Unsere Energie — kommunale und private Energiegemeinschaften

Digitalisierung - Basis für Beteiligung und kommunale Energieinfrastruktur

Energiegemeinschaft
Energiegemeinschaft, copyright by Adobe Stock No. 309362765

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

 

Über Andreas Kießling 96 Artikel
Andreas Kießling hat in Dresden Physik studiert und lebt im Raum Heidelberg. Er beteiligt sich als Freiberufler und Autor an der Gestaltung nachhaltiger Lebensräume und zugehöriger Energiekreisläufe. Dies betrifft Themen zu erneuerbaren und dezentral organisierten Energien. Veröffentlichungen als auch die Aktivitäten zur Beratung, zum Projektmanagement und zur Lehre dienen der Gestaltung von Energietechnologie, Energiepolitik und Energieökonomie mit regionalen und lokalen Chancen der Raumentwicklung in einer globalisierten Welt.

1 Kommentar

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

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