Autonomie“ stehen beim AP 7.3 im Fokus der Demonstration. Dieses Arbeitspaket wurde von drei Unterarbeitspaketen flankiert um die Vorteile so einer Umsetzung zu präsentieren. Ein flexibles Energiemanagement wurde vom Flughafen Stuttgart geleitet und mit weiteren Industriepartnern und wissenschaftlichen Einrichtungen unterstützt. Zudem gab es ein Demand-Side-Management für Industrie und Gewerbe, welches von der EAM Energie Plus geleitet wird. Die Universität Konstanz zeigte wie die Energieflexibilität an Hochschulen gelöst werden kann.

• UAP 7.3.1 – Flexibles Energiemanagement

  Herkömmliche Energiemanagementsysteme waren bisher in der Regel nicht auf die Identifikation und Vermarktung von Flexibilitätspotenzialen ausgerichtet. Im Unterarbeitspaket 7.3.1 „Flexibles Energiemanagement“ sollten bestehende Energiemanagementsysteme im Hinblick auf diese „neue“ Anforderung optimiert werden.

  Geschlossene Arealzellen, wie der Flughafen Stuttgart, managen mit sehr hohen autonomen Verfügbarkeitsanforderungen, den dezentralen „Energiekreislauf“. Dabei nimmt der Flughafen gleichzeitig die Rolle als Produzent und Nutzer von Energie mittels der vorhandenen Gebäudeleittechnik ein. Dadurch kann er übergreifend sowohl Vermarktungs-, Flexibilitäts- und Effizienzpotentiale von Anlagen generieren sowie die allgemeine Nutzung von Flexibilitätsoptionen für die Energieoptimierung demonstrieren. Ein evaluiertes integriertes Flexibilitätsmanagement diente hier als neuer, zellenbasierter Aspekt der Energieoptimierung.

  Unser Ziel war die Eingliederung der „Zelle“ Flughafen Stuttgart in das zelluläre-, übergeordnete- und nachhaltige Energiesystem von C/sells. Wir wollten als Demonstrator zeigen wie Betreiber von Infrastrukturen durch die Nutzung ihrer Flexibilitätspotenziale und unter Berücksichtigung ihrer speziellen Anforderungen, die Energiewende praxisgerecht und wirtschaftlich umsetzen können.

• UAP 7.3.2 – Demand-Side-Management Industrie/Gewerbe

  In diesem Arbeitspaket sollten Last- und Erzeugungsmanagementpotenziale bei Industrie-/Gewerbekunden identifiziert und aktiviert werden. Diese Kunden traten als Anbieter von Systemdienstleistungen im regionalen Flexibilitätsmarkt und anderen Flexibilitätsmärkten auf. Ziel des AP war es, Projekte mit dezentralen Erzeugungsanlagen sowie Lastmanagement bei Industrie/Gewerbekunden umzusetzen und das Verbrauchs/-Erzeugungsverhalten netzdienlich zu flexibilisieren. In den Projekten sollte im Demonstrationsbetrieb nachgewiesen werden, dass Systemdienstleistungen durch intelligente Verzahnung von Produktionsprozessen und Energiebereitstellung von Industrie und Gewerbekunden für den regionalen Flexibilitätsmarkt erbracht werden können.

• UAP 7.3.3 – Energieflexibilität Uni-Konstanz

  Das Arbeitspaket generierte Erkenntnisse über die Wirtschaftlichkeit von Vermarktungsprozessen für Liegenschaften verschiedener Ausrichtungen. Als Basis wurden in Simulationen unterschiedliche Photovoltaik-Technologien in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk im Gebäudepark der Universität Konstanz untersucht. Mit deren Verbrauchsdaten wurde eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für den Einsatz alternativer Energien erstellt; Ziel war hierbei die Darstellung eines effizienten lokalen Energiemanagements in einer komplexen Gebäudestruktur unter Einbeziehung externer und lokaler Energieversorgung.

Drei Unterarbeitspakete bildeten das Gerüst von Arbeitspaket 7.4 zu „Gebäude, Quartiere und Ortschaften mit hoher Wärmeflexibilität“ und demonstrierten beispielsweise eine Lösung wie intelligente Wärme in München umgesetzt werden kann. Die Aktivitäten wurden maßgeblich durch die Stadtwerke München realisiert.

