Energiegemeinschaft

Unsere Energie — kommunale und private Energiegemeinschaften

Digitalisierung — Basis für Beteiligung und kommunale Energieinfrastruktur

Ausgangslage und Zielstellungen

Veränderungen

Die Ener­gie­wen­de ist ein gesamt­ge­sell­schaft­li­cher Trans­for­ma­ti­ons­pro­zess, des­sen Akzep­tanz nur durch einen hohen Grad der Betei­li­gung aller gesell­schaft­li­chen Akteu­re erreicht wer­den kann. Dafür steht der Titel die­ses Arti­kels “Unse­re Ener­gie — kom­mu­na­le und pri­va­te Energiegemeinschaften”.

Der Wan­del zum erneu­er­ba­ren und dezen­tra­len Ener­gie­sys­tem ermög­licht eigen­ver­ant­wort­lich gestal­te­te Ener­gie­lö­sun­gen. Als Resul­tat die­ser Ver­än­de­run­gen steigt aber auch die Kom­ple­xi­tät der Sys­tem­be­herr­schung aufgrund

  • schwan­ken­der Erzeu­gung von Elek­tri­zi­tät durch Wind und Sonne,
  • Dezen­tra­li­sie­rung von Ener­gie­ge­win­nung und Energiespeicherung,
  • auto­no­mer Gestal­tung als Form der Betei­li­gung von Bür­gern, Unter­neh­men, Städ­ten und Gemein­den am Umbau des Energiesystems,
  • Ver­knüp­fung der Ener­gie­sek­to­ren Elek­tri­zi­tät, Wär­me und Käl­te, Gas sowie Mobilität
  • Digi­ta­li­sie­rung und damit ver­bun­de­ne Angriffs­ge­fah­ren auf die Ener­gie­infra­struk­tur sowie
  • neu­er Gebäu­de­funk­tio­nen zur Ener­gie­ge­win­nung und Stei­ge­rung der Energieeffizienz.

Die­se Kom­ple­xi­tät stellt die Bun­des­po­li­tik vor bis­her nicht gekann­te Her­aus­for­de­run­gen, um die not­wen­di­gen Infor­ma­tio­nen für Ent­schei­dun­gen zu ver­ar­bei­ten. Auf­ga­be der Poli­tik wird es des­halb zukünf­tig sein, vor­ran­gig den Rah­men für die Gestal­tung des Ener­gie­sys­tems durch alle Grup­pen der Gesell­schaft zu schaf­fen. Dabei sind büro­kra­ti­sche Rege­lun­gen spe­zi­fi­scher Lösungs­kon­zep­te oder von Markt­ver­fah­ren zu vereinfachen.

Die tech­ni­sche Umset­zung von Ener­gie­ge­win­nung und Spei­che­rung, die Ver­bin­dung von Elektrizitäts‑, Wär­me- und Gas­net­zen sowie Maß­nah­men zur Kli­ma­fol­gen­an­pas­sung, zur Gebäu­de­mo­der­ni­sie­rung und zur Stei­ge­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz ver­la­gern sich zuneh­mend in Städ­te und Gemeinden.

Ver­bun­den mit die­sen Auf­ga­ben ist die Not­wen­dig­keit zur Digi­ta­li­sie­rung der Ener­gie­infra­struk­tur mit Mes­sung und Steue­rung der Ener­gie­an­ge­bo­te und Ener­gie­flüs­se im Sek­to­ren­ver­bund als smar­te Infra­struk­tu­ren. Dazu ent­ste­hen digi­ta­le Zwil­lin­ge von Ener­gie­infra­struk­tu­ren. 

 

Quality-Navigator

 

Quality-Navigator

 

Ziel und Aufgabenstellungen

Das Ziel zur Gestal­tung ener­gie­ef­fi­zi­en­ter, kli­ma­neu­tra­ler Städ­te und Gemein­den ist grund­sätz­lich klar. Zur Errei­chung des Zie­les gibt es aber ver­schie­de­ne Wege zwi­schen Zen­tra­li­sie­rung und Dezen­tra­li­sie­rung der Ener­gie­ver­sor­gung. 

