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Die Eröffnung wird mit einem Grußwort von Dr. Jan Peter Klatt, BMWK, Leiter Referat IIA2: "Grundsatzfragen der Wärmewende, Wärmeplanung“, im großen Raum stattfinden.

Robert Brückmann, Leiter Kompetenzzentrum Kommunale Wärmewende, bei der Deutschen Energieagentur (dena) wird die Keynote halten.

Im großen Raum finden nach der Keynote verschiedene Impulsvorträge statt.

Moderation: Dr. Carsten Beier, Fraunhofer Umsicht

Diskutierende:

• Tobias Beckhölter (Impuls), RWTH Aachen, Begleitforschung Energiewendebauen
  
• Sarah Henn (Impuls),  Enerko GmbH 
• Anna-Lena Meiners, Civitas Connect e.V./Items
• Elisa Dunkelberg, Senatsverwaltung Berlin für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt
• Andreas Christidis, Reiner Lemoine Institut

Ort: Cateringbereich / Ausstellungsbereich

Ort: Workshopräume

Ort: Empfangsbereich

Dr. Fabian Werner, Referent IIB4 „Energieforschung – Grundsatzfragen und Strategie“ Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) wird die Teilnehmenden am zweiten Tag begrüßen.

Tjarko Tjaden, Kilmamanager Stadt Aurich

Ort: Workshopräume

Ort: Workshopräume

Um neue Lösungsansätze schnell und ökonomisch in die Praxis zu überführen, ist es daher erforderlich, mehr zu testen, mehr Erfahrungen zu sammeln und auf andere Standorte zu übertragen. Weiterhin ist eine enge Kooperation zwischen Wissenschaftlern und Forschern erforderlich. Durch eine verstärkte Kooperation steht den kommunalen Akteuren der Stand des Wissens schneller zur Verfügung, gleichzeitig können Anforderungen aus der Praxis schneller in die Umsetzung der kommunalen Wärmewende einbezogen werden.

Dieser Workshop ganz im Zeichen des Austauschs mit Praxisakteuren, mit der Zielsetzung, die Übertragbarkeit von Forschungsansätzen und ersten Erkenntnisse im Rahmen der Energieforschung im Quartier weiter zu verbessern.

Maßgeblich werden die Impulse aus zwei Forschungsverbünden aus dem Quartiersbereich im Kontext der kommunalen Wärmeplanung erfolgen.

Der Verbund AI-X Heat Datenraum Energie: Digital vernetzte kommunale Wärmeplanung in Quartieren mit unterschiedlichen Siedlungstypologien hat zum Ziel die kommunale Wärmeplanung als einen Teil des urbanen Datenraums aufzubauen und mit einer IKT- und Dateninfrastruktur der Smart City zu verbinden, so dass sich die Wärmewende in die Energiewende und den übergreifenden gesellschaftlichen Wandel zur Datengesellschaft einfügt.

Der Cluster KommWPlanPlus – F&E-Cluster zur Verknüpfung von kommunaler Wärmeplanung mit der Umsetzungsplanung von integralen Maßnahmen im Quartier hat zum Ziel die kommunale Wärmeplanung stärker mit der Planung und Umsetzung von CO₂-Einsparmaßnahmen auf Quartiersebene zu verknüpfen und als wichtiges Planungswerkzeug für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende vor Ort zu nutzen.

Die Impulse der Praxisakteure beleuchten in entsprechend zugeschnittenen Kurzvorträgen sowie mittels Diskussionen im aktiven Format folgende Fragen: 

• Wie kann die kommunale Wärmeplanung in die Umsetzung überführt werden?
• Was brauchen kommunale Akteure, um aus der kommunalen Wärmeplanung umsetzungsorientierte Quartierskonzepte ableiten zu können?
• Was kann die kommunale Wärmeplanung aus den Erkenntnissen und Erfahrungen der Umsetzung im lokalen Energiesystem lernen?
• Wo kann die Energieforschung im Quartier helfen?

Die Ergebnisse des Workshops fließen in die weiteren Arbeiten der Energieforschung im Quartier ein und werden durch PtJ kanalisiert. 

Kontakt:

• Rita Streblow, RWTH Aachen, rstreblow@eonerc.rwth-aachen.de 
• Carsten Beier, Fraunhofer Umsicht, carsten.beier@umsicht.fraunhofer.de

Softwareanwendungen und Tools spielen bei der kommunalen Wärmeplanung eine wichtige Rolle. Im Forschungsprojekt VR-basierte simulative Gestaltung eines gesellschaftlichen Dialogs zur Transformation urbaner Energiesysteme erarbeiten die Institute IER, IGTE, IEH, HLRS und ZIRIUS der Universität Stuttgart Methoden, um die Integration aller an der Wärmewende beteiligten Stakeholder zu stärken und dabei partizipativ technische Umsetzungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung sozialer, ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte zu erschließen. Der Ansatz geht von der kommunalen Wärmeplanung aus und entwickelt diesen unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten interdisziplinär weiter.

Beginnend mit einer interaktiven Diskussionsrunde zu bekannten Softwareanwendungen und Entwicklungsumgebungen, wollen wir diese anhand eines Kriterienkatalogs bewerten lassen. Im Anschluss sollen die Softwareanwendungen nach Anwendungsbereichen sortiert werden. Unterschieden werden soll hierbei zwischen Datenakquise/-management, energiewirtschaftliche Simulationen/Optimierungen sowie Visualisierung und Diskurs/Partizipation. Eingeteilt in agile Kleingruppen widmen sich die Teilnehmenden im ersten Teil des Workshops der Frage, wie die einzelnen Anwendungsbereiche miteinander interagieren bzw. vernetzt werden können. Anschließend wird die Visualisierung des Outputs von Softwareanwendungen im Hinblick auf geeigneter Visualisierungsformen für Stakeholder diskutiert und Ansätze zur automatisierten Generierung visueller Toolergebnisse eruiert.

Der Workshop fördert den Wissensaustausch zwischen Forschung, Industrie, Kommunen und Planenden. Durch die Zusammenführung unterschiedlicher Perspektiven streben wir eine ganzheitliche Betrachtung an, die nicht nur technologische, sondern auch soziale und ökonomische Aspekte berücksichtigt.

Kontakt:

• Prof. Dr.-Ing. Markus Blesl, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, markus.blesl@ier.uni-stuttgart.de

Spätestens mit der verbindlichen Umsetzung der DVO HVD im Juni dieses Jahres stehen eine Vielzahl von hochwertigen Geo-Daten von 3D-Gebäudemodellen bis hin zu digitalen Orthophotos für die kommunale Wärmeplanung deutschlandweit frei zur Verfügung.

In diesem Workshop werden wir die Möglichkeiten der Aufbereitung und Auswertung dieser
detaillierten Geo-Daten für die kommunale Wärmeplanung diskutieren. Wir werden gemeinsam mit den Teilnehmenden untersuchen, welche Informationen direkt aus den Geo-Daten gewonnen werden können und welche zusätzlichen Informationen aus Normen,
Verbrauchsmessungen, sozio-demographischen und ökonomischen Daten sowie
verhaltensökonomischen Befragungen benötigt werden. Wir werden erörtern, welche Verfahrenes erlauben, die verschiedenen Informationen zu einem konsistenten Datenmodell
zusammenzufügen.
Der Fokus liegt dabei auf dem Einsatz generativer KI-Modelle zur Erstellung von realistischen Metainformationen auf Gebäudeebene. Begleitet werden die Diskussionen durch konkrete Anwendungsfälle, welche die detaillierte Entwicklung des Gebäudebestandes und der Heiztechnologien mit Hilfe von umfassenden Daten und verhaltensökonomischen Modellen zeigen. In diesem Zusammenhang wird auch über den Mehrwert für Simulationsmodelle eingegangen, die basierend auf den Datenmodellen sowohl technische als auch sozio-demografische Informationen nutzen um möglichst realistisch Einzelinvestitionsentscheidungen abzubilden und dafür die heterogene Gebäude- und Eigentümer*innen-Struktur berücksichtigen. Insbesondere für die Erstellung einer kommunalen Wärmeplanung können dadurch Investitionsrisiken sowohl auf Seite der Eigentümer*innen als auch auf Seite der Kommunen und Infrastrukturbetreiber verringert werden.

Die Teilnehmenden erhalten dadurch ein vertieftes Verständnis der Datenlandschaft und lernen verschiedene Anwendungsfälle kennen, in denen hochdetaillierte synthetische Daten für die kommunale Wärmeplanung eingesetzt werden können.

Kontakt:

• Daniel Horst, Frauenhofer IEE, daniel.horst@iee.fraunhofer.de

Besonders die Erhebung und Verarbeitung von erneuerbaren Strom und Wärme-Potenzialen für die KWP basiert bisher auf nicht-standardisierten Methoden. Um Vergleichbarkeit und Qualität zu sichern, ist eine Vereinheitlichung anzustreben. Gerne möchten wir mit unserem Beitrag einen Einblick in die Praxis geben, sowie mit den Teilnehmenden interaktiv zu den Aspekten Methoden, Unsicherheiten der Potenzialabschätzung, Verbesserung der Standards und der Einfluss von Verfügbarkeiten natürlicher Strom- und Wärmequellen auf das Ergebnis der kommunalen Wärmeplanung diskutieren. Hierzu möchten wir den Workshop mit zwei Impulsvorträgen einleiten, die einen Überblick und Diskussionsgrundlage vermiteln sollen.

Implusvortrag 1 Greenventory: „Darstellung bisheriger Methoden der KWP zur Ermitlung von Potenzialen“. Dieser umfasst den aktuellen Stand bei der Ermitlung der Potenziale folgender Energiequellen: Photovoltaik nach Dach und Freiflächen, Wind, Geothermie und Wasser.

Implusvortrag 2 Fraunhofer ISE: „Fokus Wärmequellen für Wärmepumpen – Quellenarten, Erhebungsmethoden und Besonderheiten bei der Nutzung von GWP und HTWP“, der folgende Themenblöcke umfasst: 1. Erhebungsmethode aus öffentlichen Daten 2. Bedeutung der Wärmequellenmethode im Vergleich zu bisherigen Ansätzen der Wärmenetzplanung und 3. Passung von Wärmequellen zur Nutzung durch Großwärmepumpen in Wärmenetzen und Hochtemperaturwärmepumpen für unterschiedliche Industrieprozesse – aktueller Kenntnisstand und Herausforderungen.

Die Diskussionsrunde mit interaktivem Input soll so aufgebaut sein, dass besonders die methodischen Ansätze kritisch hinterfragt und auf Vergleichbarkeit diskutiert werden sollen. Dabei soll ein Fokus auch auf den Unterschieden zwischen vollautomatischer integrierter Wärmeplanung und nicht integrierter Wärmeplanung insbesondere mit Hinblick auf die Basis der Potenzialermitlung liegen. Ziel des Workshops ist die Erarbeitung einer Lücken-Roadmap zur Potentialermitlung in der KWP mit dem Thema „Typische Fallstricke / Hemmnisse der Potenzialerhebung und -nutzung“.

Kontakt:

• Nicolas Fuchs, Fraunhofer ISE, nicolas.fuchs@ise.fraunhofer.de

Die Verfügbarkeit von Daten ist in vielen verschiedenen Forschungs- und Anwendungsbereichen für Akteur*innen aus Forschung und Wirtschaft häufig eine zusätzliche Herausforderung bei der Planung und Entwicklung von Lösungen. Die Open Energy Platform stellt zur Unterstützung im Datenmanagement verschiedene Werkzeuge bereit und dient als Framework, mit dem Daten aus dem Energiesektor nach guter Praxis veröffentlicht, dokumentiert und gefunden werden können. In unserem Workshop können Akteur*innen ihre Anforderungen an Daten und Daten Plattformen für die kommunale Wärmeplanung in Gruppendiskussion sammeln. In einem kurzen Inputvortrag wird initial eine Übersicht zu der Open Energy Platform und den Diskussionsthemen gegeben.

Ziel des Workshops ist es, Nutzer*innen Anforderungen für die Gestaltung von zukünftigen Lösungen zu sammeln, anhand der die Open Energy Platform weiterentwickelt werden kann. Die Plattform wird dadurch offen für Daten aus der kommunalen Wärmeplanung. In diesem Themenspektrum werden verschiedene Fragestellungen aus Praxissicht diskutiert: Wie sollen Schnittstellen zwischen Plattform und Tools gestaltet sein, damit Daten einfach verwendet werden können? Welche Metadaten zur Dokumentation der Daten und des Kontextes von Daten sind relevant? Welche Datenformate und Datenstrukturen werden bevorzugt, um die Prozesse zu standardisieren? Darüber hinaus werden Erfahrungen zu bestehenden Datensätzen diskutiert. Die Datenverfügbarkeit, Defizite, die dabei bekannt sind und die Anforderungen an Datenqualität und Reproduzierbarkeit sind Teil davon, z.B. mit Hinblick auf die Darstellung von Annahmen, die bei der Datengenerierung getroffen werden. Die Diskussionen sollen nicht in technische Details aufgehen, sondern einen Überblick schaffen, bei dem Wünsche und konkrete Bedarfe gleichermaßen erfasst werden.

