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Bottrop Welheimer Mark - Energetische Optimierung eines Mischgebiets aus Wohnen, Industrie und Gewerbe

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt
Die sog. "Fauleier" im Bottroper Gewerbegebiet

Die sog. "Fauleier" im Bottroper Gewerbegebiet

© Stadt Bottrop

Siedlungssteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 2Planung
Standort der Kommune Bottrop, 46236 Bottrop, Nordrhein-Westfalen
Kommune in Zahlen 100,5 km²; 116.400 Einwohner
Träger Stadt Bottrop, EON Energy Research Center, Innovation City Management GmbH, Imtech Deutschland GmbH & Co.KG, infas enermetric GmbH
Siedlungstyp Mischgebiet (GIHD sowie Wohnungen)
Nutzungstyp Mischgebiete
Unternehmen ca. 80
Einfamilienhäuser ca. 160
Mehrfamilienhäuser und sonstige Gebäude (Schulzentrum, Kirche, Kindergarten...) ca. 100
Bau- und Sanierungszustand gemischt - teils Sanierungsbedarf
Heizungssysteme vorwiegend Fernwärme, Gasfeuerung und Einzelfeuerungsanlagen (feste und flüssige Brennstoffe)
Eigentumsverhältnisse gemischt, z.T. Eigentumswohnungen, z.B. Wohnungsbaugesellschaften
Projektthemen

Projektbeschreibung

Das Projekt EnEff:Stadt – Bottrop, Welheimer Mark hat im Kontext der „InnovationCity Ruhr“ eine Reduktion der CO2-Emissionen um 50% bis zum Jahr 2020 zum Ziel. Hierzu soll eine energetische Optimierung des Quartiers Welheimer Mark erfolgen. Bei diesem Areal handelt es sich um ein Mischgebiet aus Industrie, Gewerbe und Wohnungen, das repräsentativ für Siedlungen im Ruhrgebiet ist. Die meisten Betrachtungsweisen zur Steigerung der Energieeffizienz fokussieren sich ausschließlich auf bestimmte Gebietsformen oder Gebäudetypen und lassen somit die Möglichkeiten einer ganzheitlichen Betrachtung außer Acht. Das Forschungsprojekt Welheimer Mark zielt hingegen auf eine ganzheitliche Betrachtungsweise des Zusammenwirkens von Gebäuden, Anlagentechnik, Regelungssystemen sowie elektrischen Netzen ab. Dieser Ansatz ermöglicht die Nutzung von Synergieeffekten zwischen Gewerbe, Industrie und Wohnen, beispielsweise über Abwärmenutzung zur Raumheizung.

Eine Bestandsaufnahme bildet die Basis zur Abbildung der im Untersuchungsgebiet vorhandenen Gebäude und Energiesysteme. Diese Informationen werden in einer Datenbank gespeichert, die mit einem Geoinformationssystem (GIS) verknüpft wird. Diese Verbindung ermöglicht die grafische Darstellung sowie Analyse der Datensätze. Über eine Schnittstelle zur Kopplung von Datenbank und Simulationsumgebung werden automatisiert Gebäudemodelle und Nutzerprofile generiert. Nichtwohngebäude, zu denen keine detaillierten Informationen über innere Lasten sowie Nutzerverhalten vorliegen, werden entweder über gemessene Lastgänge oder über berechnete Standardlastprofile berücksichtigt. Das elektrische Netz wird innerhalb der Software NEPLAN modelliert, um statische Lastflussberechnungen durchzuführen. Des Weiteren sind über eine Dynamic Phasor Library quasistatische Berechnungen ausführbar.

Die Modelle ermöglichen die Durchführung dynamischer Quartierssimulationen. Hierfür wird die multiphysikalische, objektorientierte Programmiersprache Modelica verwendet. Der Fokus der Simulationen liegt auf der Kopplung von thermischer und elektrischer Seite. Betrachtet werden beispielsweise Auswirkungen fluktuierender Einspeisung auf das elektrische Netz sowie Optionen zum Energie- und Lastmanagement. Zur verbesserten Energieanlagenverteilung, -dimensionierung sowie Betriebsweise kommen mathematische Optimierer zum Einsatz. Neben der simulativen Betrachtung werden vor Ort betriebsinterne Optimierungen durchgeführt. Die Analyse der Ergebnisse soll zur Entwicklung eines Konzepts beitragen, dessen Umsetzung eine energetische Optimierung sowie gleichzeitige Aufwertung des Lebensraums Welheimer Mark zur Folge hat.