Mit der Pri­va­ti­sie­rungs­wel­le in den 1990-er Jah­ren lern­ten die Kom­mu­nen, dass mit dem Ver­kauf kom­mu­na­ler Infra­struk­tu­ren und der Stadt­wer­ke auto­no­me Hand­lungs­fä­hig­keit ver­lo­ren ging. Die zuneh­men­den Anstren­gun­gen zur Re-Kom­mu­na­li­sie­rung kor­ri­gie­ren die­se Aus­wir­kun­gen. Die Gestal­tung loka­ler Ener­gie­lö­sun­gen und deren Betrieb bringt neue Wert­schöp­fungs­mög­lich­kei­ten in die Ort­schaf­ten sowie zu Bür­gern und Unternehmen.

Die loka­le Gestal­tung bei gleich­zei­ti­ger Inte­gra­ti­on in das Ener­gie­ver­bund­sys­tem führ­ten zum bild­haf­ten Ver­gleich mit einem zel­lu­lä­rem Ener­gie­sys­tem, dem soge­nann­ten Ener­gie­or­ga­nis­mus, als Ver­bund loka­ler, regio­na­ler und über­re­gio­na­ler Energiezellen.

Zuneh­mend gehen die poli­ti­schen Ver­tre­ter im kom­mu­na­len Bereich den dezen­tra­len Weg zur Gestal­tung loka­ler und regio­na­ler Ener­gie­lö­sun­gen zusam­men mit der ener­ge­ti­schen Gebäu­de- und Quar­tiers­ge­stal­tung. Dies schafft die Grund­la­ge zur Betei­li­gung von Bür­gern und Unter­neh­men als auch von Ener­gie­ge­mein­schaf­ten unter dem Label „Unse­re Ener­gie – kom­mu­na­le und pri­va­te Ener­gie­ge­mein­schaf­ten“. Die kom­mu­na­le Infra­struk­tur schafft dazu den ver­bin­de­nen und absi­chern­den Rah­men. Dar­aus resul­tie­ren gleich­zei­tig neue For­men der kom­mu­na­len Wertschöpfung.

Dies führt zu fol­gen­den Auf­ga­ben der Kommunen:

  • Erstel­lung kom­mu­na­ler Ener­gie­kon­zep­te (für Gemein­de und Quar­tie­re) sowie Betei­li­gung von Bür­gern und Unter­neh­men in Bezug auf Gebäu­de, pri­va­te Flä­chen und Gemein­schaf­ten als Schlüs­sel zum Erfolg der Kli­ma- und Energiewende
  • Pla­nung, Instal­la­ti­on und Inte­gra­ti­on ener­gie­tech­ni­scher Infra­struk­tu­ren der Gemein­de sowie von Bür­gern und Unter­neh­men in kom­mu­na­ler Partnerschaft
  • Daten­aus­tausch und Ener­gie­mo­ni­to­ring zwi­schen Ener­gie­an­la­gen der Gebäu­de, land­wirt­schaft­li­cher oder gewerb­li­cher Flä­chen, der Wohn­quar­tie­re und der Gemein­de, um Ener­gie­ef­fi­zi­enz zu stei­gern sowie die Wider­stands­fä­hig­keit (Resi­li­enz) der Ver­sor­gung in Not­fäl­len (z.B. Pan­de­mien, Lie­fer­aus­fäl­le) und bei Kata­stro­phen (Black­out) teil­wei­se zu ermöglichen
  • Zusam­men­ar­beit mit Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­be­trei­bern, um die Sicher­heit der ener­gie­tech­ni­schen und infor­ma­ti­ons­tech­ni­schen Infra­struk­tur sicherzustellen

 

Planung zellulärer Systeme und Dienstleistungen mit dezentralem Energiemanagement

Gestaltungsebenen

In Kom­mu­nen kön­nen drei Ebe­nen der Umset­zung loka­ler Ener­gie­lö­sun­gen unter­schie­den wer­den. Dabei wird mit dem Begriff Ener­gie­zel­len ein bild­li­cher Ver­gleich für auto­no­me, gleich­zei­tig ver­bun­de­ne sowie in grö­ße­re Struk­tu­ren ein­ge­bun­de­ne Gemein­de­tei­le genutzt. 

