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Smart Quart – Energiewende leben

Bis Ende 2024 erarbeitet SmartQuart neue Produkte und Lösungen für die Planung, Errichtung und den Betrieb energieoptimierter Quartiere in Deutschland, um den Einsatz fossiler Energieträger dort weitgehend überflüssig zu machen.

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© Ekaphon / Adobe Stock

Das vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte Reallabor Smart-Quart will zeigen, dass der Schritt in Richtung einer klimaneutralen Energieversorgung innerhalb eines Quartiers sowie im Zusammenspiel mit benachbarten Quartieren bereits heute technisch und wirtschaftlich möglich ist. Dazu vernetzt das Projekt drei Quartiere in den Städten Essen und Bedburg in Nordrhein-Westfalen sowie Kaisersesch in Rheinland-Pfalz jeweils in sich und miteinander. So sollen sich die unterschiedlich strukturierten Quartiere im systemischen Verbund nachhaltig und wirtschaftlich ergänzen und Energie untereinander austauschen.

SmartQuart wird bis Ende 2024 neue Produkte und Lösungen für die Planung, die Errichtung und den Betrieb energieoptimierter Quartiere entwickeln. Dafür investieren die Projektpartner insgesamt mehr als 60 Millionen Euro. Das Ziel des Projekts ist, den Einsatz von fossilen Energieträgern in den Projektquartieren weitgehend überflüssig zu machen und die Quartiere als flexible Teile eines zukünftigen Energiesystems zu Akteuren der Energiewende werden zu lassen.

Die drei Städte zeigen verschiedene Eigenschaften im Hinblick auf die Versorgungslage.

Bedburg zeigt eine typische kleinstädtische Struktur. Hier erweitert SmartQuart sowohl den örtliche Windpark, damit noch mehr Energie aus Windkraft lokal erzeugt werden kann und baut Photovoltaik-Anlangen aus, um die Bewohner auch durch Solarenergie zu versorgen. Für die Wärmeversorgung sorgen hocheffiziente Wärmepumpen in der Energiezentrale und in den Haushalten. Durch Kopplung unterschiedlicher Energiesektoren sowie Kaskadennutzung von Energie (z.B. Abwärmenutzung) wird das lokale erneuerbare Energiepotential maximiert und gleichzeitig der Energiebedarf für Gebäudewärme optimiert. Auf rund 6 Hektar entstehen außerdem neue, energieoptimierte Wohneinheiten. Die Architekten berücksichtigen und reduzieren bei Planung und Bau dieser Rohstoffe, CO2 und Energie, die ein Gebäude über seinen Lebenszyklus benötigt. Ihren Strom bezieht die neue Wohnsiedlung durch die örtlichen erneuerbaren Energien.

Kaisersesch zeigt dagegen trotz ländlicher Prägung im Verbrauch eher Charakteristika eines kleinstädtischen Mischgebiets. Es sind Wohngebiete, Industrie, Gewerbe und kommunale Gebäude vorhanden. Um den Strom- und Wärmebedarf zu decken, wendet die Stadt ein wasserstoffbasiertes Microgrid an. Power-to-Gas-Anlagen wandeln zunächst Strom aus regenerativen Energien in Wasserstoff um, verteilen und speichern diesen über ein Microgrid bzw. eine LOHC Einbindung und machen diesen für die Wärmeerzeugung, Rückverstromung sowie Versorgung lokaler Nahverkehrsbusse und industrieller Anwendungen nutzbar. Der produzierte Wasserstoffüberschuss wird zudem zu anderen Regionen mit den hierzu entwickelnden Geschäftsmodellen im systemischen Verbund (Handelsplattform zwischen den Quartieren als ein neues Geschäftsmodell) transportiert. Der eingesetzte Wasserstoff ist CO2 neutral und stellt so einen wichtigen Beitrag zur Erreichung von Klimaneutralität dar. In Kaisersesch wird erstmalig die gesamte Wertschöpfungskette des grünen Wasserstoffs inklusive eines Wasserstoff-Microgrids mit Speicherfunktion und Anwendungen in den Sektoren Wärme, Mobilität und Industrie realisiert.