• UAP 7.4.1 – Intelligente Wärme München

  Bis dato wird unter dem Begriff „Energiewende“ im Wesentlichen der Stromsektor adressiert. Ein mindestens ebenso wichtiger Sektor zum Erreichen von klimapolitischen Zielen ist der Wärmesektor. Das Energiesystem der Zukunft erfordert daher unter anderem eine intelligente Kopplung der Sektoren Strom und Wärme (Kälte), um das Angebot an Erneuerbarer Energie optimal auf den Bedarf von Strom, Wärme und Mobilität abzustimmen.

  Der Beitrag der Stadtwerke München im Forschungsverbund C/sells griff mit seinem Unterarbeitspaket die Kopplung der Sektoren Strom- und Wärmeversorgung in Form eines Demonstrationsprojekts auf. Ziel des Demonstrationsprojekts war es, ca. 1.000 technische Einheiten wie Nachtspeicherheizungen, Wärmepumpen, KWK-Anlagen, Fernwärmeübergabestationen mess- und steuerungstechnisch unter der Regie eines virtuellen Kraftwerks zu einem Systemverbund zusammenzuschalten. Dabei sollte insbesondere auf intelligente Meßsysteme (intelligente Zähler, Gateways) als zentrale IKT-Infrastruktur zurückgegriffen werden.

• UAP 7.4.3 – Lokaler Energieausgleich Wolfhagen

  Die Konversionsfläche einer ehemaligen Bundeswehrkaserne wird inzwischen durch eine Berufsschule, Gewerbe und Produktion, sowie mehrere Asylbewerberunterkünfte genutzt. Das bestehende Nahwärmenetz im Betrieb der Stadtwerke Wolfhagen bietet eine Wärmesenke zur Einbindung stromgeführter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in möglicher Kombination mit power-to-heat und Batteriespeichern. Die technische Auslegung der thermischen und elektrischen Komponenten sollte über eine stromgeführte flexible Fahrweise gleichzeitig mehreren energiewirtschaftlichen Anforderungen dienen. Neben der Vermarktung an Flexibilitätsmärkten und der Bereitstellung von Regel- und Ausgleichsenergie sollte das Blockheizkraftwerk (BHKW) in Verbindung mit den lokalen EEG-Erzeugern auch zuverlässig die Netzlast verringern und so ggf. einen Netzausbau vermeiden.

• UAP 7.4.5 – Smart-Grid Quartier

  Durch dieses UAP sollte ein modernes Quartier spartenübergreifend in die neue Versorgungslandschaft integriert werden. Sowohl aus energiewirtschaftlicher als auch energietechnischer Sicht wurde hier die Machbarkeit wie auch die Skalierbarkeit des zellulären Ansatzes in einem vernetzten Smart-Grid Quartier für zukünftige Anwendungsfälle für die Öffentlichkeit demonstriert und in einem standardisierten Ansatz festgehalten.

  Die Integration erfolgte dabei in die neu entwickelte zelluläre Architektur eines Quartiers mit mehreren großen Gebäudeeinheiten (z.B. Studentenwohnheim), eigenem Nahwärmenetz, intelligenten Übergabestationen, Blockheizkraftwerken und Photovoltaikanalagen sowie der Stromverteilnetze bis hin zur Straßenbeleuchtung. Durch die Mitnutzung der Leittechnik konnte maximale Flexibilität gewährleistet und den Prosumenten und Akteuren des Quartiers ein Zugang zum künftigen Energiemarkt gegeben werden. Dies versprach auch einen Erfahrungsgewinn durch den Betrieb mit neuen Marktprozessen (BUCs) innerhalb der Projektlaufzeit, um daraus zukünftige Geschäftsmodelle abzuleiten bzw. zu festigen.

Die informationstechnische Einbindung von Photovoltaikanlagen unterschiedlicher Ausprägung (Freifläche, Aufdach, Eigenverbrauch) in das Infrastruktur Informationsystem (IIS; aus TP 3) ermöglicht den zellübergreifenden Austausch von Markt- und Netzdaten. Dies diente zum einen der Speisung von Prognosediensten zum anderen um Methoden und Prozesse zur Organisation intelligenter Netze (TP4) zu erproben. Weiterhin konnten Konzepte und Vermarktungsstrategien im Hinblick auf regionale Energiekreisläufe sowie auf Flexibilitätspotentiale innerhalb von Liegenschaften durch integrierte Energiemanagementsysteme angewendet und demonstriert werden.