Lösun­gen für auto­no­me Ener­gie­zel­len ent­ste­hen als kleins­te Struk­tu­ren in Gebäu­den. Dar­über hin­aus kon­zi­pie­ren Inves­to­ren und Gemein­schaf­ten auf der zwei­ten Ebe­ne gemein­sa­me Lösun­gen in Quar­tie­ren. Schluss­end­lich ist die inte­grie­ren­de Infra­struk­tur als Ener­gie­zel­le einer Gemein­de als drit­te Ebe­ne in Wech­sel­wir­kung mit Gebäu­den und Quar­tie­ren sowie der exter­nen Umge­bung zu entwickeln.

Das Kon­zept ermög­licht sowohl Gestal­tungs­au­to­no­mie durch Bür­ger und Unter­neh­men als auch die Ein­bin­dung in inte­grie­ren­de Infra­struk­tu­ren von Städ­ten und Gemeinden.

Im Gebäu­de kon­zi­piert der Betrei­ber oder Haus­ei­gen­tü­mer Tech­nik zur Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung und Ener­gie­nut­zung gemein­sam für Strom, Wär­me und Gas (in der Zukunft Was­ser­stoff). Mess- und Steue­rungs­sys­te­me zusam­men mit einem Ener­gie­ma­nage­ment­sys­tem opti­mie­ren und sichern den loka­len Ener­gie­ein­satz. Mit einer Soft­ware auf mobi­len oder sta­tio­nä­ren End­ge­rä­ten erhal­ten Betrei­ber und Bewoh­ner die not­wen­di­gen Infor­ma­tio­nen als auch Mög­lich­kei­ten zur Inter­ak­ti­on. Ener­gie­über­schüs­se kön­nen ver­mark­tet werden.

Ana­lo­ge Lösun­gen ent­ste­hen eben­so für Gemein­schaf­ten in Wohn­quar­tie­ren oder auf gewerb­li­chen Flächen.

Schluss­end­lich schaf­fen Städ­te und Gemein­den mit eige­nen Ener­gie­res­sour­cen die not­wen­di­ge Fle­xi­bi­li­tät im Ort. Die inte­grie­ren­de Basis bil­den Ener­gie­net­ze im Eigen­be­trieb oder in Zusam­men­ar­beit mit Kon­zes­si­ons­neh­mern sowie ein siche­res Kommunikationsnetz.

 

Kommunaler Infrastrukturbetrieb in öffentlich-privater Partnerschaft

Der Wan­del zu einem Ener­gie­sys­tem mit 100 Pro­zent erneu­er­ba­rer Erzeu­gung benö­tigt ein hohes Maß an Fle­xi­bi­li­tät zum Ener­gie­aus­tausch zwi­schen Strom‑, Wärme‑, Gas- und Mobi­li­täts­in­fra­struk­tu­ren sowie zwi­schen Gebäu­den. Ohne Digi­ta­li­sie­rung sind die damit ver­bun­de­nen Wech­sel­wir­kun­gen nicht zu beherr­schen. Die smar­te Infra­struk­tur der Zukunft ver­bin­det somit Energie‑, Kommunikations‑, Ver­kehrs- und Gebäudeinfrastrukturen.

Dar­aus erge­ben sich ins­be­son­de­re fol­gen­de Herausforderungen:

  • Die aus­schließ­li­che Kon­zen­tra­ti­on auf Markt­kräf­te wird die­se Trans­for­ma­ti­on nicht zuwe­ge bringen.
  • Die zukünf­ti­ge Infra­struk­tur ent­wi­ckelt sich zuneh­mend von zen­tral orga­ni­sier­ten Struk­tu­ren zu ver­teil­ten Infra­struk­tu­ren mit glo­ba­ler, regio­na­ler, loka­ler oder pri­va­ter Bedeu­tung in einer Art zel­lu­lä­rer Organisation.
  • Im Zusam­men­hang mit der Digi­ta­li­sie­rung und zur Ver­rin­ge­rung von Abhän­gig­kei­ten ist die Wider­stands­fä­hig­keit von Infra­struk­tu­ren gegen­über Not­si­tua­tio­nen und Kata­stro­phen zu erhö­hen. Gemein­den, Quar­tie­re oder Gebäu­de benö­ti­gen bei Bedarf die Fähig­keit, sich teil­wei­se und zeit­wei­se aut­ark aus dem über­ge­ord­ne­ten Sys­tem aus­klin­ken können.

