Klimawandel im eigenen Viertel
Der Klimawandel und die Energiewende erfordern innovative Lösungen für eine nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung. Die zunehmende Elektrifizierung, der Ausbau der dezentralen Energieerzeugung und die steigende Fluktuation im Netz bringen das bisherige Versorgungssystem an Grenzen, die nur mit neuartigen Lösungen überwunden werden können.
Aktuell entfällt in Deutschland rund ein Drittel des Gesamtenergieverbrauchs auf den Gebäudebereich, der zum Beispiel Wohn-, Industrie-, aber auch Gewerbegebäude und öffentliche Einrichtungen beinhaltet. Aus diesem Grund sind sektorenübergreifende Effizienzsteigerungen und die verstärkte Integration von erneuerbaren Erzeugern ein wichtiges energiepolitisches und gesellschaftliches Ziel. Mit dem verstärkten Einsatz der Sektorenkopplung könnten bisher getrennte Bereiche wie Strom, Wärme und Mobilität smart zusammenwachsen. Auf diese Weise erhöht sich die Flexibilität im Stromsektor und eröffnet den erneuerbaren Energien vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Eine Möglichkeit, den Energiebedarf nachhaltig und effizient zu gestalten, ist die Energieversorgung auf Gebäudegruppen anstatt einzelne Häuser hin auszurichten. Mit dieser Vorgehensweise können Synergien genutzt werden, Überdimensionierungen bei Heizungsanlagen reduziert und die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht werden. Für eine CO2-neutrale Zukunft hat fortiss deshalb eine Multi-Energie-Management- und Aggregations-Plattform entwickelt, mit deren Hilfe Quartiere nachhaltiger geplant und betrieben werden können.
Das fortiss-System ermöglicht eine Vernetzung von Energieanlagen und vermeidet deren Überdimensionierung, da sie in diesem Fall nicht effizient genutzt werden können. Heizungsanlagen werden auf diese Weise Kosten- und CO2-optimal betrieben, und erneuerbare Energien im Quartier sinnvoll lokal verteilt. Die Ziele, den Eigenverbrauch zu optimieren und die Effizienz zu erhöhen, damit sich auch Investitionen schneller rechnen, werden in jedem Fall erreicht.
fortiss hat gemeinsam mit den Projektpartnern eine digitale Plattform für Energieanlagen entwickelt und am Beispiel Riemerling im Süden von München untersucht. Die Softwareumgebung dient der Vernetzung unterschiedlicher Energieanlagen. Die Verbrauchsdaten einzelner Gebäude werden in einer modernen, digitalen Plattform erfasst, analysiert und optimale Steuersignale an die einzelnen Anlagen bzw. Energiemanagementsysteme rückübermittelt. Damit wird der Verbrauch möglichst effizient, d.h. je nach Wunsch kostenminimierend oder CO2-minimierend gedeckt.
Hierzu entstand ein modelprädiktiver Regler, welcher die Anlagen ganzheitlich unter Berücksichtigung aller Gewerke (z.B. Wärme, Elektrik) über industrielle Schnittstellen (OPC UA, REST) optimal ansteuert. Neben dem Plattformbetrieb wird der Regler auch für Simulationen, Planungs- und Wirtschaftlichkeitsberechnungen verwendet. Zusätzlich wurden Export-Modelle über BIM (Building Information Model) umgesetzt, um die Planung aus BIM Tools heraus zu unterstützen. Dieses Vorgehen deckt somit die Planung und den Betrieb gleichermaßen ab.
Der Ansatz von fortiss hat gezeigt: Ein Verbund von Anlagen ist für die Energiewelt ein klarer Schritt nach vorne. Kosten- sowie CO2-reduzierende und wirtschaftliche Lösungen sind bereits heute möglich. Die Definition von Schnittstellen, Modelle für den Datenaustausch sowie intelligente und optimierende Regler sind ein wesentlicher Beitrag aus dem Projekt. Dieser Fortschritt wird in den vorhandenen Open Source-Werkzeugen mitgegeben.
Leider bestehen in Deutschland auf politischer Seite noch regulatorische Hürden, die es zu meistern gilt. Länder wie die Niederlande haben hier bereits einfachere und schnellere Ansätze für die Umsetzung gefunden. Das Projekt MEMAP demonstriert erfolgreich die technischen Fortschritte, die schon heute aufzeigen, wohin sich die Energieversorgung in einigen Jahren auch in Deutschland entwickeln sollte.
fortiss ist gemeinsam mit dem COSES Lab der Technischen Universität München (TUM) verantwortlich für den MEMAP-Optimierungskern. Die TUM-Experten testen die Plattform in ihrem Lab hinsichtlich der technischen Umsetzbarkeit.
Die Sauter-Cumulus GmbH unterstützt das Projekt mit technischem Equipment in Riemerling sowie mit ihren Energy-Management-System (EMS). Das Unternehmen ist weiterhin als Experte im Feld und im Hinblick auf Wirtschaftlichkeitsanalysen im Einsatz.
Die Holsten Systems GmbH ist ein innovatives Start-Up im Bereich offene Systeme für technische Gebäudeausrüstung (TGA), Versorgungstechnik und Datenanalyse. Im Projekt baut Holsten Systems das Analyse-Dashboard für die MEMAP-Umgebung.
Die IBDM GmbH ist Gebäudeoptimierer für Energietechnik und Building Information Modelling Experten. Das Riemerlinger Unternehmen leistet seinen Beitrag rund um die BIM-Modellierung und beim Datenimport für das Planungswerkzeug.
Die FENECON GmbH agiert im Projekt als Speichersystemanbieter und Pionier im Bereich professionelle Open Source EMS.
Das Team der Themenplattform Digitalisierung im Energiebereich vom Bayern Innovativ / Zentrum Digitalisierung Bayern, begleitet das Projekt als Experte für politische Rahmenbedingungen und bietet mit seinem umfangreichen Netzwerk hervorragende Möglichkeiten, die MEMAP-Lösung bayernweit zu präsentieren.