• UAP 7.5.1 – Markt-/Netzintegration Aufdach-Photovoltaik

  Im Unterarbeitspaket UAP 7.5.1 erfolgte die Integration der Photovoltaik-Aufdachanlagen in das Informationssystem (IIS), um zellübergreifend markt- und netzrelevante Daten sicher austauschen zu können. Dies war die Grundlage für die Umsetzung und Erprobung der in TP 4 formulierten Prozesse, um PV-Anlagen netzdienlich und flexibel in der Vermarktungsstrategie in das Stromnetz zu integrieren. Prognosedienste und Portfoliomanagement konnten so optimiert werden, ebenso diente dies der Transparenz von netzrelevanten Energieflüssen.

• UAP 7.5.2 – Markt-/Netzintegration Freiflächen-Photovoltaik

  Durch die informationstechnische Einbindung der Photovoltaik-Freiflächenanlagen in das IIS (TP3) mittels intelligenter Messsysteme (iMSys) und Smart Meter Gateways (SMGW) sollten einerseits Methoden und Prozesse aus TP 4 (Organisation intelligenter Netze) zur netzdienlichen Integration hinsichtlich Einspeisemanagement und auch Markt-/Netz-Flexibilitätsmechanismen erprobt und umgesetzt werden. Ebenso wurden ökonomisch optimierte Vermarktungsstrategien mit Blick auf regionale Energiekreisläufe untersucht.

• UAP 7.5.3 – Eigenverbrauch Gebäude-Photovoltaik

  In den Gebäudezellen bzw. Liegenschaften wurden durch informationstechnische Einbindung der Erzeuger, Verbraucher und Speicher die Energieflüsse durch ein Energiemanagementsystem (EMS) transparent gemacht und konnten wertschöpfend genutzt werden. In Verbindung mit zellinterner (ökonomischer) Optimierung des Zusammenspiels der energetischen Systemkomponenten konnten identifizierte Flexibilitätspotentiale durch Aggregatoren gehoben und vermarktet werden. Die Vermarktung der Flexibilität war dabei auch von zellübergreifendem Interesse.

In Arbeitspaket 7.6 wurden in fünf verschiedenen Muster-Gebäudezellen in Karlsruhe, Offenburg und Stuttgart Microgrid-Lösungen entwickelt, erprobt und demonstriert. Dabei wurden regenerative Energie-Wandlungsverfahren aus Photovoltaik, Wind, Wasserstoff, Speicher bis hin zu power-to-heat-Lösungen berücksichtigt. Die Evaluierung behandelte C/sells IKT Betriebsszenarien und Prognosesysteme im praktischen Anwendungsfall inklusive Nutzer-Verhalten und -Akzeptanz.

• UAP 7.6.1 – Smart-Building-Muster Karlsruhe

  In der Gebäudezelle „Smart-Building-Muster Karlsruhe“ wurden Verfahren des Energiemanagements und der effizienten Marktintegration gewerblicher Liegenschaften entwickelt und im realen Betrieb evaluiert. In Anknüpfung an die Ergebnisse aus TP 5 hinsichtlich der Nutzung von Flexibilitätspotentialen und der Energiemarktintegration wurde in UAP 7.6.1 das FZI House of Living Labs zur Gebäudezelle „Smart-Building-Muster Karlsruhe“ erweitert. Dazu wurden geeignete Optimierungs- und Vorhersageverfahren entwickelt und erprobt. Die Erweiterung des Energiemanagements stellte insbesondere auch Verfahren und Schnittstellen für die effiziente Marktintegration und damit für eine geeignete Nutzung der Flexibilitätspotentiale zur Verfügung. Während in UAP 7.6.4 der Schwerpunkt auf Privathaushalten und Nutzerakzeptanz gelegt wurde, fokussierte UAP 7.6.1 die Erschließung von Flexibilität in gewerblichen Liegenschaften (Zweckbauten) sowie deren Integration in den Energiemarkt.

• UAP 7.6.2 – Microgrid Offenburg-Bohlsbach

  Das Demonstrationsnetz am Institut für Energiesystemtechnik der Hochschule Offenburg bestand aus einer Photovoltaikanlage, einer Kleinwindkraftanlage, mehreren Batterieeinheiten und einem Wasserstoffsystem zur chemischen Speicherung von elektrischer Energie (Elektrolyseur, Flaschenbündel zur Wasserstoffspeicherung, Brennstoffzelle). Als (teilweise flexible) Verbraucher waren ein Elektrofahrzeug, programmierbare elektronische Lasten sowie ein Teil der Büros am Standort eingebunden. Darüber hinaus sollte ein mikroKWK-Labor angekoppelt werden, das zusammen mit dem vorhandenen Raumklimalabor eine voll funktionstüchtige, sehr flexibel einsetzbare Laborumgebung bildet, um dezentrale Energielösungen realitätsnah zu evaluieren.