Im inter­na­tio­na­len Kon­vent der Bür­ger­meis­ter für Kli­ma und Ener­gie haben sich 9000 Städ­te zusam­men­ge­schlos­sen. In die­sem Rah­men zeigt sich, dass die Haupt­auf­ga­be zur Inte­gra­ti­on vie­ler grü­ner Pilot­pro­jek­te in der Schaf­fung einer inte­grie­ren­den Infra­struk­tur besteht. Sie stellt das grund­le­gen­de Mit­tel des zukünf­ti­gen gesell­schaft­li­chen Mit­ein­an­ders bereit.

In der Ver­gan­gen­heit ent­stan­den grund­le­gen­de infra­struk­tu­rel­le Ver­än­de­run­gen in der Regel durch öffent­lich-pri­va­te Part­ner­schaf­ten. Der Struk­tur­wan­del führt nun zu einer Infra­struk­tur­re­vo­lu­ti­on, die ver­teilt orga­ni­siert vor­ran­gig durch Städ­te und Gemein­den getra­gen wird. 

Gleich­zei­tig basie­ren die­se Ver­än­de­run­gen auf der Digi­ta­li­sie­rung und dem damit ver­bun­de­nem Daten­aus­tausch. Da Daten­schutz ein hohes Gut ist, wird ein beson­ders hohes Ver­trau­en gegen­über dem Betrei­ber der Infra­struk­tur benö­tigt. Der dezen­tra­le, kom­mu­na­le Infra­struk­tur­be­trieb in Ver­bin­dung mit loka­len Daten­platt­for­men und Ener­gie­ma­nage­ment­sys­te­men kann ver­trau­ens­bil­dend wirken.

Die Infra­struk­tur­in­ves­ti­tio­nen und der Infra­struk­tur­be­trieb kön­nen dabei im Rah­men eines kom­mu­na­len Unter­neh­mens erfolgen.

Aus die­ser Ziel­rich­tung resul­tie­ren für die Gemein­den fol­gen­de neue Aufgaben:

  • Erstel­lung und Beschluss kom­mu­na­ler Energiekonzepte
  • Pla­nung, Umset­zung und Betrieb ener­gie­tech­ni­scher Infra­struk­tu­ren durch die Gemeinde
  • Moni­to­ring der Ener­gie­flüs­se zur ste­ti­gen Erhö­hung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz in der Gemeinde
  • Über­wa­chung von Risi­ken, um bei exter­nen Aus­fäl­len oder loka­len Stö­run­gen die Sicher­heit der wich­tigs­ten Gemein­de­funk­tio­nen zu gewährleisten
  • Gewähr­leis­tung von Daten­schutz und vom siche­ren Daten­aus­tau­sches, da mit der Betei­li­gung der Bür­ger und Unter­neh­men auch sen­si­ble Daten aus­ge­tauscht werden

Im Ergeb­nis ent­steht eine Lösung, die sowohl die auto­no­me Gestal­tung in Gebäu­den und Quar­tie­ren als auch die Soli­da­ri­tät und Sicher­heit auf Basis des kom­mu­na­len Infra­struk­tur­be­trie­bes in öffent­lich-pri­va­ter Part­ner­schaft ermöglicht.