Kontakt:

• Jonas Huber, jonas.huber@rl-institut.de 

Die kommunale Wärmewende hängt auch von der sozialen Akzeptanz durch die Menschen ab. Bürgerinnen und Bürger müssen klimafreundliche Wärmeversorgungsoptionen akzeptieren und sich für sie entscheiden und sie nutzen, um die Transformation des Wärmesektors zu ermöglichen und voranzutreiben. Unterschiedliche Gruppen in der Gesellschaft gewichten und bewerten aber die vielfältigen Einflussfaktoren für die Akzeptanz einer Wärmeversorgungsoption durchaus abweichend voneinander. Daher gilt es je nach Bedeutung der jeweiligen Einflussfaktoren (z. B. Kosten, Klimafreundlichkeit, Krisenfestigkeit, Gerechtigkeit etc.) für bestimmte Gruppen Ansatzpunkte für akzeptanzfördernde Hebel und Interventionen zu identifizieren. Im Projekt ExtrA ist deshalb ein Vorgehen zur Erfassung der Sichtweisen von Bürgerinnen und Bürgern auf Akzeptanzfaktoren der Wärmewende mithilfe eines Bürgerdialog-Konzepts geplant. Das Dialogformat greift Ergebnisse einer vorangegangenen bevölkerungsrepräsentativen Befragung inkl. Discrete-Choice-Experiments (DCE) auf und vertieft diese.
Im Workshopformat auf dem Symposium Kommunale Wärmeplanung wird eine geplante methodische Herangehensweise aus dem Konzept des Bürgerdialogformats im Vorfeld mit Expertinnen und Experten aus dem Bereich der Wärmeversorgung erprobt. Diese soll dabei helfen, von Akzeptanz-Hemmnissen ausgehend Interventionen und Hebel auf dem Weg zu einer nachhaltigen Wärmeversorgung zu entwickeln, die Bezug auf die identifizierten Einflussfaktoren für die Akzeptanz nehmen. Das ExtrA-Team verspricht sich davon wertvolle Einschätzungen der Expertinnen und Experten aus Forschung und Praxis zur geplanten Herangehensweise in den künftigen Bürgerdialogforen. Dadurch kann der Einsatz der partizipativen Methode getestet und das Konzept der Bürgerdialoge optimiert werden. Dies ist nicht nur für das laufende Projekt relevant, sondern ebenso für die Anschlussfähigkeit der Ergebnisse für weitere Projekte. Für die Teilnehmenden selbst bietet der Workshop einerseits Einblicke in aktuelle Zwischenergebnisse der Akzeptanzforschung zur Wärmewende und Impulse für die Berücksichtigung von Akzeptanzfragen in eigenen Projekten, andererseits einen Einblick in die partizipative Bürgerbeteiligung im Bereich der Wärmewende.

Kontakt:

• Janna-Malin Gehrke, Helmholtz-Zentrum hereon GmbH/Climate Service Center Germany (GERICS), janna-malin.gehrke@hereon.de

Im BMWK-geförderten Projekt "Innovative Wärmeservice-Modelle" (InWaMod) untersuchen wir die Vor- und Nachteile der gegenwärtig diskutierten Wärmeliefermodelle. Im Unterschied zum Status quo der Kaltmiete zahlt die Mietpartei hier für eine klimatisierte Wohnung und nicht für die aktuell anfallenden Energiekosten. Die Vermieterin erhält dadurch einen Anreiz, in die Reduzierung der Energiekosten zu investieren, sei es durch die energetische Modernisierung von Heizung und Gebäudehülle, oder sei es durch den Anschluss an CO₂-ärmere Primärenergiequellen. Gleichzeitig sind diese Modelle so auszugestalten, dass für die Mieter weiterhin ein Anreiz besteht, Energie zu sparen. Unsere bisherigen Berechnungen zeigen, dass solche Modelle insbesondere bei steigenden Energie- und CO₂-Preisen attraktiv werden können. Auf dem Workshop würden wir gerne die aus unserer Sicht praktikabelsten Modelle vorstellen, und mit Praktiker/innen aus Energiewirtschaft und Wohnungswirtschaft in je nach Teilnehmerzulauf und Teilnehmerinteresse zu gestaltenden Beteiligungsformaten – Arbeitsgruppen, Roundtables, World Cafe – ins Gespräch kommen, ob und unter welchen Bedingungen sie eine Umstellung auf eines der gewählten Modelle für sinnvoll erachten. Eventuell ergeben sich hier auch spezifische Anknüpfungspunkte im Rahmen kommunaler Wärmeplanung.

Kontakt:

• Prof. Dr. Bernhard Gill, Institut für Soziologie der LMU München, Bernhard.Gill@lmu.de

Die dringende Notwendigkeit, dem globalen Klimawandel entgegenzuwirken, hat in den letzten Jahren die Bedeutung einer umfassenden Wärmewende deutlich gemacht. Um die notwendige Transformation voranzutreiben, sind Flexibilitäten und damit verbundene Geschäftsmodelle von entscheidender Bedeutung. Diese werden im Rahmen des vom BMWK als Reallabor der Energiewende geförderten Projektes TransUrban.NRW untersucht und sollen im Workshop diskutiert werden. Der inhaltliche Schwerpunkt des Workshops liegt auf der Diskussion von Flexibilitätspotentialen im Energiesektor und deren Implementierung in techno-ökonomische Quartiersoptimierungsmodelle. Besonderes Augenmerk wird auf Schnittstellen mit dem Stromnetz und mögliche Integrationen in Geschäftsmodelle gelegt. In der Präsenzveranstaltung geben die Veranstaltenden eine kurze Einführung in das im Rahmen des Projektes „TransUrban.NRW“ entwickelte techno-ökonomische Optimierungsmodell. Im Anschluss werden mögliche Flexibilitätspotentiale und damit verbundene Geschäftsmodelle vorgestellt (Stromspeicher/Quartiersspeicher, Regelenergiemarkt, Auswirkungen auf Verteilnetze und Energy Communities, EnWG §14a und flexible Strompreise). Die Teilnehmenden werden gebeten, weitere Anregungen und Punkte zur Diskussion beizutragen. Es folgt eine Aufteilung der Teilnehmenden in zwei Gruppen. Die erste Gruppe diskutiert Hemmnisse/Probleme und erarbeitet Lösungsmöglichkeiten für die vorher aufgeführten Flexibilitäten und Geschäftsmodelle. Die zweite Gruppe erörtert die Implementierung der diskutierten Punkte in das techno-ökonomische Modell. Nach der Gruppenarbeit präsentieren beide Gruppen ihre Ergebnisse. Nach jeder Gruppenpräsentation folgt eine kritische Diskussion der präsentierten Erkenntnisse. Hierbei können Stärken, Schwächen und mögliche Verbesserungen der Ansätze herausgearbeitet werden. Der Workshop schafft somit eine Plattform für einen intensiven Austausch zwischen Wissenschaftler*innen und Praktiker*innen, um konkrete Handlungsempfehlungen für die Implementierung flexibler Ansätze im Wärmesektor zu erarbeiten und deren wirtschaftliche Auswirkungen zu quantifizieren. 

Kontakt:

• Karl Seeger, wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Energiesystemökonomik der RWTH Aachen University, kar.seeger@eonerc.rwth-aachen.de
• Chuen-Fung Tang, wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Energiesystemökonomik der RWTH Aachen University
• Marius Tillmanns, wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Energiesystemökonomik der RWTH Aachen University

Die Ergebnisse der KWPs bestehen in der Regel aus einem Fachgutachten und digitalen Daten aus einem Geoinformationssystem (GIS). Zentrale Frage nach der Erstellung der KWP ist die konkrete Weiternutzung der Ergebnisse und Daten. Eine zielgruppenspezifische Kommunikation ist für eine beschleunigte Umsetzung und Dissemination der Ergebnisse unabdingbar. Sowohl die kommunale Verwaltung, Energieunternehmen, Immobilienbestandshalter, industrielle Großverbraucher und die Bürgerschaft haben sehr heterogene Anforderungen bezüglich der Aufbereitung von Daten aus der KWP.

Hier setzt der Workshop-Ansatz „KWP – und was jetzt?“ an. Ziel des Workshops ist die Befragung zu Erfahrungen bzgl. der Ergebnisverwertung und Weiternutzung nach der Erstellung. Einstieg in den Workshop soll ein kurzer Impuls von uns sein, der die Erfahrung und Beispiele der Ergebnisverwertung aufzeigt. Zentrale Aspekte wie (I) die Art und der Umfang von Ergebnissen nach der Erstellung, (II) Kommunikationsformate sowie (III) eingesetzte Werkzeuge und Plattformen wollen wir im Anschluss abfragen, diskutieren und bewerten (Gruppenarbeit oder im Plenum in Abhängigkeit von der Teilnehmerzahl). Abschließend sollen die WS-Ergebnisse dokumentiert sowie Maßnahmen und Schwerpunkte abgeleitet werden, die für eine erfolgreiche und mehrwertstiftende Weiternutzung der KWP-Ergebnisse als geeignet eingestuft werden. Die Ergebnisse könnten für das KWW in Halle interessierten Kommunen oder Dienstleistern aufbereitet werden.

Kontakt:

• Tobias Nusser, egs-plan

Insbesondere aufgrund der Sektorenkopplung und der Volatilität der erneuerbaren Energien stoßen die in der Praxis eingesetzten Methoden der Wärmeplanung an ihre Grenzen. Für eine skalierbare und detaillierte Planung bedarf es daher der Verwendung anderer Ansätze.

Ein möglicher, im Forschungsprojekt Heat²Q entwickelter Ansatz hierfür, bei dem verschiedene Open-Source-Tools miteinander verknüpft werden, soll im Workshop zunächst als Diskussionsgrundlage dienen. Infolge eines interaktiven Wissenstransfers – bspw. hinsichtlich vorliegender Daten, der Erstellung von Bedarfszeitreihen oder der Auslegung von Fernwärmenetzen – sollen alternative Ansätze bzw. Anpassungen vorhandener Methodiken gefunden werden. Diskussionsthemen werden u. a. sein:

• bestehende Open-Source-Tools (bspw. PostgreSQL, QGIS, CEA, demandlib, Thermos, topotherm) und deren Integration in die Planung
• frei verfügbare bzw. fehlende Datensätze
• kommerzielle Softwarelösungen und Datensätze (bspw. Stanet, FME, Wärmeatlas 2.0)
• Datenaustausch zwischen Tools

Kontakt:

• Benedikt Schweiger, Technische Universität München, Benedikt.Schweiger@tum.de

Die Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft führt zum Bau neuer und auch sehr großer Rechenzentren. Und deren Stromverbrauch nimmt deutlich zu. Aktuell werden in Deutschland eine Reihe von Mega-Rechenzentren geplant und gebaut, von denen jedes einzelne so viel Strom verbraucht wie eine Großstadt. Neben der Entwicklung zu immer größeren Rechenzentren wird erwartet, dass auch die Anzahl kleinerer dezentraler Stromverbraucher z.B. durch den Ausbau der Telekommunikationsinfrastrukturen ansteigt. Außerdem ist für neue digitale Dienste oft auch der Aufbau sogenannter Edge-Rechenzentren notwendig. Damit sind kleinere verteilte Systeme gemeint, die Rechenleistung in der Nähe der Anwendungen zu Verfügung stellen.

Sowohl die großen Mega-Rechenzentren als auch die kleineren dezentralen digitalen Infrastrukturen bieten hohe Potenziale zur Abwärmenutzung. Um diese zu erschließen, fehlt es aber oft sowohl an technischen Voraussetzungen wie z. B. Wärmenetzen als auch an geeigneten organisationalen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen auf Seiten der Rechenzentren und der Energieversorger.

Der Workshop richtet sich an Expertinnen und Experten aus Kommunen, Stadtwerken, Beratungsunternehmen, Planern, etc. Die Potenziale und Herausforderungen der Abwärmenutzung aus Rechenzentren und Telekommunikationsstandorten sollen praxisorientiert dargestellt und gemeinsam im World-Café-Format diskutiert werden. Einleitend sind drei Impulsvorträge zu den Themen „Mega-Rechenzentren“, „Verteilte digitale Infrastrukturen“ und „Herausforderungen und Lösungsansätze“ vorgesehen.  

Kontakt:

• Dr. Ralph Hintemann, Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gemeinnützige GmbH, hintemann@borderstep.de 

Im Workshop sollen Erkenntnisse und Erfahrungen zwischen Forschung und Praxis zur Rolle von Wasserstoff in der kommunalen Wärmeplanung ausgetauscht, Hemmnisse identifiziert und erste Lösungsansätze festgehalten werden.

Der Workshop beginnt mit zwei Impulsvorträgen zur aktuellen Forschung im Bereich techno-ökonomische und rechtliche Rahmenbedingungen zu Wasserstoff im Gebäudewärmebereich (jeweils ca. 10 Minuten mit anschließender Möglichkeit für Fragen).

Nach den Vorträgen werden in gemischten Kleingruppen im Rahmen eines World Cafés die technischen, wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen tiefer erörtert. Dabei sollen die Forschungsergebnisse mit praktischen Erfahrungen abgeglichen werden. Ziel ist die Ausarbeitung von Lösungsansätzen und bewährten Praktiken. Die Ergebnisse werden im letzten Drittel des Workshops im Plenum präsentiert und vertieft.

Kontakt:

• Ilka Hoffmann ist Juristin und arbeitet seit 2008 im Bereich der erneuerbaren Energien mit Schwerpunkt auf den Bereichen Wärme und Akzeptanz. Gegenwärtig forscht sie im Rahmen des Förderprogramms „H2Fonds“ im Projekt „Regulatorische Rahmenbedingungen für den Einsatz von Wasserstoff im Wärmesektor“ an der FH Westküste, Institut für die Transformation des Energiesystems.
• Dr. Marina Blohm forscht seit 2016 zu nachhaltigen Energietransformationen an der Europa-Universität Flensburg. Ihr Schwerpunkt liegt dabei hauptsächlich auf einer nachhaltigen und sozial gerechten Erzeugung von erneuerbarem Strom und Wasserstoff. Derzeit arbeitet sie im Rahmen eines von der EKSH geförderten Projektes an einem Leitfaden für Kommunen zum Einsatz von Wasserstoff in der Gebäudewärmeversorgung.
• Dr. Isabell Braunger forscht seit 2018 an der TU Berlin und der Europa-Universität Flensburg zu Erdgasinfrastruktur im Kontext der Energie- und Wärmewende. Sie ist zudem Gastwissenschaftlerin am DIW Berlin und ist ebenfalls Teil des EKSH geförderten Projektteams.