  Im Projekt C/sells diente dieses Demonstrationsnetz als kleines Modell (Reallabor) eines Areals, das durch intelligente Steuerung eine lokale Optimierung der Energienutzung vornahm und nach Bedarf auch Flexibilität z. B. für den Verteilnetzbetreiber bereitstellen konnte. Die in den TPs 3 und 4 erarbeiteten Business Use Cases (BUC) sollten in realer Umgebung demonstriert und evaluiert werden.

• UAP 7.6.3 – Microgrid-Mobility Stuttgart

  Unterarbeitspaket UAP 7.6.3 befasste sich mit dem Nachweis der Leistungsfähigkeit entwickelter Steuerungssysteme im Fraunhofer IAO Micro Smart Grid. Dies diente der Validierung und Veranschaulichung der Betriebsszenarien aus der in AP 5.4 entwickelten allgemeinen Micro Smart Grid Simulation im praktischen Anwendungsfall. Dabei wurden das Micro Smart Grid selbst und die Steuerungssysteme im Alltagsbetrieb demonstriert. Die im Projekt C/sells behandelten Themenstellungen wurden so auch für ein breites Publikum sichtbar.

• UAP 7.6.4 – Automatisiertes Smart-Home Karlsruhe

  In der Gebäudezelle „Automatisiertes Smart-Home Karlsruhe“ sollten Integrations- und Optimierungsaspekte für das Energiemanagement in Privathaushalten sowie die Nutzerakzeptanz untersucht werden. Ziele des Unterarbeitspakets war, auf Basis der Bewertungsergebnisse von modellgestützten Simulationen ausgewählte reale Anlagen und Geräte in das lokale Energiemanagement und zusätzlich an virtuelle Regelleistungs- bzw. Flexibilitätsmärkte anbinden zu können, um den Einsatz im Feld zu demonstrieren. Genutzt wurde für Integrations- und Optimierungsaspekte des Energiemanagements in Privathaushalten als Demonstrationsumgebung das Energy Smart Home Lab (ESHL) auf dem KIT-Campus in Karlsruhe, um ein umfassendes Evaluierungs- sowie auch Präsentationobjekt für Smart Home-Anwendungen zu schaffen.

• UAP 7.6.5 – Anlagen-/Speicherverbund Karlsruhe/Stuttgart

  Im Rahmen des Unterarbeitspaketes UAP 7.6.5 wurde eine Arealzelle „Anlagen-/Speicherverbund Karlsruhe/Stuttgart“ realisiert, die auf der virtuellen Kopplung räumlich-verteilter energietechnischer Anlagenverbünde und Gebäudekomplexe basierte. Dazu gehörten ein Campus des KIT sowie eine Testanlage zur Erprobung von Power-to-Heat-Konzepten (P2H) am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart. Über diese Arealzelle, die verschiedene experimentelle Anlagen über eine digitale Leitstelleninfrastruktur und Co-Simulationsumgebung datentechnisch miteinander verknüpfte, sollte als komplexes Lösungsstudio die Einbindung unterschiedlich modellierbarer Microgrid-Konstellationen auf Basis der Energy Lab 2.0 in die Zellinfrastruktur ermöglicht werden.

Arbeitspaket AP 7.7 konzentrierte sich auf das lokale Gebäude-Energiemanagement. Dazu wurde in Ulm ein einzelnes Wohngebäude für die Visualisierung der Energieflüsse herangezogen. In Wolfhagen entstand ein Netzverbund von 30 Wärmepumpen in Wohnhäusern, der als Schwarm flexibilisiert wurde und in Heilbronn ermöglichte ein hocheffizientes Geschäftshaus im Realbetrieb den Einblick in die intelligente Haustechnik. Das intelligente Messsystem (iMSys) wurde zur flexiblen Netzsteuerung eingesetzt und neue Geschäftsmodellen aus TP 5 wurden erprobt.