 

Infrastrukturdienstleistungen der Gemeinde

Die Infra­struk­tur­dienst­leis­tun­gen kom­mu­na­ler Unter­neh­men erge­ben sich ins­be­son­de­re aus der Bereit­stel­lung einer kom­mu­na­len Ener­gie­infra­struk­tur auf Basis eines loka­len Ener­gie­parks in Ver­bin­dung mit Wär­me — und Käl­te­net­zen sowie Schnitt­stel­len zu Strom- und Gas­net­zen zuzüg­lich Infor­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struk­tu­ren für Sys­te­me zum Ener­gie­ma­nage­ment und Datenaustausch.

Dazu gehö­ren fol­gen­de Ein­hei­ten und zuge­hö­ri­ge Funk­tio­nen für Infrastrukturbetreiber:

  • Ener­gie­park: Kon­zep­ti­on, Instal­la­ti­on und Anla­gen­be­trieb zur Ener­gie­ge­win­nung (PV, Wär­me­er­zeu­gung) sowie Betei­li­gung an ent­spre­chen­den Anla­gen (Wind­park) als auch Ener­gie­spei­che­rung und ‑wand­lung (Bat­te­rien, Elek­tro­ly­seu­re, Wärmespeicher)
  • Ener­gie­an­schlüs­se: Digi­ta­le Zwei-Rich­tungs-Ener­gie­an­schlüs­se für Ener­gie­be­zug und Lie­fe­rung über exter­ne Net­ze sowie über die loka­le Energiegemeinschaft
  • Infra­struk­tur­netz­werk: Aus­bau und Betrieb von loka­len Net­zen sowie Koope­ra­ti­on mit ande­ren Netz­be­trei­bern zur Gewin­nung von Fle­xi­bi­li­tät aus der Kopp­lung von Strom, Wär­me und Gas (H2)
  • Ener­gie­zen­tra­le: Digi­ta­li­sie­rung zum Infor­ma­ti­ons­aus­tausch für Ener­gie­mo­ni­to­ring und Ener­gie­ma­nage­ment von Eigen­ver­sor­gung als auch Ener­gie­aus­tausch in der Gemein­schaft und durch Vermarktung

Energieinfrastruktur

Wie schon ange­spro­chen, sind Gebäu­de und Quar­tie­re die kleins­ten Keim­zel­len eines kom­mu­na­len Ener­gie­sys­tems. Hier ent­ste­hen indi­vi­du­el­le Lösun­gen zur Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung und Nut­zung. Über­schüs­si­ge Ener­gie kann in kom­mu­na­le Net­ze für Strom, Wär­me und Gas ein­ge­speist werden.

Für die ver­schie­de­nen Net­ze, die sowohl im Eigen­be­trieb als auch von Kon­zes­si­ons­neh­mern betrie­ben wer­den kön­nen, wird ein ver­bin­den­des Netz­ma­nage­ment benö­tigt, da das zukünf­ti­ge Ener­gie­sys­tem nur auf Basis der Kopp­lung von Strom, Wär­me und Gas fle­xi­bel betrie­ben wer­den kann. Über­schüs­si­ge Ener­gie in der Gemein­de kann in exter­ne Net­ze ein­ge­speist werden.

Die Basis­ver­sor­gung der kli­ma­neu­tra­len Gemein­de kann ein Ener­gie­park im Besitz der Kom­mu­ne sichern. Er umfasst Erzeu­gung und Spei­che­rung für Strom, Wär­me und Was­ser­stoff sowie den Aus­tausch zwi­schen den Ener­gie­trä­gern. 

Schluss­end­lich bil­det ein Infor­ma­ti­ons- und Ener­gie­ma­nage­ment­sys­tem die Ener­gie­zen­tra­le von Städ­ten und Gemeinden.

 

Geschäftskonzept eines Infrastrukturbetreibers

Geschäftsmodell

Not­wen­dig­keit und Nut­zen der Digi­ta­li­sie­rung sowie die Ziel­stel­lung bezüg­lich eines hohen Gra­des der Bür­ger- und Unter­neh­mens­be­tei­li­gung bei der Gestal­tung in der Gemein­de bil­den die Basis für ein kom­mu­na­les Geschäfts­mo­dell zum Infrastrukturbetrieb.

