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UrbanReNet - Vernetzte regenerative Energiekonzepte im Siedlungs- und Landschaftsraum

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt

Vernetzung von Stadträumen

© TU Darmstadt, FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen

Steckbrief

Werkzeugtyp Planung, Analyse, Bilanzierung/Optimierung
Laufzeit August 2009 - August 2012
Kürzel EnEff:Stadt - UrbanReNet
Schwerpunkte

Projektbeschreibung

Gegenstand des Projekts „UrbanReNet“ ist eine systematische und ganzheitliche Untersuchung von Energieerzeugungs-, Speicher- und Vernetzungspotentialen von Bestandsgebäuden und urbanen Freiflächen im Siedlungsverbund. Die Bilanzierungsgrenze wird bei der Untersuchung schrittweise vom Einzelgebäude auf Quartiersebene mit einer überschaubaren Komplexität ausgeweitet. Für die qualitative und quantitative Bilanzierung und Beurteilung der Bedarfe und Potenziale im Untersuchungsgebiet wird ein Softwaretool entwickelt. Es dient als Planungsgrundlage eines integrativen Energieversorgungskonzepts auf Quartiersebene.

Arbeitsprogramm

UrbanReNet setzt bei der Erstellung des Planungswerkzeugs darauf, die Bilanzierungsgrenze schrittweise vom Einzelgebäude auf die Quartiersebene zu erweitern. Grundlage dafür ist die systematische Untersuchung der energetischen Bedarfe und Potenziale von Bestandsgebäuden, urbanen Freiflächen und Straßen. Der Bearbeitungsmaßstab liegt je nach Größe des Untersuchungsgebiets bei 1:2.000 bis 1:2.500. Der Stadtraum wird in 13 energetische Stadtraumtypen sowie verschiedene energetische Einzelelemente eingeteilt. Die ermittelten Stadtraumtypen werden jeweils umfassend und systematisch hinsichtlich ihrer Potenziale als Energieproduzenten, Energieverbraucher, Energiespeicher und den spezifischen Möglichkeiten für einen Lastspitzenausgleich untersucht und in Steckbriefen dokumentiert.

Darauf aufbauend wird ein mathematisches Rechenmodell zur energetischen Optimierung entworfen. Auf dieser Grundlage lassen sich anschließend vernetzte Strategien entwickeln und Synergien im Siedlungsverbund nutzen. Mit Hilfe des Softwaretools können Planer Vernetzungsoptionen und Synergieeffekte identifizieren und diese für die Erstellung eines quartiersbezogenen Versorgungskonzepts nutzen.

Basis hierfür ist ein Energieflussdiagramm, das ebenfalls im Rahmen des Projekts ntwickelt wurde. Dieses Knotenmodell bildet alle optionalen Energieflüsse - von der Energiequelle bis zur Bedarfsdeckung - mit allen derzeit zur Verfügung stehenden Technologien zur Energiesammlung, Umwandlung und Speicherung ab. Die einzelnen Knoten des Modells werden mit einem spezifischen Datensatz hinterlegt. Dieser beinhaltet die jeweiligen Nebenbedingungen, wie Wirkungsgrade, Leistungsgrenzen, Investitionskosten, sowie nutzbare Temperaturniveaus. Ferner werden auch Kompatibilitäten und Ausschlusskriterien einzelner Komponenten innerhalb eines Versorgungskonzepts definiert. Analog zur Aufbereitung energetischer Eigenschaften von Stadtraumtypen in Steckbriefen werden auch mögliche Anlagentechniken in Form von „Technologiesteckbriefen“ dokumentiert.

Projektpartner

Das interdisziplinäre Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts „Netze - Auslegung und intelligentes Management optimierter Energieversorgungsstrukturen“. Es wird innerhalb der TU Darmstadt von den Architektur-Fachgebieten „Entwerfen und Energieeffizientes Bauen“, „Entwerfen und Freiraumplanung“ sowie dem Mathematik-Fachgebiet „Diskrete Optimierung“ bearbeitet. Weitere Partner im Verbund „Netze“  sind die TU Dresden und die Forschungsstelle für Energiewirtschaft in München.

Erste Ergebnisse

Im bisherigen Projektverlauf lag ein Bearbeitungsschwerpunkt in der Grundlagenforschung im Bereich energetischer Stadtraumtypen. Hierin wurden energetische sowie freiräumliche Potenziale und Bedarfe auf Quartiersebene anhand von Sensitivitätsanalysen untersucht. Die so ermittelten typischen energetischen und stadtmorphologischen Kennwerte wurden grafisch aufbereitet und in Steckbriefen zusammengefasst. In ähnlicher Weise wurden Steckbriefe im Bereich der Anlagentechnik entwickelt.

Als Grundlage für eine energetische Vernetzung wurde ein Energieflussdiagramm entwickelt, das alle möglichen Energieflüsse von der Quelle bis hin zur Bedarfsdeckung abbildet. Daneben wurde ein mathematisches Modell zur Abbildung von Stadtquartieren erarbeitet. Dieses Modell bildet die Grundlage für die Entwicklung einer Planungs- und Bilanzierungssoftware auf Quartiersebene.

Nächste Schritte, Perspektive

Bis zum Projektende im Herbst 2012 ist die Fertigstellung der prototypischen Planungs- und Bilanzierungssoftare geplant. Darüber hinaus ist vorgesehen, in einer zweiten Phase das mathematische Modell zu verfeinern und – soweit möglich – um dynamische Prozesse zu erweitern.

Eine Vertiefung in weiteren Teilbereichen, insbesondere von inhomogenen Stadtraumtypen wie Innenstadt- und Gewerbegebieten geplant.

Derzeit ist nicht mit einem anwendungsreifen Produkt zu rechnen. Das in diesem Projekt in der Entwicklung befindliche Planungswerkzeug wird am Ende der Projektlaufzeit prototypischen Charakter besitzen und im Anschlussvorhaben weiterentwickelt und überarbeitet werden.

  • Projektportal "EnEff:Stadt – UrbanReNet"