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Intelligente Vernetzung von Stadtinfrastrukturen - Smart Power Hamburg
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"Speicherstadt" Hamburg
© HAMBURG ENERGIE GmbH/ Onnen Heitmann
SMART POWER HAMBURG möchte Energieeffizienz anders Denken: Wie kann ein Verbund von Liegenschaften über eine gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung selbst effizienter werden und darüber hinaus Energiedienstleistungen für Andere anbieten? Dazu ist es nötig, die städtische Infrastrukturen als Energieerzeuger, -Verbraucher und Speicher intelligent zu verbinden. Hierbei werden die Energieformen Strom, Wärme, Kälte und Gas betrachtet. Dabei gilt es Erneuerbare Energien zu integrieren. Die städtischen Infrastrukturen und regulatorische Vorgaben bilden den Rahmen. Dies soll Anregungen für die Planung von Städten und Quartieren geben.
Projektsteckbrief
| Projektstatus |  Realisierung |
|---|---|
| Standort der Kommune | Hamburg |
| Kommune in Zahlen | 755 km², 1,79 Mio. Einwohner |
| Träger | Konsortium Smart Power Hamburg |
| Wärme-/Kälteabnehmer | öffentliche Liegenschaften, Gewerbe und Industrie |
| Projektthemen |
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Projektbeschreibung
Im Mittelpunkt von SMART POWER HAMBURG steht die intelligente Verbindung von Energieerzeugern, - verbrauchern und Speichern. Im Verbundprojekt von HAMBURG ENERGIE, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg und der Rheinisch-Westfälischen Technische Hochschule Aachen wird untersucht, wie Städte und Quartiere durch eine solche Vernetzung über die effiziente Wärmebereitstellung hinaus zusätzliche Energiedienstleistungen bereit stellen können.
Kommune
Am Energiestandort Hamburg spielen erneuerbare Energien nicht erst seit dem Umwelthauptstadtjahr 2011 eine Rolle. Große Anlagenhersteller wie Siemens, Nordex oder REpower haben ihren Firmensitz in der Hansestadt. Die Internationale Bauausstellung (IBA Hamburg), die seit 2007 vorbereitet wird, gibt neue Impulse für die Zukunft der Metropole. An Hochschulen wie der HAW widmen sich ganze Institute der Forschung an „grünen“ Themen. Für einen Wirtschaftsstandort und einer Energieeffizienten Stadt wie Hamburg und einen städtischen Energieversorger wie HAMBURG ENERGIE ist es deshalb wichtig, das Know-how über Smart Grids und der zu Grunde liegenden Informations- und Kommunikations-Technologie (IKT) zu erschließen und zu nutzen.
Projekt
Ziel des Projekts ist die Entwicklung innovativer Energieeffizienzdienstleistungen. Das betrifft sowohl die intelligente Abstimmung von Erzeugern und Verbrauchern im Verbundsystem selbst, darüber hinaus aber auch die Entwicklung von Systemdienstleistungen, welche für Stromerzeuger, das Netz und für Stromanbieter immer wichtiger werden. Es entsteht ein aus Stadtinfrastruktur geprägtes SmartGrid (Intelligenter Energieverbund) und eine Plattform zum Austausch von Leistungen. Zukünftige Stadtentwicklungsprojekte können zur ihrer Effizienzsteigerung Energiedienstleistungen einkaufen oder Anderen ihrer Fähigkeiten anbieten. Energieintelligente Zusammenarbeit der Quartiere ist das Ziel – smart. In Hamburg sagt man dazu "plietsch".
Maßnahmen
Strom und Wärme für öffentliche Liegenschaften, Gewerbe und Industrie soll über Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bereit gestellt werden. Liegenschaften werden zusätzlich mit Lastmanagementanlagen ausgerüstet. Neue Wärmespeicher werden erschlossen, dabei werden auch Wärmespeicherpotenziale in der städtischen Infrastruktur (z.B. Nahwärmenetzte und Schwimmbäder) betrachtet. Die Verbraucher werden zusammen mit den potentiellen Energiespeichern und den KWK-Systemen auf ein flexibles Leitsystem aufgeschaltet. Parallel wird eine umfassende Softwarelösung (Plattform) entwickelt, die die zu erarbeitenden Betriebskonzepte und Geschäftsmodelle umsetzt. Rahmenbedingungen für die Entwicklung der Betriebskonzepte und Geschäftsmodelle bilden rechtlich-regulatorische Vorgaben sowie technische Einschränkungen. Grundlage zur Bewertung bildet die Analyse der Systeme und des Verbundes durch die Modellbildung und Simulation.