Zum Ent­wurf eines der­ar­ti­gen Modells hat sich nach­fol­gen­de, kurz dar­ge­stell­te Glie­de­rung als nütz­lich erwie­sen. 

Im ers­ten Schritt wird die Geschäfts­idee skiz­ziert, wobei sowohl Betei­lig­te als auch Inhal­te fest­ge­hal­ten wer­den. 

Wei­te­re Über­le­gun­gen füh­ren zur Erfas­sung von Anwen­dern und Nut­zen­aspek­ten. 

Im nächs­ten Schritt wird das Grob­kon­zept zur Geschäfts­struk­tur erstellt. Dies umfasst die drei Aspek­te Leis­tungs­an­ge­bot, Haupt­ak­ti­vi­tä­ten und Schlüsselpartner.

Schluss­end­lich geht das Ertrags­mo­dell auf Ertrags­quel­len und die Kos­ten­struk­tur ein.

 

In Bezug auf kom­mu­na­le Ener­gie­lö­sun­gen und einen kom­mu­na­len Infra­struk­tur­be­trieb erge­ben sich für Bür­ger und Unter­neh­men ver­schie­de­ne Hand­lungs­op­tio­nen zur Betei­li­gung am Wan­del zum erneu­er­ba­ren und dezen­tra­lem Energiesystem:

  • Auto­no­mie: Inves­ti­tio­nen in pri­va­te Anla­gen zur Ener­gie­ge­win­nung und Spei­che­rung sowie wei­te­re Maß­nah­men als Mie­ter und Päch­ter oder Gebäu­de- und Grund­stück­ei­gen­tü­mer, die der Kli­ma­neu­tra­li­tät der Kom­mu­ne dienen
  • Auto­no­mie und Fle­xi­bi­li­tät in der Gemein­schaft: Wie­der­um pri­va­te Inves­ti­to­nen, ver­bun­den mit einem digi­ta­len Netz­an­schluss für Ener­gie­aus­tausch und Fle­xi­bi­li­tät im Quar­tier und der Gemeinde
  • Betei­li­gung an Quar­tiers­lö­sun­gen und Ener­gie­ge­mein­schaf­ten (z.B. Genos­sen­schaft): gemein­sa­me Inves­ti­to­nen in Anla­gen oder Ener­gie­be­zug aus Gemeinschaftslösungen
  • Antei­le am kom­mu­na­len Infra­struk­tur­un­ter­neh­men: Finan­zi­el­le Betei­li­gung am kom­mu­na­len Betrieb, um an loka­len und regio­na­len Ener­gie­lö­sun­gen zu par­ti­zi­pie­ren („Unse­re Energie“)

 

Technische Maßnahmen

Die tech­ni­schen Maß­nah­men eines kom­mu­na­len Infra­struk­tur­be­triebs las­sen sich fol­gen­der­ma­ßen unterteilen.

Ener­gie­park

  • Ver­teil­ter, kom­mu­na­ler Ener­gie­park für Strom‑, Wär­me- und Kälteverteilung
  • Wind­an­la­gen im Eigen­be­trieb oder im Fremd­be­trieb mit kom­mu­na­ler Beteiligung
  • Ener­gie­spei­che­rung und ‑wand­lung sowie Wärmerückgewinnung

Ener­gie­an­schlüs­se

  • Digi­ta­le Ener­gie­an­schlüs­se (bidi­rek­tio­na­le Schnitt­stel­len) zu belie­fer­ten und ein­spei­sen­den Gebäu­den, gewerb­li­chen und kom­mu­na­len Objek­ten sowie Freiflächeanlagen

Infra­struk­tur­netz­werk

A.     Ener­gie­net­ze

  • Kom­mu­na­le Net­ze im Eigenbetrieb
  • Schnitt­stel­len zu kom­mu­na­len Net­zen im Fremdbetrieb

B.     Kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­ze und Datenplattformen

  • Feld­kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­ze im kom­mu­na­len Eigenbetrieb
  • Schnitt­stel­len zu Kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­zen im Fremdbetrieb
  • Daten­platt­form mit Schnitt­stel­len zu Mess- und Steue­rungs­sys­te­men sowie zu Ener­gie­ma­nage­ment und Monitoring
  • Sicher­heits­in­fra­struk­tur für Kom­mu­ni­ka­ti­on zu Mess- und Steuerungssystemen

