Forschergruppe TestReal

Techniken und Strukturen für die Realisation von Energieeffizienz in der Stadt

Förderer: Thüringer Aufbaubank (TAB) im Namen des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Technologie (TMWAT), Europäischer Sozialfond (ESF)

Laufzeit: 05/2012 –bis 03/2015

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Eckhard Kraft

Projekt-Webseite: www.testreal.org

Projektpartner

Beteiligte Professuren:

  • Siedlungswasserwitrschaft
  • Betriebswitschaftslehre im Bauwesen
  • Urban Energy Systems
  • Interaction Design

 Beirat:

  • Stadtwerke Weimar Stadtversorgungs-GmbH
  • IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
  • Energieversorgung Apolda GmbH
  • ENVISYS GmbH & Co. KG
  • Jena-GEOS – Ingenieurbüro GmbH
  • KNOTEN WEIMAR GmbH
  • MAZeT GmbH
  • SWE Energie GmbH
  • Stadt Weimar
  • Stadtwerke Energie Jena-Pößneck GmbH

Kurztext

Die Bundesregierung hat sich ambitionierte Ziele zur Energieeinsparung und Energieeffizienz gesetzt. So soll beispielsweise  der Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2020 gegenüber 2008 um 20 % sinken. Der Bruttostromverbrauch soll im gleichen Zeitraum um 10 % abgesenkt werden, der Anteil der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung  im Jahr 2020 bei 25 % liegen (15,4 % im Jahr 2010) und die Energieproduktivität jährlich um 2,1 % steigen. Diese Ziele lassen sich ohne eine effiziente Verwendung von Energie nicht erreichen. Neben dem weiteren Ausbau der Strom- und Wärmeerzeugung aus regenerativen Energieträgern ist somit die Energieeffizienz ein essentieller Baustein zur Umsetzung der energie- und klimapolitischen Ziele.

In den allgemeinen Ansätzen zur Energieeffizienz bisher noch ungenügend betrachtet ist die Bewertung der Gesamteffizienz der Energiebereitstellung von der Primärenergie über die einzelnen Umwandlungsebenen bis zur Nutzenergie im urbanen Kontext. Die effiziente Nutzung von Energie auf städtischer Ebene ist abhängig von einer Reihe von Faktoren, die nur in einem gut aufeinander abgestimmten Netzwerk effektiv wirksam werden können. Die Forschergruppe TestReal stellt sich dieser Herausforderung. Im Fokus stehen Lösungsansätze für mehr „Effizienz im Energiemodell der Region“.

Zielstellung

Ziel der Forschergruppe ist die Erarbeitung von Grundlagen für ein Planungsinstrument zur Steigerung der Energieeffizienz in der Stadt. Untersucht werden die städtische Infrastruktur und die städtebaulichen Strukturen in Bezug auf ihren Energiefluss (Erzeugung, Umwandlung, Verbrauch) sowie ihre energierelevanten Stoffströme (Abfall und Abwasser). Das zu erarbeitende, eigenständige Analyse- und Planungsinstrument soll neben der verständlichen Vermittlung von Planungszielen den kommunalen Entscheidungsträgern, aber auch assoziierten Akteuren, auf die lokalen Gegebenheiten abgestimmte Handlungsoptionen hinsichtlich Effizienzmaßnahmen zur Verfügung stellen.

Die Schwerpunkte des interdisziplinären Teams aus Ingenieuren und Designern können wie folgt zusammengefasst  werden:

  • Energetische Analyse und Systematisierung urbaner Strukturen
  • Integration energierelevanter Stoffströme
  • Ökonomische Betrachtung urbaner Infrastrukturen
  • Visualisierung von Energie.

Methodik

Aufbauend auf Literaturrecherchen bildet der Stand zu Wissenschaft und Technik die systematische Grundlage der Betrachtungen (Energiebedarfsermittlung, energetische Reihen, organisches Stoffstrommanagement, Lebenszykluskosten, visuelle Strategien). Aus diesem Portfolio wurden nutzbare Methoden ausgewählt, evaluiert und ggf. an notwendigen bzw. geeigneten Stellen erweitert.

In einem ersten Schritt wurden Diversitäten von Stadtraumtypen und der darin begründeten funktionellen Abhängigkeiten, z.B. des Wärmebedarfs, analysiert und bewertet. Darauf erfolgte die Verarbeitung der energetisch relevanten Daten über ihren Raumbezug im geographischen Informationssystem (GIS). Die Zuordnung aussagefähiger energetischer Bezugsgrößen zu den territorial abgegrenzten und bereinigten Stadträumen bilden die Grundlagen für ein gesamtstädtisches Energiebild, das sich summarisch aus den Einzelwerten ergibt. Die Bildung sogenannter energetischer Reihen bestimmt zunächst den aktuell erforderlichen Einsatz von fossilen und regenerativen Energieträgern und somit den energetischen Fingerabdruck. Dadurch können Potentiale zur Integration von regenerativen Energien innerhalb der städtischen Struktur und von bisher unbeachteten energierelevanten Stoffströmen wie Abfall und Abwasser abgeleitet werden. Die an der Modellregion Weimar ermittelten Grundlagen wurden abschließend am Beispiel Apolda evaluiert.

Die ökonomischen Betrachtungen zielen darauf ab, die Wirtschaftlichkeit neuer Energiekonzepte oder Maßnahmen der energetischen Sanierung einzuschätzen. Als Grundlage einer Beurteilung wurde der Lebenszyklusansatz gewählt, die von der Planung über Erstellung bis zum Abriss der Infrastrukturbauwerke reicht. Es wurde untersucht, welche Schlussfolgerungen Entscheidungsträger daraus für zukünftige Planungen ziehen können.

Der Bereich der Visualisierung beschäftigte sich mit Strategien der visuellen Darstellung planungsrelevanter Informationen. Da am Prozess der Effizienzsteigerung eine Vielzahl von Akteuren beteiligt ist sowie wechselseitige Abhängigkeiten auftreten, leistet das entwickelte Kommunikationswerkzeug einer Informationsgrafik einen wichtigen Beitrag zur akteursspezifischen Vermittlung von Sachverhalten, Wechselwirkungen und Handlungsoptionen.

Ergebisse

Ergebnisse hinsichtlich der Zielstellung können wie folgt zusammengefasst werden:

  • Verfahrensweise zur Systematisierung der Stadtraumaufteilung
  • Kenn- und Beiwerte zur Ermittlung stadtraumbezogener Energieverbräuche
  • Erstellung eines Berechnungsmodell zum Energiefluss
  • Erarbeitung eines Lebenszykluskostenansatzes für technische Infrastruktur
  • Grundlagen eines Softwareprototyps zur Potentialermittlung für Stoffströme
  • Entwicklung und Umsetzung einer interaktive Informationsgrafik

Die ausführliche Ergebnisdarstellung entnehmen Sie bitte der Webseite www.testreal.org.

Letztes Update: 22.07.2015