Arbeitsprogramm, Realisierung
Die Realisierung des Programms erfolgt in sieben Teilprojekten:
- Teilprojekt 1: Modellbildung und Simulation
Bewertungen werden anhand von Simulationsergebnissen vorgenommen, welche auf detaillierten Modellen der Anlagen und des Gesamtsystems, inklusive der IKT-Plattform, aufbauen. - Teilprojekt 2: Liegenschaftsintegration
Liegenschaften werden in einem Verbundbetrieb von Lastmanagementanlagen zusammengeschaltet. Ziel ist ein intelligenter, standortübergreifender Lastabgleich (Smart Balancing) - Teilprojekt 3: BHKW-Verbund
Ein BHKW-Verbund wird errichtet. Um einen stromgeführten Betrieb der BHKW`s zu realisieren, werden Auslegungs- und Anbindungsbedingungen für Speichertypen entworfen. - Teilprojekt 4: Speicherkonzepte
Wärmespeicherpotenziale in der städtischen Infrastruktur (z.B. Nahwärmenetzte und Schwimmbäder) werden systematisch nutzbar gemacht. - Teilprojekt 5: Informations- und Kommunikationstechnologie
Es wird eine Service-Orientierte-Architektur (SOA) für eine Plattform zum Betrieb von Energieleitsystemen entwickelt. Eine Plattform wird errichtet sowie ein Demonstrationsbetrieb durchgeführt. - Teilprojekt 6: Entwicklung rechtlicher Rahmen und Betriebskonzepte
Rechtliche Rahmenbedingungen werden untersucht und beurteilt. Es werden neuartige Betriebskonzepte für den komplexen Anlagenverbund entwickelt. - Teilprojekt 7: Geschäftsmodelle
Innovative Energieeffizienzdienstleistungen zur nachhaltigen Finanzierung werden entwickelt. Geschäftsmodelle und Betriebskonzepte werden durch Simulation untersucht.
Methodik
Ziel ist die Verwendung des Gesamtsystems nach Projektende. Hierfür ist sowohl eine kontinuierliche Evaluierung über den Projektverlauf, als auch eine Evaluation der Projektergebnisse am Ende des Projektes notwendig. Bei der Entwicklung des Leitsystems werden nacheinander Teile eines Aufgabenpakets iterativ entwickelt, getestet und bei Erfolg in die Gesamtstruktur integriert. Danach wird die nächste Teilaufgabe eines Arbeitspaketes bearbeitet. Bei notwendigen Anpassungen oder Änderungen der Anforderungen kann so schnell reagiert werden. Die Inbetriebnahme und der Testbetrieb erfolgen damit kontinuierlich über das Projekt. Erst wenn alle Komponenten diesen Prozess durchlaufen haben, werden sie in einen einjährigen Demonstrationsbetrieb eingeführt.
Realdaten aus einem Messprogramm des Demonstrationsbetriebs werden wiederum für die Validierung der Simulationsergebnisse verwendet. Die Realdaten bilden zusammen mit der Ökoeffizienzanalyse aus Teilprojekt 6 die Grundlage zur Bewertung des Gesamtsystems. Hierbei wird unter Energie- und Exergie Gesichtspunkten betrachtet, inwieweit es gelungen ist, die Betriebskonzepte umzusetzten und das Gesamtsystem effizienter zu gestalten.
Bewertungskriterien für die abschließenden Empfehlungen zur Massentauglichkeit des Gesamtsystems sind dabei die Robustheit des Gesamtsystems, die wirtschaftliche Bewährung der Geschäftsmodelle, die effiziente Nutzung der Energiesysteme und der daraus resultierende ökologische Vorteil. Zur Bewertung wird auch der Beitrag zur Energieeffizienzstrategie bzw. zum Klimaschutzkonzept der Stadt Hamburg und die Rückkopplung auf weitere Hamburger Energieeffizienzprojekte betrachtet.
Finanzierung
Das Projekt durch HAMBURG ENERGIE und die BMWi-Förderung finanziert.
Im Projekt selbst sollen jedoch darüber hinaus weitere Geschäftsmodelle entwickelt werden. Denn die Ziele von Energieeffizienz und Umweltschutz - hier vor allem die Integration von erneuerbaren Energien - können nur erreich werden, wenn der freie Wettbewerb auf dem Markt der Stromversorgung gefördert und die Einbindung dezentraler Netznutzer sichergestellt wird. Dies wird mit Hilfe von Geschäftsmodellen gestaltet, die auf der einen Seite für den Betreiber des Leitsystems / der Plattform und auf der anderen Seite auch für die teilnehmenden Betreiber dezentraler Anlagen einen wirtschaftlichen Vorteil generieren. Ein heute übliches Geschäftsmodell ist die Regelenergie. In Smart Power Hamburg soll erforscht, entwickelt und gezeigt werden, dass weitere Geschäftsmodelle durch die Technologieidee eines Verbundes von Energieobjekten möglich sind.
Website des Projekts "Smart Power Hamburg"