Ziel des Teilvorhabens ist anhand bestimmter Technologiemerkmale auf die Beteiligungsmöglichkeiten und den damit verbundenen Transaktionsaufwand (TK) zu schließen. Unter Beteiligungsmöglichkeit verstehen wir die Investition in, Eigentum an und Nutzung von "Energiewendetechnologien" wie Wärmepumpen, E-Autos oder Photovoltaikanlagen, oder die Investition in Anteile an Erzeugungsanlagen oder Dienstleistungen hinsichtlich der Energiewende. Zur Realisierung dieser Beteiligungsformen, fallen verschiedene (nicht-monetäre) TK an, die je nach Technologie, Bereich (Strom, Wärme oder Mobilität) und System unterschiedlich hoch ausfallen können. Ziel des WS ist es nun, zusammen mit den Teilnehmenden (TN) die wichtigen, verschiedenen nicht-monetären TK zu identifizieren und System- und Technologiemerkmale abzuleiten, die auf TK schließen lassen. Hierbei wird ein Fokus auf den Bereich Wärme (Wärmenetze und -pumpe) gelegt, wobei die Integration von Strom und Mobilität mitgedacht wird.

Vorgehen: (1) Am Anfang wird ein kurzer Impulsvortrag zu Beteiligungsmöglichkeiten zu ausgewählten Technologien und des entsprechenden sozio-technischen Systems (anhand PV und Windenergie; Wärmepumpe und Wärmenetz; E-Auto und Car-Sharing) gegeben (ca. 5 Minuten). (2) Anschließend werden je nach Anzahl der TN Gruppen gebildet, in denen die Beteiligungsmöglichkeiten aus einer sozio-technischen Systemperspektive (Nutzungskontext der Technologien) von den TN etwas genauer ausgestaltet werden (Stellwand/Board), um anschließend mögliche TK abzuleiten und diese mit klaren Technologiesowie Systemmerkmale zu verknüpfen (ca. 30 min). (3) Anschließend wechseln die Gruppen und ergänzen mögliche TK sowie die entsprechenden System- oder Technologiemerkmale nachdem ihnen die erarbeiteten "Erstergebnisse" vorgestellt wurden. (20 Minuten). Je nach Zeitverfügbarkeit kann Schritt 3 wiederholt werden. (4) In einem letzten Schritt werden die Ergebnisse in der Runde vorgestellt, zur Diskussion gegeben und "Take-aways" formuliert (30 Min). Die Ergebnisse informieren Praxisanwender über a) TK bei Technologien - Wärmepumpen und -Netzen - in ihren jeweiligen Beteiligungskontexten, b) Merkmale der Technologien und ihrer Einbettung in ein sozio-technisches System, die auf mögliche (hohe oder niedrige) TK hinweisen.

Kontakt:

• Barbara Breitschopf, Institute for Systems and Innovation Research (ISI), barbara.breitschopf@isi.fraunhofer.de
• Tobias Nägler, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), tobias.naegler@dlr.de
• Bert Droste-Franke, IQIB - Institut für qualifizierende Innovationsforschung und -beratung GmbH, bert.droste-franke@iqib.de

Mit dem Wärmeplanungsgesetz (WPG) ist eine gesetzliche „Roadmap“ für die Wärmplanung vor Ort gezeichnet. Nun kann die Wärmwende starten – holprig vielleicht, aber der Start-schuss ist getan. Es kommt jetzt auf die Umsetzung an, bei den Infrastrukturen, den Energie-trägern und bei den Heizungsanlagen. Oder anders ausgedrückt: „Wie wird aus Paragrafen die Wärmewende vor Ort?“. Die Wärmeplanung ist nicht nur eine technologische Transformation, sondern bedarf auch eine prozessuale Gestaltung. Das WPG gibt die Meilensteine vor (Be-standsanalyse etc.) die im Prozesse der Wärmeplanung berücksichtigt werden müssen. Jedoch wie der Prozess zwischen den einzelnen Akteuren sinnvoll organisiert werden kann, bleibt weitestgehend offen. Für eine erfolgreiche Wärmeplanung ist die Qualität des Prozesses der Erstellung von Wärmepläne essenziell.
Mit dem Workshop sollen Herausforderungen identifiziert und Lösungsansätze diskutiert wer-den. Durch die Ergebnisse können Praxisanwender bereits in der Planung der prozessualen Gestaltung der Wärmeplanung diese Erkenntnisse einfließen lassen. Leitfragen sind:

• Wie gestaltet sich eine effiziente Zusammenarbeit zwischen den Akteuren?
• Welche organisatorischen Fragen müssen angegangen werden?
• Wie wird die Wärmewende an die Bürgerinnen und Bürger kommuniziert?

Kontakt:

• Lars Grothe, Fachgebietsleiter Wärme BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., lars.grothe@bdew.de 

Die erfolgreiche Umsetzung kommunaler Wärmeplanung erfordert einen fundierten Einblick in verfügbare Datensätze auf verschiedenen Ebenen – von einzelnen Gebäuden bis hin zur städtischen Infrastruktur sowie in deren Qualität. Dieser Workshop mit dem Titel "Welche Daten braucht die Kommunale Wärmeplanung?" bietet die Möglichkeit, die Vielfalt der verfügbaren Daten zu erkunden, ihre Qualität zu analysieren und Methoden zur effektiven Verarbeitung zu diskutieren. Im Fokus steht dabei die Bedeutung dieser Daten für Simulationen und Optimierungen im Wärmesektor.

Teilnehmer haben die Gelegenheit über die Verfahren zur Akquise, Prozessierung und Integration von Gebäude- und städtischen Daten für deren Nutzung in verschiedenen Modellen zu erfahren. Auch die Herausforderungen bei der Datenakquise und -prozessierung werden thematisiert und diskutiert. Durch den Austausch von Erfahrungen und Wissen werden innovative Ansätze zur Nutzung von Datensätzen für die Wärmeplanung ausgetauscht. Der Workshop strebt nicht nur an, das Verständnis für verfügbare Datenquellen zu vertiefen, sondern auch sich über die praxisorientierten Lösungen für die Integration dieser Daten in Simulations- und Optimierungswerkzeuge auszutauschen. Letztendlich soll der Workshop dazu beitragen, die Effizienz kommunaler Wärmeplanung zu steigern und die Umstellung auf nachhaltige Wärmequellen voranzutreiben.

Zusätzlich zu Vorträgen der WärmeWendeNordwest (FKZ: 03SF0624) und LOCAL (FKZ: 03EI1073) werden Teilnehmerinnen und Teilnehmer anderer Projekte und Institutionen eingeladen, ihre Erfahrungen zu dem Thema vorzustellen und zur Diskussion beizutragen.

Kontakt:

• Wided Medjroubi, DLR Institute für Vernetzte Energiesysteme, wided.medjroubi@dlr.de

Seit Anfang 2024 gilt das neue Wärmeplanungsgesetz (WPG), welches deutschlandweit Kommunen zu einer kommunalen Wärmeplanung verpflichtet. Zur Erstellung der verschiedenen kommunalen Wärmepläne werden unterschiedliche Tools unter anderem für die Bestands- und Potenzialanalysen sowie Zielszenarien benötigt. Eine Vielzahl solcher Tools ist bereits auf dem Markt verfügbar. Aus diversen Veranstaltungen ist der Eindruck entstanden, dass diese Tools sehr unterschiedliche Stärken haben.

In diesem Workshop möchten wir einen Überblick über die bereits vorhandenen Tools zur Unterstützung der kommunalen Wärmeplanung erhalten, sie charakterisieren und damit eine Tool-Landkarte erarbeiten, die den aktuellen Stand sowie mögliche Lücken visuell sichtbar macht. Wir beginnen mit einer Vorstellung der Softwaretoolbox für Integrierte Energieinfrastrukturen – SoFIE, welche im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence „Integrierte Energiesysteme“ entstand. Des Weiteren möchten wir einen Einblick in das Projekt Act!onHeat2 geben, in welchem zusammen mit mehr als 100 Kommunen die Erfolgsfaktoren von Wärme- und Kälteplänen untersucht werden. Teil dieses Projektes sind auch die Tools Hotmaps und Thermos.

Im nächsten Schritt sind Sie gefragt. Wir möchten Sie einladen, Ihre Tools für die kommunale Wärmeplanung ebenfalls kurz vorzustellen, gerne anhand von ein bis zwei Folien. Anschließend clustern wir gemeinsam die identifizierten Tools anhand einer Matrix mit dem Ziel, eine Übersicht über die Tool-Landschaft im Bereich der Kommunalen Wärmeplanung, deren Charakteristika und mögliche Lücken innerhalb der Landschaft zu erhalten.

Kontakt:

• Dr. Jessica Thomsen, Fraunhofer ISE, jessica.thomsen@ise.fraunhofer.de
  
  

Die kommunale Wärmeplanung stellt einen wesentlichen Schritt in der Umsetzung der Wärmewende in Deutschland dar. Ein darin bislang wenig diskutierter Aspekt ist die nachfrageseitige Anpassung der Bedarfe an die Verfügbarkeit kommunaler Wärmequellen. So spielen nicht nur Fragen eine Rolle, welche Abwärmepotentiale genutzt werden können und an welchen Stellen die Nutzung der jeweiligen Wärmepumpentechnologien sinnvoll ist. Ebenso relevant ist die Identifikation der Hebel und Spielräume auf der Nachfrageseite, um infrastrukturellen Engpässen zu begegnen und Kosten zu reduzieren. Für Städte spielt dabei konkret die Wohnflächenentwicklung eine zentrale Rolle für die Höhe und Struktur des zukündigen Wärmebedarfs.

Der Workshop soll dazu dienen, gemeinsam mit Stakeholdern und kommunalen Akteur*innen zu überlegen, welche Strategien Städte entwickeln können, um nachfrageseitige Optimierungsmöglichkeiten in der kommunalen Wärmeplanung mit zu berücksichtigen und nutzbar zu machen. Hierfür möchten wir zunächst potentielle Optionen zusammentragen und im Anschluss in Kleingruppen deren jeweilige Vor- und Nachteile erörtern. Anhand von Best Practice Beispielen aus der Stadtentwicklung soll zudem die Übertragbarkeit auf andere Kommunen diskutiert werden. Auf diese Weise wollen wir mit den Teilnehmenden bestehende Hindernisse identifizieren und notwendige Lösungsansätze entwickeln.

Kontakt:

• Birte Schnurr, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH, birte.schnurr@wupperinst.org
• Fiona Bunge, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH

Mit dem Gesetz zur Wärmeplanung und Dekarbonisierung der Wärmenetze, das am 1. Januar 2024 in Kraft trat, ist die kommunale Wärmeplanung für alle Kommunen verpflichtend. Hierbei kommt es zur Zusammenarbeit zwischen Kommunen, Forschungsinstituten, Unternehmen und anderen Stakeholder*innen. Jede*r Akteur*in steht dabei vor unterschiedlichen Problemen und Herausforderungen. Außerdem verfügen die verschiedenen Akteur*innen bereits über unterschiedliche Tools und Daten zur kommunalen Wärmeplanung oder haben Erfahrung in der partizipativen Gestaltung von Planungsprozessen. Im World Café Format gestalten wir einen Austausch zwischen diesen Akteur*innen, die an rotierenden Tischen zu verschiedenen Fragestellungen ihre Problematiken und Erkenntnisse austauschen und Lösungsansätze erarbeiten.

Ziel des Workshops ist es, die konkreten Aufgabenstellungen der kommunalen Wärmeplanung mit den vorhandenen Tools zu deren Bearbeitung zusammenzubringen. Die Teilnehmenden lernen dabei sowohl die Problemstellungen als auch die Softwarelösungen dazu kennen und können ihre Herausforderungen bzw. Beiträge zu deren Lösung einbringen. Im Workshop bringen wir die Anforderungen an Tools für die kommunale Wärmeplanung aus unseren Projekterfahrungen ein und stellen diese kurz vor. Darauf aufbauend werden weitere Aspekte und Herausforderungen von den Teilnehmenden ergänzt. Anschließend werden Tools mit Kurzbeschreibung von den Teilnehmenden gesammelt, kurz vorgestellt und mit den Anforderungen bzw. Aufgabenstellungen verknüpft. Auch die Tools des Reiner Lemoine Instituts werden von uns mitgebracht und entsprechend eingeordnet. Hierzu gehören u. a. das open-plan-tool, das DigiPlan-Tool und Tools zur synthetischen Generierung und Analyse von Verteilnetzen. Der Workshop bietet damit auch eine Schnittstelle zum Schwerpunktthema 3, in dem die Wechselwirkungen der Wärmewende mit den Stromverteilnetzen behandelt werden.
Sollten sich Lücken ergeben, bei denen kein Tool bestimmten Aufgabenstellungen zugeordnet werden kann, wären dies Ansätze für Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

Kontakt:

• Andreas Christidis, andreas.christidis@rl-institut.de
• Sabine Haas
• Kilian Helfenbein
• Caroline Möller
• Christoph Muschner

Ziel des geplanten Workshops ist die interaktive Diskussion der Endergebnisse des im 7ten Energieforschungsprogramm finanzierten Projekts MANIFOLD (Modellentwicklung und Modellkopplung zu Akteursverhalten in Innovations- und Diffusionsnetzwerken) vor dem Hintergrund der Themen des Jahrestreffens sowie ihre weitere praxisorientierte Verwertung für die Wärmewende.