Ener­gie­zen­tra­le

  • Loka­les Ener­gie­mo­ni­to­ring und Bewer­tung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz von Städ­ten und Gemeinden
  • Pla­nungs­grund­la­ge (z.B. für Stadt­ent­wick­lung sowie für Prio­ri­sie­rung der Ver­sor­gung von Objek­ten bei Not­fäl­len und Katastrophen)
  • Opti­mie­rung und Steue­rung der loka­len Ener­gie­flüs­se zur Stei­ge­rung der Energieeffizienz
  • Aggre­ga­ti­on von Über­schüs­sen zur Vermarktung

 

Digitaler Zwilling und sichere Kommunikationsinfrastruktur

Digitalisierungskonzept

Fol­gen­de bei­spiel­haf­te Dar­stel­lung zur Ver­bin­dung einer Gebäu­de­zel­le mit der Ener­gie­infra­struk­tur von Quar­tie­ren und Ort­schaf­ten stellt mit ver­schie­de­nen Sym­bo­len zur Kom­po­nen­ten­ebe­ne B die Digi­ta­li­sie­rungs­kom­po­nen­ten dar. Sie umfassen:

  • Mess- und Steue­rungs­kom­po­nen­ten an Anla­gen und Gerä­ten zur Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung und Nut­zung auf der Kom­po­nen­ten­ebe­ne A
  • Siche­re Kom­mu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struk­tur sowie digi­ta­ler Netz­an­schluss der Gebäu­de, um die Sicher­heit der Funk­tio­nen der Ener­gie­infra­struk­tur und den Daten­schutz zu gewährleisten
  • Daten­platt­form als Basis eines digi­ta­len Zwil­lings zur infor­ma­ti­ons­tech­ni­schen Abbil­dung der rea­len Umge­bung für Funk­tio­nen der Kom­po­nen­ten­ebe­ne C zu Ener­gie­mo­ni­to­ring und Ener­gie­ma­nage­ment sowie zum fle­xi­blen Ener­gie­ein­satz und Energieaustausch

Digitalisierungskonzept

Digitaler Zwilling

Fest­zu­stel­len ist, dass die Kom­ple­xi­tät dezen­tra­ler, erneu­er­ba­rer Ener­gie­lö­sun­gen mit Ver­bin­dung gemein­sa­mer Ener­gie­infra­struk­tu­ren sowie auto­no­mer Lösun­gen in Gebäu­den und Quar­tie­ren ohne Digi­ta­li­sie­rung nicht beherrsch­bar ist. Grund­la­ge der Digi­ta­li­sie­rung ist ein gemein­sa­mes Infor­ma­ti­ons­sys­tem. Der­ar­ti­ge Platt­for­men sind bezüg­lich der aus­ge­tausch­ten Daten sen­si­bel, wes­halb ein ver­trau­ens­wür­di­ger Part­ner benö­tigt wird. 

Für ent­spre­chen­de Platt­for­men wird häu­fig der Begriff „digi­ta­ler Zwil­ling“ genutzt. Die rea­le Welt wird auf einer Daten­platt­form qua­si durch einen Spie­gel ergänzt, um durch Infor­ma­ti­ons­flüs­se aus der Rea­li­tät erneu­er­ba­re Ener­gie­flüs­se mit hoher Ener­gie­ef­fi­zi­enz und Fle­xi­bi­li­tät zu steu­ern, lokal aus­zu­tau­schen, zu pla­nen und zu sichern.

Flä­chen, Gebäu­de, Quar­tie­re, Anla­gen und Net­ze einer Gemein­de wer­den über geo­gra­fi­sche Infor­ma­ti­ons­sys­te­me mit Daten zu Poten­zia­len ver­schie­de­ner For­men der Ener­gie­ge­win­nung und Spei­che­rung sowie zu Ener­gie­be­dar­fen ver­se­hen. Dies kann Pla­nungs­grund­la­ge der Gemein­de für loka­le Ener­gie­kon­zep­te sein.

