LOCAL – Open-Source Planungstool für Klimaneutrale Quartiere
Entwicklungspfade urbaner Energiesysteme hin zur Klimaneutralität: Open-Source-Tool für die Charakterisierung und Analyse lokaler Wärmeversorgungssysteme in Quartieren
Auftraggeber Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Laufzeit November 2023 – Oktober 2026
Hintergrund
Der Gebäudesektor soll bis 2045 klimaneutral sein, was eine tiefgreifende Transformation der Heizsysteme notwendig macht, welche für den Großteil des Energieverbauchs in Gebäuden verantwortlich sind. Dieser Prozess wird erhebliche Veränderungen der Energieinfrastrukturen für die Bereitstellung, den Transport und die Speicherung von Strom und Wärme erfordern. Insbesondere die Nutzung geothermischer Wärmequellen oder innerstädtischer Niederenthalpiewärmequellen als neu zu erschließende Wärmequellen können für Haushalte in Kombination mit Wärmepumpen eine zukunftsfähige Lösung darstellen. Im Verbundvorhaben LOCAL wird untersucht, wie eine geeignete Energieinfrastruktur der Strom- und Wärmeversorgungssysteme unter Berücksichtigung von geothermischen Wärmequellen und innerstädtischen Abwärmequellen auf Quartiersebene identifiziert und geplant werden kann. In dem Projekt sollen die Wärme- und Kältebedarfe, geothermischen Potenziale und Abwärmepotentiale auf Basis von georeferenzierten Eingangsdaten räumlich und zeitlich hoch aufgelöst bestimmt und in einem georeferenzierten System und als Open Source Planungstool zusammengeführt werden.
Ziele und Ergebnisse
Die Hauptziele des Vorhabens sind die Identifikation von Ausbaupotentialen innerstädtischer Wärmequellen und die Auslegung einer klimaneutralen Wärmeversorgung auf Quartiersebene. Im Zentrum steht die Entwicklung eines Open-Source-Planungstools, das einen benutzerfreundlichen und einfachen Workflow bietet, um regional Potenziale zu identifizieren und Wärmeversorgungssysteme integriert zu planen. Das Tool soll damit Anwender bei der Vorplanung und Erstellung von energetischen Quartiersplanungen und kommunalen Wärmeplanungen unterstützen. Das IREES möchte mit dem Vorhaben einerseits die Methoden und Modelle zur Wärmenachfragesimulation im Gebäudebereich um eine zeitlich hochaufgelöste thermische Modellierung der Gebäudehülle erweitern und die Potenzialabschätzung für Abwärmequellen standardisieren. Andererseits soll mit dem entwickelten Planungstool eine einfache, auf regionale Gegebenheiten angepasste Abschätzung der Potenziale für kalte Wärmenetze für kommunale Akteure zur Verfügung gestellt werden.
Aufgaben von IREES
Am IREES wird die Modellfamilie Invert/EE-Lab zur techno-ökonomischen Gebäudesimulation um ein zeitlich hoch aufgelöstes thermisch-dynamisches Gebäudemodell erweitert. Der vorhandenen Bibliothek an Referenzgebäuden wird durch das erweiterte Modell auf Grundlage von bauphysikalischen Parametern und lokalen Temperatur- und Einstrahlungsdaten eine Bibliothek an typischen Heizwärme- und Kältenachfrageprofilen zugeordnet. Aus dieser Bibliothek können mithilfe von Inputparametern die auf die lokale Anwendung passenden Referenzgebäude ausgewählt werden. Zur systematischen Bestimmung von Abwärmepotenzialen mit Energiemengen und Temperaturniveaus wird eine Kombination aus Top-down- und Bottom-up-Ansatz gewählt. Als Top-down-Ansatz gilt dabei die Identifikation und Charakterisierung von größeren Abwärmestandorten, die sich aus den Berichtsdaten aus der 11. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) bzw. durch Teilnahme am EU-ETS auch aus europäischen Registern (bspw. EPRTR) ergeben. Im Bottom-up-Ansatz werden kleinere Abwärmequellen über Unternehmensregister und branchenspezifische Abwärmefaktoren charakterisiert. Ähnlich wie in anderen Studien fokussiert sich die Untersuchung nur auf Abwärmequellen mit einer Temperatur ab 35° C.