Aus den Ergebnissen des Projekts ergeben sich eine Reihe von Anknüpfungspunkten zu den beschriebenen Themen des Jahrestreffens. Beispielsweise spielt der Umstieg auf Wärmepumpen und Wärmenetze eine zentrale Rolle bei der kommunalen Wärmeplanung. Die Umsetzung der Wärmewende in der Praxis erfordert eine ganze Reihe von Voraussetzungen, bei denen Akteure eine zentrale Rolle spielen: Akzeptanz alternativer Technologien, Finanzierbarkeit, Politikinstrumente sowie das Vorhandensein einer ausreichenden Zahl gut ausgebildeter Fachkräfte, z.B. im Handwerk, sind gleichermaßen wichtig. Diese Faktoren sind alle im Projekt MANIFOLD untersucht worden und es zeigen sich gegenüber dem gewöhnlichen kostenoptimierten techno-ökonomischen Ansatz große Unterschiede in den Marktanteilen der Wärmetechnologien, wenn solche Akteursaspekte in Kombination mit Politikinstrumenten einbezogen werden. Die Ergebnisse des Projekts und die sich daraus ergebenden neuen Analysemöglichkeiten sollen nach einer kurzen Einleitung im Rahmen eines „World-Cafés“ an Thementischen, die von verschiedenen Partnern betreut werden, intensiv mit Teilnehmer:innen des Jahrestreffens diskutiert und danach zusammengefasst werden. Dieser vorgeschlagene Workshop bietet somit hervorragende Möglichkeiten des thematischen Austausches von Wissenschaftler:innen und Praktiker:innen, um die Gestaltung der Wärmewende, u.a. bei Instrumenten für die kommunale Wärmeplanung, mit den MANIFOLD-Ergebnissen zu verbinden.

Kontakt:

• Bert Droste-Franke, IQIB - Institut für qualifizierende Innovationsforschung & -beratung, bert.droste-franke@iqib.de

Das vom BMWK geförderte Projekt „GeNESE“ beschäftigt sich mit der Wirkung des gesellschaftlichen Wandels auf die sektorale Stromnachfrage und ihre Bedeutung für Design und Betrieb zukünftiger Energiesysteme. Der zukünftige Bedarf an Wärme in den verschiedenen Sektoren ist hier ebenfalls ein zentraler Faktor.
Das Instrument der kommunalen Wärmeplanung soll ortspezifisch den besten und kosteneffizientesten Weg zu einer klimafreundlichen und fortschrittlichen Wärmeversorgung aufzeigen. Für die strategische Zukunftsplanung sind explorative Szenarien und damit der Blick auf eine sich wandelnde Gesellschaft ein wichtiges Instrument. Im GeNESE Projekt wird in explorativen Szenarien u.a. den Fragen nachgegangen, wie sich sozial-ökonomische Megatrends in ihrem Zusammenspiel auf die zukünftigen Wohnverhältnisse und somit auch auf die Wärmenachfrage auswirken. Gleichzeitig werden auch Wirkungen der Trends auf die Wärmebereitstellung (z.B. Entwicklung industrieller Abwärme) betrachtet. Diese und weitere Dynamiken des gesellschaftlichen Wandels werden in einer strategischen, kommunalen Wärmeplanung eine Rolle spielen. In GeNESE nutzen wir verschiedene Methoden und Modelle, um uns den Nachfrageveränderungen anzunähern und entwickeln Tools, wie sich verändernde Nachfrage in konkrete Lasten übersetzen lässt. Diese lassen sich u.a. für die kommunale Wärmeplanung einsetzen.
Ziel des Workshops ist der interaktive Austausch mit Teilnehmer:innen des Netzwerktreffens im Rahmen eines World Cafés zu Bedarfen der Wärmeplanung in Bezug auf die Einbeziehung des gesellschaftlichen Wandels sowie zu konkreten Projektinhalten. Konzentrieren wollen wir uns dabei auf den Handlungsraum Gebäude im städtischen Umfeld. Die im Workshop erzielten Ergebnisse können Ideen für zukünftige Projektarbeiten liefern oder im Anschluss u. a. für weitergehende Analysen z. B. Szenarien- und Cross-Impact-Bilanz-Analysen genutzt werden, um die Hürden zu identifizieren, die für eine erfolgreiche Transformation des Energiesystems überwunden werden müssen.

Ablauf:
Der Workshop soll in zwei Teilen stattfinden. Wir starten mit einem Impulsvortrag in dem wir zum einen das Projekt allgemein, aber auch ganz konkrete Ergebnisse aus der explorativen Zukunftsanalyse aus den Sektoren Haushalte und Gewerbe, Handel, Dienstleistungen mit Relevanz für die kommunale Wärmeplanung vorstellen (15 min). Im zweiten Teil des Workshops wollen wir uns im World Café interaktiv zu drei verschiedenen Problemstellungen der Wärmeplanung aus den Bereichen Haushalten und Gewerbe Handel Dienstleistungen austauschen (60 min). Zum Schluss werden die Diskussionsergebnisse aus dem World Café vorgestellt (15 min).

Kontakt:

• Sigrid Prehofer, ZIRIUS, sigrid.prehofer@zirius.uni-stuttgart.de
• Felicitas Ortlieb, IER
• Dr. Hans Christian Gils, DLR-VE
• Dr. Stefan Vögele, IEK-STE

Prognosen zum zukünftigen Wasserstoffpreis sind zentral bei der Frage, welche Rolle brennstoffbasierte Wärmeerzeuger in der Zukunft spielen werden. Da es – nicht nur in der Kommunalen Wärmeplanung – große Unsicherheiten zum zukünftigen Wasserstoffpreis gibt, werden im Projekt „Fahrplan Gaswende“ die Modellannahmen zum Wasserstoff-Importpreis stark variiert und die Auswirkungen auf das damit optimierte Energiesystem analysiert.

Im Workshop soll mit Akteur*innen der Kommunalen Wärmeplanung die Auswirkungen der Wasserstoffpreisentwicklung auf zukünftige Entwicklungspfade in der Energieversorgung diskutiert werden. Das Ziel ist, eine robustere Einordung für den Einsatz von Wasserstoff in der Kommunalen Wärmeplanung zu schaffen, die eine Berücksichtigung unterschiedlicher Entwicklungspfade ermöglicht.

Die folgenden Abhängigkeiten sollen anhand der Modellierungsergebnisse in einem Impulsvortrag vorgestellt, und danach in Untergruppen hinsichtlich ihrer Implikationen für die Praxis diskutiert werden:

• Welche Auswirkungen hat der Wasserstoff-Importpreis auf das unter gesamtwirtschaftlichen Gesichtspunkten optimierte System, hinsichtlich:

o     des zeitlichen Verlaufs der Strombereitstellungskosten,

o     des Einsatzes von Wasserstoff in der Wärmeerzeugung,

o     des Einsatzes von Wasserstoff in der Stromerzeugung, sowie

o     der Erzeugung von grünem Wasserstoff in Deutschland?

• Welche Auswirkungen hat der Wasserstoffpreis auf den Anlagenbetrieb, wenn betriebswirtschaftliche Kriterien angewendet werden?

o     Elektrolyseure: Werden die gesamtwirtschaftlich optimierten Betriebszeiten erreicht?

o     Wärmeerzeugung in KWK-Anlagen und Kesseln: Inwieweit werden die Anlagen systemdienlich eingesetzt?

• Wie muss der regulatorische Rahmen angepasst werden, damit der gesamtwirtschaftlich optimale Betrieb der Anlagen angereizt wird?

o     Welche Anreize sind am zielführendsten? (Strommarktdesign, Subventionen für Anlagen oder Anlagenbetrieb)

Kontakt:

• Max Fette, Fraunhofer IFAM, max.fette@ifam.fraunhofer.de

Daten sind die Grundlage der kommunalen Wärmeplanung und deren Sammlung und Aufbereitung stellt immer noch einen großen zeitlichen Aufwand dar. Einen Teil der Daten gewinnt man durch öffentliche Quellen (z.B. Wärmekataster) andere kann man nur individuell für die jeweilige Kommune durch Interaktion mit den Partnern vor Ort bekommen.

Obwohl die öffentlichen Daten zugänglich sind, müssen sie derzeit je nach Bundesland und Art auf den unterschiedlichsten Plattformen, mehr oder weniger nutzerinnenfreundlich, heruntergeladen werden. Je nach Art der Weiterverarbeitung durch den jeweiligen KWP-Anbieter müssen diese dann validiert und an die jeweiligen Tools, Modelle oder andere Analyseverfahren angepasst werden.

DAVE ist eine Datenfusionsplattform die bisher dazu entwickelt wurde Energienetzdaten zusammenzustellen und diese passgenau durch Konverter für verschiedene Softwareanwendungen zur Netzsimulation nutzerfreundlich auszugeben. DAVE macht aus vielen unterschiedlichen Datenquellen keinen Standarddatensatz, sondern generiert ganz individuell einen Datensatz in Ihrem Datenformat. So wären Sie in der Lage immer die neuesten Daten für ihre KWP herunterzuladen und diese sofort bei sich zu verarbeiten. Die so bereitgestellten Daten können dann im nächsten Schritt durch die nicht öffentlichen Daten ergänzt werden. Obwohl DAVE nur die offenen Daten zusammen führt, sollte dies einen enormen zeitlichen Vorteil bieten und den Arbeitsaufwand einer KWP extrem reduzieren.

Wir würden gerne DAVE kurz vorstellen und mit Ihnen besprechen, ob DAVE auch in der KWP eine Plattform darstellen sollte, die nun die notwendigen, öffentlich zugänglich Daten zusammenführt und passgenau für Ihr Tool, Modell und Analyseverfahren ausgeben sollte. Für welche Daten könnten Sie sich DAVE als Plattform vorstellen? Welche Ansprüche und Anforderungen an öffentliche Daten hat Ihr KWP Verfahren.

Kontakt:

• Prof. Dr. Tanja Kneiske,

  TU Berlin, Fakultät VII, Technologie und Management Integrierter Energieinfrastrukturen (TMIE), Kneiske@tu-berlin.de

  Fraunhofer IEG, Integrierter Energieinfrastrukturen, tanja.kneiske@ieg.fraunhofer.de

Die Energiewende stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen. Energiesystemmodelle sind wichtige Werkzeuge, um mögliche Entwicklungspfade auf Basis technisch-ökonomischer Entwicklungen abzuschätzen und liefern damit wertvolle Informationen für die Entscheidungsfindung. Was diese Modelle derzeit jedoch nicht oder nur unzureichend abbilden, sind mögliche Konflikte, die bei der Umsetzung der Energiewende auftreten können. Für die Entscheidungsfindung in Politik und Gesellschaft ist es jedoch wichtig, gesellschaftliche Konflikte möglichst frühzeitig zu erkennen und zu bearbeiten, bevor sie sich in der Umsetzung in größerem Umfang manifestieren.

In diesem Workshop werden Fragen behandelt, die sowohl für Praxisakteure als auch für Energiemodellierer relevant sind: Welche Konflikttypen gibt es? Welche Konflikttypen sind für Energiewendeszenarien relevant? Welche Daten stehen im Rahmen der Energiesystemmodellierung zur Verfügung, um Konflikte verschiedener Energiewendepfade abzuschätzen, zu analysieren und miteinander zu vergleichen? Nach einer kurzen Vorstellung der Ergebnisse des vom BMWK geförderten Forschungsprojekts „SyKonaS – Energiewende: Systemische Konfliktanalyse mittels Szenariotechnik“ werden diese und weitere Fragen mit den Teilnehmenden in einem interaktiven Format (z.B. Gruppendiskussion oder World Café) diskutiert und gemeinsam Leitlinien für die Verknüpfung von Energiesystemmodellierung und Konfliktanalyse erarbeitet. Da die Wärmewende und die damit verbundenen Konflikte zunehmend wichtiger werden, werden abschließend Ansätze zur Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Wärmebereich diskutiert.

Kontakt:

• Christian D. León, ZIRIUS Universität Stuttgart, christian.leon@zirius.uni-stuttgart.de

Der Fokus der kommunalen Wärmeplanung liegt auf der Versorgung von Gebäuden mit Wärme. Jedoch ist die Wärmenachfrage und lokale Dekarbonisierung der Industrie stark mit der kommunalen Wärmeplanung verbunden. Ergebnisse des Forschungsprojektes „Ind-E – Dekarbonisierungs- und Elektrifizierungspotentiale in der deutschen Industrie – Daten, Akteure und Modelle“, welches vom Fraunhofer ISE, der Universität Freiburg, dem Öko-Institut sowie der Hochschule Offenburg bearbeitet wird, zeigen, dass die Industrie eine entscheidende Rolle bei der Versorgung mit Fernwärme oder Wasserstoff sowie beim Ausbau der Stromnetze spielt.
Erkenntnisse des Ind-E Projekts werden durch folgende Kurzimpulse präsentiert:

• Die Transformation des Industriesektors aus der sektorengekoppelten Perspektive
• Beitrag der Industrie zur Flexibilisierung des Energiesystems
• Die Rolle der Industrietransformation auf lokaler Ebene
• Die Sicht der Industrieakteure auf die zunehmende Elektrifizierung

In diesem Workshop im Themenfeld „Sonstiges“ sollen auf dieser Basis die Elektrifizierungs- und Flexibilisierungspotentiale der Industrie vordergründig diskutiert werden. Dabei soll in der Diskussion die Verbindung zur kommunalen Wärmeplanung berücksichtigt werden. Diese und weitere Fragen sollen im Rahmen eines „Themen Cafés“ im Anschluss an die kurzen Impulsvorträge besprochen werden. Die Gruppen des „Themen Cafés“ werden dabei in verschiedene Themenfelder unterteilt, die auf Basis der Anmeldezahlen sinnvoll definiert werden. Diese können beispielsweise Gesamtsystemperspektive, Unternehmens- und lokale Perspektive, Flexibilität und Akteure sein. Besonders relevant für die Diskussion ist die Einbeziehung der Sichtweisen einzelner Akteure und deren Praxiserfahrung aus dem Zusammenspiel kommunaler Wärmeplanung und Industriedekarbonisierung.