• UAP 7.7.1 – Energie Flexible Hochschule Ulm

  Das Unterarbeitspaket UAP 7.7.1 integrierte Smart Grid-Technologien in den Neubau eines Hochschulgebäudes. Dabei wurden intelligente Messsysteme (iMSys) und Marktmodelle aus TP 5 in der Gebäudezelle „Energie Flexible Hochschule Ulm“ erprobt. Das Lehr- und Laborgebäude umfasste 5500 qm und sollte als eines der ersten Laborgebäude im Energie-Effizienzhaus Plus Standard errichtet werden. Darüber hinaus war das Ziel des Energiekonzepts interaktiv auf die Netzzustände zu reagieren. Energie-Überschüsse des Gebäudes sollten an die umliegenden Gebäude abgegeben werden. Die „Energie Flexible Hochschule Ulm“ sollte als Reallabor betrieben werden. Die Erkenntnisse aus dem Reallabor wurden dokumentiert und analysiert, um zukünftig auch für Wohngebäude zur Verfügung zu stehen.

• UAP 7.7.2 – Flexible Wärmepumpen Wolfhagen

  Im Unterarbeitspaket UAP 7.7.2 wurden flexible Wärmepumpen als regelbare Last auf einen Beitrag zur Systemsicherheit getestet. Im Netzgebiet der Stadtwerke Wolfhagen wurden bestehende Wärmepumpen in Haushalten mit IKT ausgestattet und als Schwarm innerhalb eines virtuellen Kraftwerks flexibilisiert. Grundsätzlich sollte der Beitrag von monovalenten und/oder bivalenten Wärmepumpen zur Systemsicherheit untersucht und praktisch erprobt werden. Dabei wurde eine stärkere Verzahnung von Elektrizitäts- und Wärmemarkt gefördert, um damit Erzeugungsüberschüsse Erneuerbarer Energien sinnvoll zu nutzen.

• UAP 7.7.3 – Smart-Building Heilbronn

  Ein hocheffizientes Geschäftshaus im Realbetrieb eröffnete die Möglichkeit der Nutzungsanalyse und einen Einblick in die Akzeptanz intelligenter Haustechnik mit Photovoltaik, Eisspeicher, Wärmepumpe und Hausbatterie, Hausautomationssystem mit lokalem Energiemanagement sowie auch die Möglichkeit zur Betriebsführung bei externen Netzausfällen in einem Bürohaus mit drei Parteien. Verbunden war dies mit einem Messsystem zum zeitnahen Kundenverbrauchs-Feedback mit Visualisierung aller Energieflüsse im Bereich Elektrizität, Wärme und Gas. In der Gebäudezelle „Smart-Building Heilbronn“ sollten Effizienzsteigerung und Kostensenkung erreicht sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Nutzungsanalyse durchgeführt werden. Die Akzeptanz und Partizipation der Nutzer intelligenter Gebäudetechnik sollte dadurch gesteigert werden.

Demonstrationen in Franklin

Auf dem ehemaligen US-Militärgelände Franklin in Mannheim, welches mit 144 ha fast so groß ist wie die Innenstadt von Mannheim, entsteht ein neuer Stadtteil. Zukünftig werden hier 9.000 Bewohner leben und von einem zukunftsweisenden Energiekonzept profitieren. Im Zuge von C/sells wurden hierbei drei verschiedene Konzepte dezentraler Energiemanagementsysteme (Elektrizität, Wärme und Elektromobilität) demonstriert, um das Flexibilitätspotenzial aufzuzeigen und die interoperablen Interaktionen mit dem Markt zu untersuchen.

• UAP 7.8.1 – Wärmeflexibilität Mannheim

  Der Strom von PV-Anlagen auf Dächern öffentlicher Gebäude sollte nicht nur eingespeist, sondern auch in Wärme umgewandelt werden. Hierzu wurden die PV-Anlagen mit einer an das Niedertemperaturnahwärmenetz angebundenen Wärmepumpe gekoppelt. Ein lokales Regelungskonzept unter Berücksichtigung der Anforderungen des Flexibilitätsmarktes bestimmte die Ansteuerung der Wärmepumpe, wodurch eine zusätzliche Flexibilität in Wärmesektor entstand.

• UAP 7.8.2 – Intelligente Steuerung von Wärmespeicher

  Nicht nur auf Erzeugerseite, sondern auch abnahmeseitig, sollte die Wärmemenge gezielt geregelt werden. Dies sollte zum einen realisiert werden, indem Heizpufferspeicher steuerbar gemacht wurden. Eine bedarfsgerechte Aufladung führte zur Verlagerung der Ladezeiten, reduziert Verluste und verbesserte somit das Gesamtsystem. Hierzu war die Entwicklung und die Integration einer Steuerung notwendig. Eine weitere Möglichkeit bildete die gezielte Ansteuerung von Heizschwertern.