Im SmartQuart werden Quartiere verknüpft und Energieflüsse digital gesteuert © EON.SE

Im SmartQuart werden Quartiere verknüpft und Energieflüsse digital gesteuert

© EON.SE

Die Stadt Essen bietet eine urbane Umgebung mit einer hohen Bebauungs- und Leistungsdichte. In solchen urbanen Gebieten, wo der Verbrauch die Erzeugung von lokal erzeugten, erneuerbaren Energien übersteigt, müssen zwecks Steigerung des Anteils an erneuerbaren Energien und den Herausforderungen der Dekarbonisierung grüner Strom und Wasserstoff größtenteils aus ländlichen Gebieten durch geeignete Geschäftsmodelle und Verträge zur Verfügung gestellt werden. In Essen stellt sich SmartQuart bewusst den Herausforderungen der Energiewende im urbanen Raum und entwickelt ein digitales Quartier, das typische Stadtimmobilien virtuell vernetzt. Das digitale Quartier soll das Potential einer quartiersübergreifenden Optimierung und Energieaustausch zwischen den ländlichen und urbanen Quartieren in einem Verbund sowie die Nutzung von innovativen Technologien in Gebäuden aufzeigen, um somit zum Vorbild für die Energiewende im urbanen Raum zu werden.


Projektdaten „Auf einen Blick“:

SmartQuart will zeigen, dass der Schritt in Richtung einer klimaneutralen Energieversorgung innerhalb eines Quartiers sowie im Zusammenspiel mit benachbarten Quartieren bereits heute technisch und wirtschaftlich möglich ist. Dabei bezieht das Projekt möglichst viele Beteiligte von Beginn in die Entwicklung der innovativen Systeme mit ein.

Technologisches Kernelement ist der Austausch von Energie und die intelligente Vernetzung innerhalb und zwischen den Quartieren. Das passiert bei uns über den sogenannten SmartQuart-Hub. Schon auf lokaler Ebene optimieren die Verantwortlichen Verbrauch und Erzeugung und stellen etwaige Überschüsse den anderen Quartieren bilanziell zur Verfügung.

  • Bau- oder Projektzeit: 2020 bis Ende 2024

  • Investitionen: 60 Mio. Euro

  • Konsortialpartner: E.ON SE (Konsortialführer), gridX, hydrogenious LOHC Technologies, RWTH Aachen University, Stadt Bedburg, Stadt Essen, Verbandsgemeide Kaisersesch, E.ON Energy Solutions GmbH, Viessmann, H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG, RWE Power AG

  • Technologie(n): Regenerative Quellen für die Energieversorgung (Windpark, Photovoltaikanlagen, Hybrid-PV-Anlagen), hocheffiziente Wärmepumpen, Power-to-Gas-Anlagen zur Umwandlung von Strom in Wasserstoff, Microgrid für den Einsatz des Wasserstoffs

  • Besonderheiten: Wasserstoffleitung, LOHC Speicher: Technologisches Kernelement ist der Austausch von Energie und die intelligente Vernetzung innerhalb und zwischen den Quartieren durch ein Energiemanagementsystem, welches die Verbraucher und Erzeuger der Quartiere vernetzt und steuert.

  • Standort: Bedburg, Kaisersesch, Essen

  • Versorgungsgebiet: Bedburg, Kaisersesch, Essen

  • Bedburg:

    • Zwei Luft-Wärmepumpen mit jeweils ca. 100 kWth

    • Erdwärmekollektorfläche mit 400m2

    • Dezentrale Temperaturanhebung durch 113 Wärmepumpen mit je 8kWth

    • Speichergröße: Zentraler Wärme-Pufferspeicher (ca. 10.000 Liter), LowEx-Wärmenetz mit 1880 m Trassenlänge (T_vl=15-40°C)

  • Kaisersesch:

    • Wärmebedarf: ca. 500.000 kWh (Nahwämenetz, Rathaus und Besucherpavillon)

    • Leistung: Insgesamt ca. 270 kW

      • BHKW: 100 kWth

      • BZ: 5 x 3,5 kWth

      • H2-Therme: 150 kWth

    • Speichergröße: H2-Leitung, ca. 13.700 kWh (LHV)

  • Essen:

    • Virtuelles Zusammenfügen mehrerer Bestandsimmobilien (Mehrfamilienhaus, Schule, Gewerbe, Bürogebäude, privates Eigentum) mit unterschiedlichen Heizungsarten (Gas, Fernwärme)

 


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