Kontakt:

Dr. Charlotte Senkpiel, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), charlotte.senkpiel@ise.fraunhofer.de

Zum 01. Januar 2024 trat in Deutschland das „Gesetz zur Wärmeplanung und zur Dekarbonisierung der Wärmenetze“ in Kraft. Mit diesem Gesetz soll eine Klimaneutralität der Wärmenetze bis zum Jahre 2045 erreicht werden. Das Gesetz legt fest, dass bis zum 30.06.2028 in allen Gemeinden mit weniger als 100.000 Einwohnern eine verbindliche Wärmeplanung umgesetzt werden muss. Die Erreichung der Klimaneutralität der Wärmenetze erfordert eine detaillierte Kenntnis der aktuellen Bedarfssituation, insbesondere bei der Planung neuer Versorgungsstrukturen mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Häufig fehlen diese Daten, weisen keine einheitliche Qualität auf, sind nicht georeferenziert oder werden von den beteiligten Akteuren nicht bereitgestellt. Insbesondere im ländlichen Raum stellt die Beschaffung von Daten eine Herausforderung dar, da in Kleinstädten mit weniger als 20.000 Einwohnern entweder gar keine oder nur begrenzte Daten verfügbar sind. Das Ziel besteht darin, Wärmeatlanten zu erstellen, die detaillierte Informationen zum mittleren Wärmebedarf für verschiedene Entwicklungsszenarien auf Gebäudeebene bieten. Dies wird am Beispiel der Stadt Wittichenau in Sachsen durchgeführt. Die präsentierte Methodik kann auch auf andere energetische Versorgungssysteme, wie Elektroenergie, Erdgas oder Wasserstoff sowie auf größere Städte übertragen werden.

Das Verbundvorhaben NEED (NEuE Daten für die Energiewende) verfolgt das Ziel die nationale Energiewende in den Sektoren Strom und Wärme voranzutreiben. Hierfür wird eine Datenplattform zur Beschaffung und Breitstellung von digitalen Daten unterschiedlicher Domänen und räumlicher Ebenen als Planungsgrundlage entwickelt, da dies in der Praxis aufgrund fehlender oder schlechter Daten eine große Herausforderung darstellt. Methodisch werden Ontologien, Taxonomien, Wissensgraphen, synthetische Daten, Micro-Services und APIs verwendet sowie ein juristisches Gutachten in Auftrag gegeben. Die Evaluierung dieser Plattform erfolgt durch Validierung und Verifikation anhand praktischer Anwendung an realen Testfällen wie beispielsweise der Wärmeleitplanung und einem dynamischen Energienutzungsplan. Durch diese ganzheitliche Plattform wird angestrebt, die Energiewende in den Sektoren Strom und Wärme effizienter und effektiver voranzutreiben und die Planungsprozesse im Energiebereich nachhaltig zu verbessern.

Die Auswahl geeigneter Erzeugungsarten für die Wärmeversorgung ist ein mehrkriterielles Entscheidungsproblem, bei dem verschiedene Bewertungskriterien wie Ökologie, Ökonomie, Versorgungssicherheit, Sozialverträglichkeit und Akzeptanz zu berücksichtigen sind. Die Mulitkriterielle Energiesystemoptimierung ist ein Lösungsansatz, um mehr Kriterien bei der Optimierung berücksichtigen und die Komplexität handhaben zu können. Das hochaufgelöste, sektorenübergreifende Energiesystemmodell (ESM) LAEND berücksichtigt sowohl Kosten als auch Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus der Energietechnologien. Es verwendet die Methode des Life Cycle Assessment (LCA). LAEND ermöglicht die Bestimmung der Umweltwirkungen und deren Berücksichtigung bei einer multikriteriellen Optimierung. Eine Fallstudie zur Technologieauswahl zur Speisung eines Wärmenetzes zeigt, dass die Optimierung unterschiedlicher Ziele zu verschiedenen Systemkonfigurationen führt. Während ein kostenoptimales Energiesystem relativ hohe Treibhausgasemissionen verursacht, führt ein Fokus auf das Treibhauspotenzial zu einer Verlagerung von Umweltwirkungen in andere Bereiche. Das multikriterielle Ziel stellt eine Kompromisslösung dar. Die Ergebnisse der Studie zeigen die Bandbreite möglicher Systemkonfigurationen auf. LAEND unterstützt die multikriterielle Entscheidungsfindung für kommunale Entscheidungsträger und kann weiterentwickelt werden, um beispielsweise energetische Sanierung zu berücksichtigen.

Der Erfolg der Energiewende in den Bereichen Wärme, Verkehr und lokale Stromerzeugung entscheidet sich auf lokaler, kleinräumiger Ebene. Damit verbunden sind große und langfristige Ausgabenentscheidungen (Gebäudesanierung, Wahl des Heizsystems, Antrieb des Fahrzeugs, Ladeinfrastruktur, eigene Stromerzeugung), die wesentlich von der Kommune und den lokal bestehenden Versorgungsstrukturen, aber auch von den individuellen Entscheidungen der privaten Haushalte bestimmt sind. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Dashboards für kommunale Entscheidungsträger zur Abschätzung der sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Maßnahmen zur Energiewende und dem aus der damit verbundenen Transformation resultierenden Strukturwandel. Dabei sollen zum einen ein Monitoring des Fortschritts der Energiewende auf kommunaler Ebene und zum anderen die Identifikation von möglichen zukünftigen Chancen und Herausforderungen bei der Betrachtung kommunaler Energiewendeszenarien im Kontext nationaler wie globaler Entwicklungspfade ermöglicht werden. Im Teilvorhaben des PIK, „Energiewende und demographischer Wandel: räumlichen und soziale Verteilungseffekte“, wird ein räumlich hochaufgelöstes Mikrosimulationsmodell der Haushalte auf Basis einer synthetischen deutschen Bevölkerung entwickelt. Mit diesem werden die Auswirkungen der Energiewende im Kontext des demographischen Wandels auf Haushalte simuliert und räumliche wie soziale Verteilungseffekte sichtbar gemacht. Weiterhin wird an der Integration des Modells in ein makroökonometrisches Input-Output Modell mitgearbeitet. Die entsprechenden Indikatoren zu Verteilungsfragen auf kommunaler Ebene fließen auch in das Dashboard und den partizipativen Prozess mit den Modellkommunen sowie Vertretern des deutschen Städtetags, des Landkreistags, sowie des Landesamtes für Umwelt und Verbraucherschutz NRW mit ein.

Die gesetzlich verpflichtende kommunale Wärmeplanung stellt ein wichtiges Planungsinstrument für die Transformation des Wärmesektors auf kommunaler Ebene dar. Bei der Durchführung werden aktuell zwei wesentliche Aspekte vernachlässigt. Zum einen werden die Auswirkungen auf die leitungsgebundenen Energieversorgungsinfrastrukturen (Strom-, Gas- und Wärmenetze) im Planungsprozess unzureichend betrachtet. Beispielsweise wird bei der Einteilung der Wärmeversorgungsgebiete eine techno-ökonomische Analyse durchgeführt, wobei die Ausbaukosten, insbesondere der Strom- und Gasnetze, nicht ausreichend berücksichtigt werden. Dies kann zu erheblichen Fehlinvestitionen führen. Daraus resultiert die Notwendigkeit, die kommunale Wärmeplanung zu einer sektorübergreifenden Energieleitplanung weiterzuentwickeln. Zum anderen besteht aufgrund der hohen Anzahl an zu überplanenden Gebieten und der sich dynamisch verändernden Rahmenbedingungen, ein hoher Automatisierungsbedarf. Diese zwei Aspekte werden in dem Forschungsprojekt „AtEne - Automatisierte Energieleitplanung - Erweiterung von kommunaler Wärmeplanung auf die Strom- und Gasnetzinfrastrukturen und Automatisierung“ berücksichtigt. Ziel ist die Entwicklung einer Methode und Tools, mit der die Verteilnetzbetreiber die Ergebnisse der kommunalen Wärmeplanung hinsichtlich der damit verbundenen Netzauswirkungen automatisiert bewerten und Fehlinvestitionen frühzeitig identifizieren können.

Auf strategischer Planungsebene sollte die räumliche Zuordnung von Wärmeversorgungsoptionen mit ausreichenden Freiheitsgraden für die nachfolgende Detailplanung erfolgen. So werden Leitplanken für die strategische Planung ermöglicht und gleichzeitig die Maßnahmen- und Detailplanung vorbereitet (s.a. das Drei-Ebenen-Modell, https://doi.org/10.26092/elib/2086).
Die Eignungsbereiche werden mit Hilfe eines in ArcGIS Pro umgesetzten Modells ermittelt. Essenzielle Eingangsdaten für das Modell sind Wärmeabnehmer(punkt)daten, das Inspireraster für die Aggregation sowie das OSM-Straßennetz. Die Zuordnung zu den Wärmeversorgungsoptionen erfolgt mittels eines Fuzzy-Logic – Ansatzes über Wärmeliniendichten, um Unschärfen auf der strategischen Planungsebene adäquat abzubilden. Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine schnelle, transparente und jederzeit an neue technologische Entwicklungen anpassbare Übersicht über Wärmeversorgungsoptionen für die strategische Planungsebene der kommunalen Wärmeplanung. Das ArcGIS Pro - Modell steht frei zur Verfügung und kann mit Daten beliebiger Kommunen genutzt werden. In Kooperation mit weiteren Hochschulen ist eine Umsetzung in QGIS und eine Ergebnisübertragung auf Baublockebene geplant.

Optimal pipe routing and investment decisions are crucial in reducing district heating systems' high up-front capital costs. However, these optimization problems are often associated with high computational costs, especially for large districts. The new open-source Python framework topotherm is a pyomo-based mixed-integer linear programming framework for district heating network design. It scales well into larger districts for single and multiple time steps and has been benchmarked against other open-source models (Résimont, DHmin, and DHNx). The studied frameworks exhibit significant differences in solving times for synthetic benchmarks and real-world urban districts of up to 9587 potential edges. The comparison between these models shows two main trends. First, fewer integer variables do not necessarily translate to lower solving times, and second, using redundant binary variables, which introduce symmetries into the constraints, leads to higher solving times. However, none of the considered optimization frameworks is able to solve the largest benchmark problems for five time steps within the allowed time limit and tolerance. These findings highlight the need for efficient models that can simultaneously optimize district heating network topology, pipe sizing, and operation.

Für viele Kommunen ist die Entwicklung von Wärmenetzen eine der Hauptstrategien, welche im Rahmen der Wärmewende verfolgt werden. Die Realisierbarkeit von Wärmenetzprojekten hängt insbesondere von der Eignung eines Standorts ab. Mit dem Ziel das Potential der Wärmenetzausbaus in deutschen Kommunen zu untersuchen, entwickeln die Autoren ein GIS-Tool, welches automatisiert auf Basis von Open Data geeignete Standorte für die leitungsgebundene Wärmeversorgung identifizieren kann. Unter Verwendung von Geodaten zum Straßennetz und einer Modellierung des gebäudescharfen Wärmebedarfs werden zunächst Straßenzüge identifiziert, in denen eine leitungsgebundene Wärmeversorgung potenziell wirtschaftlich sein kann. Danach wird mithilfe eines graphentheoretischen Ansatzes die optimale Verbindung geeigneter Straßenzüge zu einem gemeinsamen Netz berechnet. Eine Erweiterung des Tools um die Berücksichtigung von standortabhängigen Wärmequellen wie Abwärme und Geothermie ist angestrebt. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass insbesondere in Mittelstädten oft bislang unerschlossene Fernwärmepotentiale existieren, für welche eine zukünftige Erschließung näher geprüft werden sollte.

The European Union and Germany have ambitious climate change mitigation goals. The building sector plays a significant role in the decarbonization of the economy, since it accounts for over 20 % of total carbon emissions and is still primarily fossil fuel based. Precise energy demand estimations, including domestic hot water and space heating demand, are required for robust energy system planning with high shares of weather-dependent renewable energy sources. To that end, we present an overview and a comparison of several open-source of energy demand estimation tools categorized in broad categories. These categories include both top-down methods with limited data needs, and bottom-up methods, which have significantly higher data needs. The trade-offs between data requirements and modelling capabilities are assessed and compared. Finally, we provide a small validation with heating time series for an exemplary urban district, highlighting the opportunities and challenges of the compared approaches.

The building sector plays a crucial role in achieving greenhouse reduction targets, partly because of the current low share of renewables in the energy mix. The central task of this sector is to reduce emissions in the provision of space heating and hot water. Especially because of the increasing coupling of the electricity, heating, cooling, and mobility sectors and the volatility of renewable energy supply, conventional energy system planning methods used in practice are reaching their limits. Mixed-integer linear programming and optimization are valuable tools to design and plan our future energy system.

Here, a method for detailed modeling of the heating sector in a sector-coupled energy system is presented. The heat demand is calculated using merged and pre-processed data sources. Demand time series and peak demand for each building are then determined from this calculation and the latter used to dimension the district heating networks. In the first step, the area is divided into different district heating areas based on altitude and other boundaries such as rivers or roads. The district heating network's structure is dimensioned for different possible network temperatures. This enables the representation of different temperature levels in the energy system optimization. The final linear mixed-integer optimization model includes hourly variable efficiency curves, calculated network costs and losses. Additionally, the linear model distinguishes between centralized and decentralized generation, utilizing binary decision variables.