• UAP 7.8.3 – Ladeflexibilität in Gebäuden und Quartieren in Mannheim

  Auf Franklin sollte die Elektromobilität vorangetrieben werden, weshalb das Quartier im Zuge von C/sells mit knapp 75 Ladepunkten, vorranging im privaten und halb-öffentlichen Bereich, ausgestattet werden sollte. Ziele waren insbesondere der Aufbau und die Demonstration einer Ladeinfrastruktur, die durch Markt- und Netzintegration flexibel auf externe Anforderungen reagieren kann und diese Flexibilität wirtschaftlich verwertbar macht. Besondere Berücksichtigung erfuhren die Ladeanforderungen der Fahrzeuge und der Nutzer.

Im Arbeitspaket 7.9 wurden zwei nachbarschaftliche Quartiersverbünde in den Ortschaften Hohentengen (Landkreis Sigmaringen) und Fellbach (Rems-Murr-Kreis) zu intelligenten Energiesiedlungen entwickelt. Sie wurden jeweils mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien, überwiegend PV, versorgt und die Lasten wurden nicht nur dem lokalen Energieangebot angepasst, sondern auch mittels des Infrastruktur-Informationssystems (IIS) netzdienlich koordiniert. Lastspitzen und damit hohe Anschlussleistungen der Quartiersverbünde sollten vermieden werden. Während in Fellbach die elektrische Last überwiegend durch gezielte Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen beeinflusst werden konnte, fand in Hohentengen der entsprechende Lastwechsel durch die flexible Wärmeerzeugungs-Option mittels Wärmepumpe und Blockheizkraftwerk statt.

• UAP 7.9.1 – IKT-Siedlung Hohentengen

  Die „IKT-Siedlung Hohentengen“ behandelte die Konzeptionierung und Umsetzung intelligenter Energie-Siedlungen, die sich nicht nur selbst mit Wärme, Kälte und Strom aus regenerativen Energiequellen versorgten, sondern dem Netzbetreiber auch positive und negative Regelenergie boten. Dieses Unterarbeitspaket behandelte die Zusammenstellung kompakter Energieerzeugungsanlagen auf dem Siedlungsareal Ehoch4 sowie die Regelungstechnik der Anlagen und die Steuerung der Verbraucher. Mindestens drei unterschiedlich große Energiemodule sollten an geeigneten Stellen auf dem Areal zum Einsatz kommen. Sie enthielten jeweils eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, eine elektrische Wärmepumpe und einen elektrischen und thermischen Energiespeicher. Die Energiemodule koppelten über das Stromnetz und wurden aus Photovoltaik, Wasserkraft und Biogas gespeist. Mit der Quartierszelle „IKT-Siedlung Hohentengen“ sollte das Konzept der IKT-Siedlung auf Areal dem Ehoch4 mit Fertigung kompakter Energie-Module für Siedlungen umgesetzt werden. Das Areal sollte auf diese Weise nicht nur energieautark werden, sondern auch zu jeder Jahreszeit und zu jeder Wetterlage dem Netzbetreiber je nach Bedarf, positive und negative Regelenergie bieten. Es wurden Erfahrungswerte gesammelt, inwieweit sich die verfügbaren erneuerbaren Energien gegenseitig ergänzen. Es sollte Strom und Wärme immer genau nach Bedarf aus erneuerbaren Energien zur Verfügung stehen.

• UAP 7.9.2 – Nachbarschaft und Elektromobilität Fellbach

  In Fellbach wurde eine Gruppe aus 7 Privathäusern mit Passivhausstandard, eigener Photovoltaikanlage und Elektrofahrzeugen als netzaktives Wohnquartier gezeigt. Hier sollten die PV-Erzeugung und steuerbare Lasten innerhalb des Quartiers über lokale Anreize ausgeglichen und Grenzwerte eingehalten werden, um netzstabilisierend zu wirken. Darüber hinaus konnten verfügbare Flexibilitäten erschlossen werden oder in kritischen Netzsituationen über den zentralen Controller zur Stützung aktiviert werden. Hierbei wurden vor allem die Ladevorgänge privater Elektrofahrzeuge entsprechend des C/sells-Konzepts koordiniert. Es wurde eine durchgängige Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur-Informationssystem (IIS) aus TP 3 über Ladeinfrastruktur (wallbox) und HEMS abgebildet. Ladestrategien wurden nach lokalen Anforderungen, Prämissen und externen Anreizen über das IIS oder den lokalen Versorger berechnet und überwacht. Aufwand, Nutzen und Erfahrungen bei der Umsetzung wurden dokumentiert und bewertet.