Die Kommune

Die Stadt Bottrop setzt sich bereits seit Jahren neben anderen Umweltthemen intensiv mit Fragen zu Energie und Klimaschutz auseinander. So hat die Stadt Bottrop schon 1997 ein Energiekonzept erarbeitet. Zur Unterstützung der Klimaschutzstrategie der Bundesregierung hat die Stadt Bottrop 2010 ein integriertes Klimaschutzkonzept erstellen lassen. Neben bereits vielen durchgeführten Projekten und Aktionen im Bereich des Klimaschutzes nimmt die Stadtverwaltung seit einigen Jahren auch am europäischen Qualitätsmanagementprozess „European Energy Award® (Auszeichnung mit dem eea® in Gold im Januar 2011) teil. Im Jahr 2010 hat sich die Stadt Bottrop am Wettbewerb „InnovationCity Ruhr“ (ICR) beteiligt und gewonnen, weil sie in einzigartiger Art und Weise die Integration und Begeisterungsfähigkeit der Bewohner gezeigt und ein Konzept zum energetischen Stadtumbau präsentiert hat, das geprägt war durch wirtschaftliche, nachhaltige Projekte zur CO2-Reduktion. Initiator des Wettbewerbs ist der Initiativkreis Ruhr, ein Zusammenschluss der 70 führenden Unternehmen in der Region. Schon in der Vergangenheit hat sich die Stadt Bottrop durch Netzwerkbildung (z.B. Koordinierung der AKs Wandel als Chance u. Konzept Ruhr), nachhaltige Projekte (z.B. BMVBS gefördertes Projekt „Zero Emission Park“, Wasserstoffstadt Bottrop) oder nachhaltiges Handeln in Industrie und Verwaltung (European Energy Award Gold, Integriertes Klimaschutzkonzept, 4 Runden Ökoprofit, etc….) einen Namen gemacht. Durch InnovationCity wird dieser nachhaltige Weg konzentriert auf ein Pilotgebiet der Stadt (knapp 70.000 Einwohner, ca. 2.5 ha Fläche) fortgeführt. Im Rahmen des Projektes InnovationCity hat die Stadt Bottrop das Ziel, bis 2020 die CO2-Emissionen um 50% zu reduzieren bei gleichzeitiger Steigerung der Lebensqualität. Das EnEff:Stadt-Projekt Bottrop Welheimer Mark ist eingebettet in das Gesamtprojekt InnovationCity und ein wesentlicher Bestandteil des Gesamtkonzeptes. Das hier entwickelte Konzept ist übertragbar auf weitere Themenstellungen, nicht nur im Pilotgebiet der InnovationCity. So hat das Projekt durch den Einsatz integraler Planungsmethoden und mit der Berücksichtigung innovativer Technologien und deren Vernetzung in den Bereichen Arbeiten, Wohnen und Infrastruktur Maßstäbe für die zukünftige Entwicklung "energetisch kombinierter" Areale zu setzen.

Das Quartier

Für das Quartiersprojekt wurde der im Südosten gelegene Stadtteil Welheimer Mark ausgewählt. Die Welheimer Mark verfügt über ruhrgebietstypische Siedlungstypen mit sowohl Gewerbe- und Industrienutzung (Gewerbegebiet „Am Kruppwald“ und „An der Knippenburg“ mit rund 80 ansässigen Unternehmen), öffentliche Sonderbauten als auch freistehenden Einfamilienhäusern, Reihenbebauung bis hin zu Mehrfamilienhäusern in Zeilen und Blockbebauung - insgesamt rund 260 Gebäude. Sie ist gerade deshalb für eine Multiplikation besonders geeignet. Eine ähnliche Heterogenität findet sich bei der Energieversorgung wieder. Dabei reicht die Spannweite von fernwärmeversorgten Gebieten bis zu Einzelfeuerungen. Als kleinste Einheit in dem Quartier ist hier der einzelne Anlieger in einem Eigenheim in der Welheimer Mark und als größte die energieintensiven Unternehmen im Gewerbegebiet Kruppwald/ Knippenburg in das Projekt integriert.

Status der Siedlung: Mischgebiet (2 Gewerbegebiete + 1 Wohnsiedlung); Energieversorgung der Wohnsiedlung z.T. über Fernwärme.

Die Projektziele

Die Forschungsaktivitäten münden in die Entwicklung eines Quartiers-Energiekonzepts mit dem primären Ziel, die CO2-Emissionen bis 2020 um 50% zu senken (Referenzjahr 2010). Dies soll mit folgenden Maßnahmen erreicht werden:                                  

  • Das Mischgebiet Welheimer Mark ist so zu konzipieren, dass die Energieversorgung ohne großen Ressourcenverbrauch betrieben werden kann.
  • Der Energiebedarf für das Gebiet soll weitgehend exergetisch hocheffizient gedeckt werden, der Energieverbrauch durch Speichertechnologien so weit von der Energieerzeugung entkoppelt werden, dass Freiheitsgrade für das Energiemanagement entstehen.
  • Die Energieerzeugung (inkl. Speichertechnologien) soll so dimensioniert werden, dass ein Lastmanagement im Verbund möglich ist.
  • In den Gebäuden soll ein hoher thermischer Komfort gewährleistet sein.

Mit dem Energiekonzept soll insgesamt eine städtebauliche Aufwertung des Quartiers erreicht werden.