Die kommunale Wärmeplanung ist ein wichtiges strategisches Instrument für die lokale Wärmewende. Damit der Wärmeplan nicht nur ein weiteres Konzept ohne signifikante Wirkung bleibt, sind möglichst detaillierte und konkrete Ergebnisse erforderlich, insbesondere Maßnahmen, die unmittelbar in den nächsten 5 bis 10 Jahren umgesetzt werden. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, sind im Rahmen durchgeführter Projekte im Bereich der kommunalen Wärmeplanung und Wärmetransformationsstudien durch IREES und e-think die eigenen Energiesystemmodelle Invert/EE-lab und NetHEAT gekoppelt und ergänzende GIS-Tools zur Schließung von Datenlücken entwickelt worden. Ziel ist es, detailliertere Analysen und Simulationen zu Effizienzpotentialen, Wärmebedarfsszenarien und den Ausbau von Wärmenetzen in hoher Detailtiefe zu ermöglichen. Die quantitativen Ergebnisse gehen dabei über die Anforderungen der kommunalen Wärmeplanung hinaus und dienen der Entscheidungsgrundlage für kommunale Verwaltung und Energieversorger bei der Umsetzung und Priorisierung von Maßnahmen. Die Modellierung von Invert/EE-lab ermöglicht die gebäudescharfe Analyse von Effizienzpotenzialen, um kostenoptimale Sanierungsstrategien für die Kommune zu erarbeiten. Unter Vorgabe von Energieeinsparzielen auf Stadtebene wird ermittelt, welche Gebäude mit welchen Sanierungsmaßnahmen saniert werden müssen. Es werden detaillierte Ergebnisse zu Sanierung der einzelnen Gewerke, die damit verbundenen Investitionen und Energieeinsparkosten (Euro/kWh) ausgegeben. Das Modell ermöglicht es eine Vielzahl von Szenarien mit verschiedenen Einsparzielen zu simulieren, die zur Diskussion mit den lokalen Akteuren vor Ort dienen. Mit den Ergebnissen können räumliche und gebäudespezifische Beratungskampagnen entwickelt werden, so dass Gebäude und Stadtteile mit den kosteneffizientesten Einsparpotenzialen adressiert werden. Durch die Kopplung mit dem Modell NetHEAT werden die Szenarienergebnisse lineare Wärmedichte überführt. NetHEAT ermittelt auf Basis dieser zukünftigen räumlichen Wärmebedarfe, der Identifikation von Ankerkunden, der Straßenzüge und Hausumringe, der lokalen Topologie und Oberflächenbeschaffenheit sowie weiterer Daten aus der lokalen Raumplanung – z.B. vorhandene Straßenbahnnetze oder unterirdischen Einschränkungen – Ausbauszenarien für Wärmenetze. Dabei werden auch die lokalen Tiefbaukapazitäten berücksichtigt mit der der maximale Netzausbau pro Jahr festgelegt wird. Das Modell berechnet bereits sehr detailliert die Netzdimensionierung, Druckverluste und die damit verbundenen Investitions- und Betriebskosten in Abhängigkeit der einzelnen Straßenzüge und deren Zugänglichkeit. Im letzten Schritt werden die zuvor ermittelten Potenzialflächen für lokale erneuerbare Energien und Abwärmenutzung unter Berücksichtigungen eines maximalen Abstands zum zukünftigen Wärmenetzgebiet verschnitten und Lösungsräume für einen treibhausgasneutralen Technologiemix erarbeitet, der in weiterer Folge zeitlich aufgelöst modelliert wird.
In enger Absprache mit den lokalen Akteuren vor Ort ermöglichen die Ergebnisse der Modellierung mit Invert/ee-lab und NetHeat eine direkte Überführung in die Entwurfs- und Umsetzungsplanung. Mit dem kommunalen Wärmeplan liegen somit bereits alle erforderlichen Daten vor, um im Anschluss mit der konkreten Umsetzung zu beginnen.

EQ-City ist ein innovatives Werkzeug des Fraunhofer IEE zur Vorplanung und Bewertung von Wärmeversorgungssystemen in Städten und Quartieren. Das Ziel ist, die Entscheidungsfindung für Investitionen in die Wärmeversorgung zu optimieren und zu vereinfachen. Mit EQ-City können Nutzer auch bei begrenztem Detailwissen erste Ergebnisse erzielen, da das Tool statistische Daten und Gebäudetypologien integriert. Mit zahlreichen vordefinierten Annahmen können alle in Frage kommenden Versorgungssysteme berechnet werden, bevor genauere Daten vorliegen. Dabei werden Unsicherheiten transparent dargestellt, sodass die Auswirkungen abweichender Realdaten auf die Bewertung absehbar sind. Am Ende werden verschiedene Bewertungskriterien berechnet, die den Bereichen Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit, Sozialverträglichkeit und Versorgungssicherheit zugeordnet werden können. Die Bewertungskriterien können individuell gewichtet werden und können im Rahmen von Akteursdialogen und Beteiligungsformaten genutzt werden, um die Varianten mit der höchsten Umsetzungswahrscheinlichkeit zu bestimmen. Die intuitive Bedienung erleichtert die Erstellung von Wärmenetzkonzepten und unterstützt die Umsetzung von theoretischen Entwürfen in konkrete Maßnahmen.

TOP-Energy ist eine Software zur Modellierung, Optimierung und Analyse von Energiesystemen. TOP-Energy wurde nicht für einen bestimmten Anwendungsfall entwickelt. Es können also sowohl kommunale, als auch industrielle oder gewerbliche Energiesysteme optimiert werden. Verschiedene Funktionen für die kommunale Wärmeplanung sind integraler Bestandteil des Softwarepakets. Die graphische Modellierungsumgebung ermöglicht die Erstellung eines digitalen Zwillings durch einfache Drag&Drop Operationen und logische Verknüpfung der Komponenten auf dem Schema. Aus dem graphischen Modell wird ein mathematisches Modell gebildet, das sowohl die Berechnung einer optimalen Betriebsstrategie als auch die Berechnung optimaler Anlagengrößen ermöglicht. Der Vergleich verschiedener Transformationspfade für die kommunale Wärmeplanung nach Kosten oder CO2-Emissionen wurde speziell für die kommunale Wärmeplanung dem Softwarepaket hinzugefügt. In TOP-Energy integriert ist außerdem der Engineering Timeseries Analyser (eta), der verschiedene Methoden der Zeitreihenverarbeitung beinhaltet. Dies sind zum Beispiel die Lastganganalyse, Filtermethoden, Zeitreihensynthese aus Typtagen oder das Vervollständigen von Lücken in Messdaten.
Seinen Ursprung hatte TOP-Energy vor ca. 20 Jahren am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der RWTH Aachen. Inzwischen wird die Software von der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik (GFaI e.V.) aus Berlin weiterentwickelt und gewartet. In der Vergangenheit sind Methoden verschiedener Forschungsprojekte in die Software eingeflossen. Vorgestellt wird, wie mit Hilfe von Softwaretools verschiedene Fragestellungen der Energiewende in Kommunen effektiv und praxisnah beantwortet werden können.

Das übergeordnete Ziel des Projektes „KoWa - Wärmewende in der kommunalen Energieversorgung“ ist es auf Basis einer Potentialanalyse hochintegrierte kommunale Wärmeversorgungskonzepte zu entwickeln. Einen Schwerpunkt in KoWa bildet dabei die Analyse der Akteurskonstellation. Die neuen Wärmenetze verknüpfen im Hinblick auf den steigenden defossilen Anteil zunehmend mehr potenzielle Einspeiser mit unterschiedlichen, teils divergierenden Interessen, die es zusammenzubringen gilt. Das Poster gibt das Ergebnis unserer Erhebungen wieder, nicht nur Hemmnisse, sondern auch Chancen.

Im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung werden regionale Energiekonzepte, welche die Gegebenheiten vor Ort berücksichtigen, von essentieller Bedeutung sein. In vielen Orten Deutschlands befinden sich stillgelegte Bergwerke, welche ein erhebliches Potenzial als Energie- und Rohstoffquelle bieten und damit auch eine Vielzahl von Wärmeversorgungsmöglichkeiten im Gebäudesektor eröffnen. Insbesondere als natürliche Energiespeicher können diese einen wichtigen Beitrag zu einem erneuerbaren Heiz- und Kühlsystem in Gebäuden leisten. Vor allem Aquifer-Thermalspeicher (ATES) sind eine geeignete Option, insbesondere für die Zwischenspeicherung von saisonalen Energieüberschüssen aus fluktuierenden erneuerbaren Energien und Abwärme, z.B. aus Industrieanlagen, welche in unmittelbarer Nähe des Bergwerkes und der zu versorgenden Gebäude liegen.
Das durch Drittmittel des Bundes geförderte Projekt MineATES (Fkz: 03G0910B) untersucht verschiedene Möglichkeiten der Grundlastversorgung von Gebäuden und Quartieren mit Aquifer-Wärmespeichern, um deutschlandweit geeignete Standorte und Versorgungskonzepte zu ermitteln. Im Projekt wird ein vollautomatisches Modell auf Basis von Geodaten entwickelt, das systematisch potenzielle Wärmequellen erfasst und eine standortspezifische Analyse zur Berechnung der speicherbaren Wärmeenergiepotenziale unter Berücksichtigung von Abwärme, solarthermischen Anwendungen und anderen fluktuierenden erneuerbaren Energien durchführt. Dabei werden Speicherladezyklen und Verbraucherlastprofile berücksichtigt, um die Energieverluste in der Quartiersversorgung abzuschätzen. Das Kernergebnis des Projektes ist ein Kriterienkatalog, der die Eignung von ATES-Systemen in Wärmeversorgungskonzepten an beliebigen Standorten auf der Basis der GIS-Simulationen bewertet. Diese sind insbesondere im Rahmen einer kommunalen Wärmeplanung von hoher Bedeutung.

Erste Ergebnisse am Reallaborstandort in Freiberg/Sachsen zeigen, dass insbesondere die Einbeziehung von Abwärmequellen in Versorgungskonzepte mit ATES-Systemen essenziell ist, um eine Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Zudem ermöglichen die Speicherung von Solarthermie, aber auch von nicht eingespeistem Strom aus Wind und PV aus Freiflächenanlagen sowie von industrieller Abwärme eine grundlastfähige Versorgung von Wohn- bzw. Nichtwohnquartieren. Darüber hinaus ist insbesondere die Kombination mit einem kalten Nahwärmenetz in hohem Maße sinnvoll und wirtschaftlich zu prüfen.

Die bisherigen Ergebnisse des Projektes sollen im Rahmen eines Postervortrages vorgestellt werden, um Wirkungen auf kommunale Wärmepläne sowie innovative und wirtschaftlich sinnvolle Umsetzungsansätze zu diskutieren.

Die Herausforderungen, Chancen und Auswirkungen der Wärmewende unterscheiden sich je nach Kommune stark voneinander. Ziel dieses Projektes ist es, technische, regulatorische, organisatorische und ökonomische Entwicklungen im Bereich der Wärmewende zu unterstützen, indem die auf Landkreisebene differenzierten Effekte untersucht werden.

Es werden verschiedene Szenario-Pfade zusammen mit einem Beirat aus Stakeholdern entwickelt. Kernaspekt des Projekts ist die Modellierung der regional aufgelösten Interaktion des Gebäudesektors, Strom- und Wärmenetz. Neben den technischen Wechselwirkungen werden zusätzlich sozio-ökonomische Folgewirkungen betrachtet.

Die dafür erhobene Datenbasis sowie die Ergebnisse der Modellierung werden zum einen auf der Open Energy Platform zur Verfügung gestellt. Zum anderen werden die Ergebnisse des Projekts über eine interaktive Online-Plattform bzw. Dashboard zugänglich gemacht . Das Projektteam setzt sich aus wissenschaftlichen Mitarbeitenden des Öko-Instituts und der TU Dortmund zusammen. Die Projektlaufzeit ist von 2024 bis 2027 geplant.

Mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien, zu dem sich die Vereinten Nationen mit der Klimarahmenkonvention verpflichtet haben, geht ein grundsätzlicher Strukturwandel des Energiesystems einher. Das elektrische Energiesystem wird auf dem Weg hin zu einem vollständig regenerativen Energiesystem mit weniger planbaren und dargebotsabhängigen Erzeugern sowie elektrifizierten Verbrauchern dadurch besonders beeinflusst, und bedarf einer teilweisen Neustrukturierung energiewirtschaftlicher Prozesse. Ein wichtiger Baustein ist hierbei die Flexibilität der Erzeuger und Verbraucher, welche bei dem Planungsprozess berücksichtigt werden muss. Die Flexibilität ermöglicht es, das Energiedargebot im regulären Betrieb optimierend für den Verbrauch einzusetzen und bei eventuellen Prognoseungenauigkeiten oder Betriebsstörungen korrigierend einzugreifen. Genutzt werden hierfür sowohl die inhärenten, für die komponenteninternen Prozesse benötigten, als auch gesondert geschaffenen Flexibilitäten, welche den Optimierungsspielraum erweitern.

In diesem Beitrag geht es um die Quantifizierung der für die genannten Prozesse zur Verfügung stehenden Flexibilität aus elektrischen Wärmepumpen (EHP), Elektro-PKWs (BEV) und elektrischen Batteriespeichern (BES), die vorwiegend in elektrischen Verteilnetzen auf der Niederspannungsebene anschlossen sind. Im Fokus bei der Quantifizierung des als solchen bezeichneten Flexibilitätkorridors steht der Planungsprozess im Realbetrieb mit Zeitbereichen aus dem Day-Ahead- und Intraday-Energiemarkt. Drei Schritte sind dafür nötig: Im ersten Schritt werden die zur Beschreibung der Flexibilität benötigten Kennzahlen und deren mathematischen Zusammenhänge parametrisiert. Berücksichtigt werden Anfahrrampen, Totzeiten, maximale Flexibilitätsleistungen, Erbringungszeiträume und Nachholeffekte, die mit der Flexibilitätsbereitstellung einhergehen. Das Ergebnis daraus ist ein Satz von Parametern, die die flexiblen Einsatzmöglichkeiten - also den Flexibilitätskorridor - der Komponenten beschreibt. Zur Parametrierung wird im zweiten Schritt in ein Modell eines fiktiven Energiesystems konfiguriert, auf dessen Basis verschiedene Simulationen durchgeführt werden. Die Komponenten erhalten hierbei in parallel berechneten Szenarien unterschiedliche Sollwerte. Die Reaktion auf die Sollwert-Vorgaben wird im Anschluss anhand der Simulationsergebnisse ausgewertet, und zur Parametrierung der Kennzahlen genutzt. Zum Schluss wird auf Netzebene geprüft, ob die berechneten Flexibilitätskorridore durch das elektrische Energienetz geleitet werden können. Eventuelle Netzengpässe, welche durch gleichzeitigen Einsatz der Flexibilitäten aus den einzelnen Komponenten entstehen, limitieren auf Basis der Netzsimulation die Korridore und stellen die Nutzbarkeit sicher.