Aber auch lau­fen­de Daten zu Ver­bräu­chen und Ange­bo­ten – bei ent­spre­chen­der ver­trag­li­cher Ver­ein­ba­rung mit Eigen­tü­mern und Betrei­bern – unter­stüt­zen das Ener­gie­mo­ni­to­ring von Städ­ten und Gemein­den auf dem Weg zur Klimaneutralität.

Digi­ta­le Zwil­lin­ge ermög­li­chen die Inter­ak­ti­on zwi­schen den Bür­gern und Unter­neh­men einer Kom­mu­ne, die Betei­li­gung an den Chan­cen des Wan­dels sowie Trans­pa­renz und Nach­voll­zieh­bar­keit beim Aus­tausch von Daten als auch Erkennt­nis­ge­winn auf unter­schied­li­chen Ebenen.

 

Zusammenfassung

Für kom­mu­na­le Ener­gie­ge­mein­schaf­ten unter dem Label ” Unse­re Ener­gie – kom­mu­na­le und pri­va­te Ener­gie­ge­mein­schaf­ten” wird die Gestal­tung auto­no­mer und gleich­zei­tig ver­bun­de­ner Räu­me vor­ge­schla­gen, um 

  • die not­wen­di­ge Fle­xi­bi­li­tät des zukünf­tig zu 100 % erneu­er­ba­ren Energiesystems
  • die Betei­li­gung aller Bür­ger und Unter­neh­men an den Chan­cen der Ener­gie­wen­de durch Eigen­ge­stal­tung und Energiegemeinschaften
  • die Erhö­hung der Wider­stands­fä­hig­keit des loka­len Ener­gie­sys­tems und die Ver­rin­ge­rung von Abhän­gig­kei­ten bei Not­si­tua­tio­nen und im Katastrophenfall

zu ermög­li­chen.

Tech­ni­sche Basis zur Ener­gie­ver­sor­gung und zur Inte­gra­ti­on ver­schie­de­ner Gestal­tungs­räu­me ist ein ener­gie­tech­ni­scher Ver­bund aus

  • kom­mu­na­ler Ener­gie­ge­win­nung und Spei­che­rung im Ver­bund von Strom, Gas und Wär­me / Kälte
  • bidi­rek­tio­na­lem Ener­gie­aus­tausch mit exter­nen Ener­gie­net­zen und mit digi­ta­len Ener­gie­an­schlüs­sen von Gebäu­den sowie gewerb­li­chen Arealen
  • einer Digi­ta­li­sie­rungs­in­fra­struk­tur mit Mess- und Steue­rungs­sys­te­men, Daten­platt­form sowie Energiemanagement.

Gestal­tungs­räu­me betref­fen dabei sowohl die gesam­te Gemein­de mit Schnitt­stel­len zur Umwelt, ein­zel­ne Quar­tie­re der Gemein­de sowie die Gebäu­de (Ener­gie­zel­len im gemein­sa­men Energieorganismus)

Damit ent­steht ein gemein­schaft­li­cher Ener­gie­ver­bund mit Chan­cen und Inter­es­sen­wah­rung ver­schie­dens­ter Betei­lig­ter, des­sen effi­zi­en­te Gesamt­funk­ti­on durch den Infor­ma­ti­ons­fluss auf Basis der Digi­ta­li­sie­rungs­um­ge­bung mit „Digi­ta­lem Zwil­ling“ und Ener­gie­ma­nage­ment­sys­te­men gesi­chert wird.

 

Lei­men / Hei­del­berg — 22. Juni 2022

Andre­as Kieß­ling, ener­gy design

 

1 Kommentar zu „Unsere Energie — kommunale und private Energiegemeinschaften“

  1. Dr. Gerhard Kleineidam

    Hi Andre­as, es ist doch immer wie­der erstaun­lich, wie du so kom­ple­xe The­men und Sach­ver­hal­te all­ge­mein­ver­ständ­lich auf­ar­bei­ten kannst. Kompliment!

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