Die vorgestellte Methodik basiert auf dynamischen Netzsimulationen und grenzt sich damit von stationären bzw. quasi-stationären Betrachtungen durch Abbildung von komponenteninternen Reglerprozessen ab. Werden die komponentenspezifischen Prozesse exogen beeinflusst, können interne Strategien nicht optimal umgesetzt werden, womit entsprechende Nachholeffekte nach Ende der exogenen Vorgaben zu erwarten sind. Regler, die auf Änderungen von Zuständen reagieren, steuern in solchen Fällen mit teilweise langsamen Prozessen nach, welche sich mit entsprechend langsamen Zeitkonstanten auswirken. Die Beschreibung des Flexibilitätskorridors bezieht daher solche dynamischen Prozesse mit ein, und stellt somit eine Erweiterung der in der Literatur besprochenen und beschriebenen Flexibilitätskorridore dar.

Die mitteltiefe Geothermie, d. h. die Erschließung hydrothermaler Quellen in ca. 400 bis 2.000 Meter Tiefe, bietet insbesondere im Norddeutschen Becken, im Oberrheingraben und im Molassebecken ein großes Potenzial für die netzgebundene Wärmeversorgung. Während die Geothermie im Münchener Raum schon relativ gut entwickelt ist, gerät sie auch im Nord-deutschen Becken zunehmend in den Blick. Bei der Ermittlung des Potenzials für die Nutzung der mitteltiefen Geothermie im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung bestehen einige zentrale Hemmnisse, die im Beitrag skizziert und zu denen Lösungsoptionen präsentiert werden:
• Die Projektentwicklung in der Geothermie ist bislang auf die Exploration konkreter einzelner Standorte ausgerichtet. Diese punktuelle Betrachtung kollidiert mit der flächenmäßigen Potenzialanalyse in der kommunalen Wärmeplanung.
• Die Planung von Geothermievorhaben erstreckt sich über mehrere Jahre, während viele Kommunen zeitnah kommunale Wärmepläne vorlegen wollen.
• Die Unsicherheiten, ob am Standort der Geothermieanlage die Beschaffenheit des Untergrundes so ist, wie vorhergesagt (Fündigkeitsrisiko), sind bis zur Probebohrung sehr hoch. Besteht keine alternative Wärmequelle für ein Wärmenetz, bliebe nur die Ausweisung als Prüfgebiet, was aber dem eigentlichen Zweck der kommunalen Wärmeplanung, Sicherheit für Wärmenutzerinnen und -nutzer zu schaffen, zuwiderliefe.
• Dienstleistungsunternehmen für die kommunale Wärmeplanung bieten die Analyse der mitteltiefen und tiefen Geothermie oftmals nicht mit an. Zudem besteht eine Lücke in der Wertschöpfungskette im „Upstream“-Bereich (Erkundung, Projektentwicklung). Einzelne Unternehmen sind offenbar bereit, Projekt vollständig zu begleiten und die Lücke damit zu schließen. Der Markt muss sich aber erst entwickeln.
Die Arbeiten sind Teil des Projektes „Warm-Up“ (FKZ 03EE4049D).

Durch das im Januar 2024 in Kraft getretene Wärmeplanungsgesetz (WPG) soll Deutschlands Ziel eines langfristig klimaneutralen Wärmesektors weiter vorangetrieben werden. Insbesondere für Kommunen im ländlichen Raum stellt das WPG eine Herausforderung dar, Wärmepläne zu entwickeln und zeitnah umzusetzen. Aufgrund der geringen Siedlungsdichte und oftmals bestehender fossilen dezentralen Heizsysteme, spielen Wärmenetze hier bisher eine untergeordnete Rolle. Genossenschaftlich organisierte Wärmenetze gelten zwar als Option für den ländlichen Raum, jedoch fehlt es an Untersuchungen zu alternativen Organisationsformen und Potenzialen ländlicher Wärmenetze, besonders im Zusammenhang mit der kommunalen Wärmeplanung.

Im Rahmen dieser Untersuchung werden die Potentiale von Wärmenetzen im ländlichen Raum untersucht. Dabei wird der Status quo von Wärmenetzen und der kommunalen Wärmeplanung analysiert sowie technische Potentiale und Finanzierungsmodelle erarbeitet. Die empirische Untersuchung erfolgt mittels semi-strukturierter Interviews mit ländlichen Kommunen sowie Expert*innen des Themengebiets. Zusätzlich werden durch Wirtschaftlichkeitsberechnungen Kosten und Nutzen von ländlichen Wärmenetzen ermittelt, um Gesellschaftsformen und technische Potentiale auch auf finanzieller Ebene zu evaluieren.

Das Ziel besteht darin, die Potentiale und Hemmnisse von Wärmenetzen im ländlichen Raum zu erkennen und regulatorische, technische sowie wirtschaftliche Empfehlungen aufzuzeigen. Somit kann das Angebot an Optionen zur Wärmeversorgung aus erneuerbaren Energien auch im ländlichen Raum weiter diversifiziert werden.

Das Poster stellt das Projekt "EnerVi - Individualisierte Visualisierung von Energiewende-Maßnahmen" vor. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Webanwendung zur Visualisierung lokaler und individueller Folgen von unterschiedlichen Ausprägungen der Energiewende und des Klimawandels für die beiden Modellregionen Berlin und Neuerkirch im Hunsrück (Rheinland-Pfalz).
Um die Menschen vor Ort mit ihren Erfahrungen und ihrem Wissen einzubeziehen, ist das Projekt mit einem Citizen Science-Prozess verbunden. Die in den Regionen lebenden Bürgerinnen und Bürger sollen zu nachhaltigem Verhalten angeregt werden.
Die beiden Modellregionen unterscheiden sich sehr deutlich in ihren soziokulturellen Lebensbedingungen und energiewirtschaftlichen Voraussetzungen. Sie repräsentieren damit eine große Bandbreite der in Deutschland vorhandenen gesellschaftlichen und energetischen Milieus.

Ein zentrales Element des Projekts ist die Entwicklung eines Webtools, das mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) die Folgen der Energiewende und mögliche Auswirkungen des Klimawandels darstellen kann. Die Veränderungen werden mit gemorphten Bildern für das Umfeld einer konkreten Person visualisiert.

Das Tool wird außerdem verschiedene Möglichkeiten aufzeigen, wie nicht nur die betroffenen Bürger, sondern auch die Kommunen aktiv werden können. Dies kann beispielsweise durch Informationen über neue staatliche Vorschriften, über die Aufklärung zu Fördermitteln für Renovierungs- und Baumaßnahmen, über die Entwicklung neuer Lösungen wie von Mietern gegründete Energiegenossenschaften oder über die Installation intelligenter Heizungssteuerungen in Privathäusern geschehen.

Im Forschungsprojekt „Sol4City“ wurde ein innovatives Versorgungskonzept zur Wärme- und Kältebereitstellung in Quartieren entwickelt. Als zentrales Element zur Verteilung der Wärme wird ein kaltes Nahwärmenetz mit Temperaturen zwischen -15 und 20 °C verwendet. Im Vergleich zu konventionellen Nahwärmenetzen mit höheren Temperaturen können durch ein kaltes Nahwärmenetz die Wärmeverluste vermieden werden. Wird das kalte Nahwärmenetz in der Erde vergraben, sind sogar Wärmegewinne aus dem umgebenden Erdreich möglich. Ermöglicht werden diese relativ niedrigen Temperaturen im Netz durch dezentral in den einzelnen Gebäuden des Quartiers installierte Wärmepumpen. Diese heben das Temperaturniveau auf mindestens 35 °C an, um die Gebäudebeheizung bspw. mit Flächenheizungen zu ermöglichen. Zusätzlich zur Wärmeversorgung von Quartieren im Winter kann mit  kalten Nahwärmenetzen auch eine Kühlung der Gebäude im Sommer erfolgen.

Neben dem auf einen kalten Nahwärmenetz basierenden Versorgungskonzept werden auf dem Poster außerdem Luft-Sole-Kollektoren vorgestellt, die als zentrale Wärmequelle verwendet werden. Diese auf Freiflächen oder Dächern montierten gebündelten Rohrschlangen können zum einen Wärmegewinne durch Solarstrahlung aufnehmen und zum anderen der Umgebung Wärme entziehen bzw. Wärme an die Umgebung abgeben. Zusätzlich können sie mit PV-Modulen kombiniert werden und liefern dann als photovoltaische Luft-Sole-Kollektoren sowohl thermische als auch elektrische Energie.

Als saisonaler thermischer Energiespeicher wird bei kalten Nahwärmenetzen ein Eisspeicher eingesetzt, der zusätzlich zur Temperaturänderung des Wassers auch den Phasenwechsel vom flüssigen in den festen Aggregatszustand zur Speicherung von thermischer Energie nutzt.  Dieser, sowie weitere Themenbereiche, die Gegenstand des Forschungsprojekts „Sol4City“ sind, werden auf dem Poster ebenfalls präsentiert.

Die Finanzierung der Wärmewende kann vor allem für Haushalte mit geringerem Einkommen schwierig sein. Hohe Vorlaufkosten bedeuten, dass kohlenstoffarme Gebäuderenovierungen und der Austausch von Heizgeräten unerreichbar bleiben. Haushalte mit geringerem Einkommen leben typischerweise als Mieter in ineffizienteren Gebäuden, was auch bedeutet, dass ihnen die Entscheidungsfähigkeit fehlt, eine Sanierung zu ermöglichen. Gleichzeitig können Vermieter von Haushalten mit niedrigem Einkommen die Investitionskosten nicht durch Miete amortisieren. Das INVEST-Projekt erforscht innovative Finanzierungsmechanismen wie den „Wärmewendevertrag“, um das Kapital für die Investitionen zu erhöhen und gleichzeitig sicherzustellen, dass weder Vermieter, Mieter noch die Regierung finanziell benachteiligt werden.

Für die erfolgreiche Dekarbonisierung der Prozesswärmeversorgung nimmt die Umrüstung fossil-gefeuerter KWK-Anlagen eine Schlüsselrolle ein. Die Erhaltung heutiger Standorte bietet häufig zwei wesentliche Vorteile: Verbrauchernähe und vorhandene Infrastruktur. Zur Umrüstung bzw. Umwidmung einer Bestandsanlage existiert im Prinzip eine Vielfalt an Technologien, welche zur Versorgung mit erneuerbarer Energie und Flexibilisierung in Frage kommen. Zu berücksichtigen sind aber standortspezifische Voraussetzungen, wie die verfügbaren Flächen für erneuerbare Stromerzeugungsanlagen, Zukunftserwartungen sowie eine Reihe regulatorischer Rahmenbedingungen. Mögliche Entscheidungen für ein bestimmtes Anlagen- und Betriebskonzept betreffen also zumeist eine komplexe Sachlage. Ein Vergleich der „Performance“ unterschiedlicher Alternativen wird allerdings erst nach einer konkreteren Planung möglich. Diese kann wiederum nur für eine stark begrenzte Anzahl von Konzepten durchgeführt werden.
Im Forschungsprojekt SecöndLife wird eine Methodik entwickelt, welche neben der betriebswirtschaftlichen Perspektive eines KWK-Anlagenbetreibers zusätzlich Informationen aus dem Gesamtenergieversorgungssystem adaptiv einbezieht. Hierfür sollen mehrere Umrüstungskonzepte für KWK-Bestandsanlagen (inklusive eines konkreten Fallbeispiels für ein Raffinerie-Kraftwerk) auch hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen untersucht und generisch bewertet werden. Ein Fokus liegt hierbei auf Lösungen zur Weiternutzung von Infrastruktur und auf der verwendeten Speichertechnologie - neben Batteriespeichern und chemischen Energieträgern insbesondere Wärmespeicher in Verbindung mit Hochtemperatur-Wärmepumpen. Aus den Ergebnissen soll ein Anwendertool entstehen, welches einerseits zur strategischen Entscheidungsunterstützung für die Dekarbonisierung Prozesswärme auskoppelender KWK-Anlagen genutzt werden kann. Andererseits soll hiermit ein gesamtheitlicheres Verständnis geschaffen werden, sodass der Nutzen unterschiedlicher Konzepte im Kontext der Energiewende – wenn auch betriebswirtschaftlich weniger attraktiv – für unterschiedliche Zielgruppen (z.B. Regulatoren) deutlich wird.

Um die globalen Klimaziele zu erreichen, müssen Bestandsgebäude saniert und erneuerbare Energien integriert werden. Die Vielzahl an möglichen Sanierungsmaßnahmen (Gebäudehülle und Anlagentechnik) und -zeitpunkten zusammen mit den unterschiedlichen Perspektiven beteiligter Akteur:innen in Mehrfamilienhäusern (MFH) führen zu einer Herausforderung, den Bestand schnell und effektiv zu sanieren. Dabei werden Vor- und Nachteile von Vermieter:innen und Mieter:innen und soziale Aspekte häufig nicht ausreichend betrachtet. Die Akzeptanzförderung aller beteiligten Parteien ist jedoch maßgeblich für den Erfolg innovativer Konzepte. Vermieter:innen und Mieter:innen sollen dazu während der Planung und Umsetzung von Maßnahmen aktiv partizipieren können. An dieser Stelle setzt das Projekt STABLE mit einem interdisziplinären Forschungsteam aus der Sozial- und Wirtschaftswissenschaft sowie dem Ma-schinenbau und der Wohnungswirtschaft an.

In dem Projekt wird ein Verfahren entwickelt, welches alle beteiligten Parteien in den Planungs- und Umsetzungprozess einbindet. Neben Vermieter:innen und Mieter:innen werden unter an-derem auch Energieversorgungsunternehmen, Netzbetreibende, Kommunen und Förderer berücksichtigt. Das entwickelte Konzept wird an einem realen MFH erprobt. Dabei wird die Sanierung des MFH von der Planung über die Umsetzung bis hin zum Betrieb wissenschaftlich begleitet, wobei die sozialgerechte Transformation oberste Prämisse ist. Die Begleitung ga-rantiert, dass die zur sozialverträglichen Transformation des Gebäudebestandes existierenden Hürden erkannt sowie Lösungsstrategien entwickelt werden.

Ziel des Projekts ist es, die kommunale Wärmeplanung stärker mit der Planung und Umsetzung von CO2-Einsparmaßnahmen auf Quartiersebene zu verknüpfen und als wichtiges Planungswerkzeug für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende vor Ort zu nutzen. Mit Komm.WPlanPlus soll die Zusammenarbeit der lokalen Akteure und die gemeinsame Weiterentwicklung der lokalen Energiesysteme hin zur klimaneutralen Kommune gestärkt und verbessert werden. Ein wesentlicher Faktor stellt hier die Nutzung des Wärmesektors für andere Sektoren und die dafür erforderliche integrale Planung energiesystemischer Lösungsansätze dar. Das Plus steht stellvertretend für die Beantwortung der Frage: »Wie kann die Planung von integralen Umsetzungsprojekten mit der kommunalen Wärmeplanung verknüpft und frühzeitig mitgedacht werden?« Daher soll die integrale Konzeptentwicklung und -bewertung in die kommunale Wärmeplanung und in die Zusammenarbeit relevanter Akteure einbezogen werden. Im Zentrum des Lösungsansatzes steht die Zusammenarbeit mit den Kommunen und deren Stadtwerken an drei Praxisstandorten.

Zu Beginn ihrer Entwicklung befasste sich die Energiesystemanalyse mit der Abbildung und Mo-dellierung einzelner Energiesektoren. Mit der zunehmenden Integration verschiedener Energiesektoren in Energiesystemen weltweit wird jedoch die Vernetzung der Sektoren in der Modellierung immer notwendiger. Das SEDOS-Projekt greift diese Entwicklung auf und zielt darauf ab, die Modellierung der Integration von Energiesektoren in Energiesystemmodellen (ESMs) zu verbessern und die Vergleichbarkeit von ESMs zu erhöhen. Im SEDOS-Projekt wird durch die gemeinsame Nutzung verschiedener Modellierungsansätze, aber auf der Basis einer gemeinsamen Datenbasis und eines gemeinsamen Referenz-Energiesystems mit einer konsistenten Modellstruktur, eine gemeinsame Modellierungsumgebung geschaffen, wobei die Komplexität durch individuelle Aggregationsmaßnahmen für unterschiedliche Modellgeneratoren reduziert werden kann.
Nach der Ableitung einer geeigneten Modellbasis wurde in SEDOS eine einheitliche Modellstruktur für alle betrachteten Modellfamilien definiert, die in ihrer ursprünglichen oder aggregierten Form verwendet werden kann, was im Poster dargestellt wird. Anschließend wird noch eine gemeinsame Technologiedatenbank erstellt, um die eingeführte Modellstruktur zu parametrisieren. Dadurch wird eine leistungsfähige Modellumgebung entwickelt, die den Aspekt der ganzheitlichen Modellierung des gesamten Energiesystems mit der spezifischen Beschreibung der erneuerbaren Energien zur Abbildung der Sektorkopplung und ihrer Rolle in der Energiewende effektiv einbezieht. Zusammengenommen ergibt dies eine Modellstruktur, die eine verbesserte Darstellung und ein besseres Verständnis der Sektorkopplung ermöglicht und die über verschiedene Modellfamilien hinweg anwendbar ist. Um diese flexible Anwendung zu belegen, wird der Ansatz an drei verschiedenen Modellgeneratoren erprobt: FINE, oemof und TIMES.
Die neue SEDOS Modellstruktur legt ein vielfältiges technologisches Fundament mit mehr als tausend Komponenten und deren möglichen Schnittstellen aus den Bereichen Strom, X2X, Wärme, Industrie und Verkehr. Um die Reproduzierbarkeit der Modellstruktur weiter zu verbessern, werden Ansätze zur Netzwerkvisualisierung eingebunden. Obwohl SEDOS für das deutsche System konzipiert wird, können die Technologien und deren Bezug zur Modellstruktur auch auf andere Modelle in Ländern mit ähnlichen Energiesystemlandschaften übertragen werden.

Um das Risiko von Fehlinvestitionen zu minimieren muss die Unsicherheit zukünftiger Entwicklungen und Wirkung möglicher Disruptionen in der Energiesystemplanung berücksichtigt werden. Vor diesem Hintergrund widmet sich das Vorhaben ARTESIS dem Ziel einer systematischen Bewertung der Robustheit und Adaptivität von Transformationspfaden durch umfassende Berücksichtigung von langfristigen, systemischen Unsicherheiten. Im Projektteam von DLR, ZIRIUS und KIT werden dafür Methoden entwickelt, um langfristig kostenoptimale Entscheidungen für eine sichere, klimafreundliche und kostengünstige Energieversorgung treffen zu können und gleichzeitig Risiken auf dem Weg dorthin zu minimieren. Dies erfolgt durch drei wesentliche Elemente: (1) Eine Ableitung von konsistenten Kontextszenarien unter Berücksichtigung von Trendwechseln und Disruptionen, (2) eine methodische Weiterentwicklung des Energiesystemmodellierungsframeworks REMix zur verbesserten Abbildung von kurz- und langfristigen Unsicherheiten und verbleibenden Optionen für Pfadwechsel, sowie (3) die Weiterentwicklung von Dekompositionsmethoden, um die Lösbarkeit der modellierten Transformationspfade sicherzustellen. Im Rahmen des Projekts wird die Erstellung von Kontextszenarien mit der etablierten Methode der Cross-Impact-Bilanzanalyse (CIB) dynamisiert und dadurch um die Möglichkeit der Abbildung von Trendwechsel und disruptiven Ereignissen erweitert. Daraus abgeleitete Plausibilitäten verschiedener Energiesystemtransformationspfade werden in REMix integriert, um auf Grundlage verschiedener Optimierungsverfahren robuste und adaptive Transformationspfade abzuleiten. Dies wird ermöglicht durch die erweiterten mathematischen Verfahren zur Lösung großer stochastischer Optimierungsprobleme. Das Poster stellt die geplante Methode zur Diskussion in bietet Einblick in die angelaufenen Arbeiten.

Die jüngsten geopolitischen Verwerfungen haben die Unsicherheiten für die Energiesysteme massiv erhöht und Verbraucherentscheidungen beeinflusst. In diesem Beitrag werden die Investitions- und Betriebsentscheidungen von Haushalten in Bezug auf Wärmepumpen, Photovoltaik mit Speicher (PVS) sowie Elektrofahrzeuge untersucht und deren Wechselwirkungen mit dem übergeordneten Energiesystem analysiert Zunächst modellieren wir individuelle Haushaltsentscheidungen zum kostenoptimierten Betrieb von (a) PVS, (b) Wärmepumpen und (c) Elektrofahrzeugen. Diese Modelle werden auf Basis einer repräsentativen Umfrage hochskaliert. Für jedes Modell (a) bis (c) wird ein Machine-Learning-Modell (ML-Modell) trainiert, um die Gesamtlast aus Tausenden von Entscheidungen heterogener Haushalte vorherzusagen, die durch (a) bis (c) optimiert wurden. Dies ermöglicht erstmals, diese unsicheren Entscheidungen in ein größeres Energiesystemmodell zu integrieren. Unser bisher bestes ML-Modell ist ein sequentielles Long Short-Term Memory (LSTM). Das LSTM kann beispielsweise die aggregierte, stündliche Einspeisung von PVS-Anlagen für verschiedene Wetterregionen in Deutschland hinreichend genau vorhersagen (RMSE: 214 Megawatt). Wir integrieren die ML-Modelle in AMIRIS, ein agentenbasiertes Simulationsmodell des deutschen Strommarktes. Zusätzlich wird AMIRIS mit einem stochastischen Optimierungsmodell gekoppelt, welches Investitionsentscheidungen auf der Strom-Angebotsseite abbildet. Insgesamt zeigt die Modellkopplung, dass individuelle Entscheidungen und ihre Unsicherheiten in Simulationen zur Analyse nationaler Energiesysteme dargestellt werden können.

Im Projekt ELYAS werden die Wirkzusammenhänge zwischen den europäischen Bereitstellungspotenzialen für grünen Wasserstoff und einem europäischen Wasserstoffmarkt identifiziert. Darüber hinaus werden makroökonomische Effekte verschiedener Wasserstoffbereitstellungsoptionen für Deutschland untersucht. Auf Basis einer systematischen Literaturrecherche wurden 94 Standortfaktoren bestimmt, die für die Errichtung von Elektrolyseanlagen und damit für die grüne Wasserstofferzeugung aus unternehmerischer Sicht von Bedeutung sind.  Unter Berücksichtigung dieser Standortfaktoren werden räumlich aufgelöste Kosten-Potenzialkurven für Europa berechnet und als online abrufbaren Wasserstoffatlas zur Verfügung gestellt.  Das Projekt beinhaltet weiterhin den Aufbau eines europäischen Wasserstoffmarktmodells sowie eines agentenbasierten makroökonomischen Modells zur Bewertung der Wasserstoffbezugsstrategien. Es wird angestrebt, die Daten und Quellcodes aller Modelle gemäß Open Science zu veröffentlichen und damit der Allgemeinheit für eigene Analysen zur Verfügung zu stellen. Im Rahmen des Projekts sollen die Forschungsfragen beantwortet werden, wo in Europa grüner Wasserstoff zu welchen Bedingungen erzeugt werden kann, welche Mengen an grünen Wasserstoff in Abhängigkeit vom Marktpreis erzeugt werden können, welchen Einfluss ein europäischer Wasserstoffbinnenmarkt auf Angebot, Nachfrage und Preis von Wasserstoff hat, sowie welche makroökomischen Effekte zu erwarten sind und welche Auswirkungen diese auf den Arbeitsmarkt und die Wirtschaftsleistung in Deutschland haben werden.

Die Umsetzung der Energiewende ist nicht möglich ohne den großflächigen Ausbau und Umbau des Stromsektors. Die nötigen Investitionen für diese Transformation kommen von privatwirtschaftlichen Akteuren, die nicht nur von der Netto-Null getrieben sind, sondern auch von Renditen. Genauer gesagt treffen Investoren ihre Entscheidungen nach einzelwirtschaftlichen Kennzahlen wie der Gewinnerwartung. Fehlentscheidungen aufgrund von unvollständiger Information, Unsicherheit oder Irrationalität sind hierbei nicht ausgeschlossen. Insbesondere richten sich die Investitionen nicht nach dem theoretischen Kostenminimum des Gesamtsystems, sondern nach Erwartungshaltungen und Anreizen. In diesem Kontext verfolgt das Forschungsprojekt InvestAgent (FKZ: 03EI1068A+B) zwei Ziele: Erstens wird untersucht, wie sich einzelwirtschaftliche Investitionsentscheidungen im Stromsektor möglichst realitätsnah und zugleich recheneffizient modellieren lassen. Hierbei stützen wir uns auf eine sozialwissenschaftliche und ökonomische Akteursanalyse. Zweitens wird erforscht, ob die aktuellen Rahmenbedingungen unter Betrachtung akteursspezifischer Investitionen die Erreichung der Klimaziele sowie eine langfristige Versorgungssicherheit gewährleisten.

Methodisch wird im Vorhaben das agentenbasierte Strommarktmodell AMIRIS verwendet. Die open-source Software wird um eine weitere Funktionalität zur Modellierung von Investitionsentscheidungen ergänzt. Die empirische Grundlage für die Modellierung bildet eine Umfrage unter Praktikern aus der Energiebranche, insbesondere in den Bereichen Finanzierung, Planung und Projektierung. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Neuentwicklung und effiziente Integration von heterogenen Prognosemo-dellen für die Gewinnabschätzung. Die abschließende Untersuchung eines Fallbeispiels anhand des deutschen Strommarkt dient zur Validierung des Modells. Das Poster stellt das Konzept und den bisherigen Stand von InvestAgent dar und dient als Diskussionsgrundlage zur weiteren Modellentwicklung sowie der realwirtschaftlichen Fundierung.

Die Forschungsarbeiten am H₂-Verteilnetz in Bitterfeld-Wolfen werden im Projekt „H₂-Infrastruktur - Effizienter und sicherer Betrieb von Wasserstoffverteilnetzen“ fortgesetzt

Am 1.1.2022 haben DBI Gas- und Umwelttechnik, MITNETZ GAS und HTWK Leipzig das mit 1,6 Mio. € vom BMWK geförderte Projekt H₂-Infra begonnen. Der Fokus liegt auf der Sicherstellung der Funktionalität eines H₂-Verteilnetzes inklusive aller Komponenten unter dynamischen Betriebsbedingungen und auf der Bereitstellung einer extrem hohen Gasqualität und Versorgungssicherheit für zukünftige Anwendungen. Am Standort wird ein 1,4 km langes, aus PE-Leitungen bestehendes, 100 % H₂-Verteilnetz inkl. einer GDRA (Druckstufen DP25, DP16, DP1) und Odorieranlage betrieben. Es wird angestrebt, weitere Endverbraucher anzuschließen und den effizienten und sicheren Betrieb des H₂-Verteilnetzes zu gewährleisten.

Mit dem 2024 in Kraft getretenen Wärmeplanungsgesetz (WPG) wurde ein richtungweisendes Planungs-instrument für den Ausbau einer treibhausgasneutralen Wärmeversorgung auf kommunaler Ebene geschaffen. Lokalen Akteur*innen soll so eine langfristige Planungssicherheit ermöglicht werden. Bislang fehlt es jedoch an konkreten Vorgaben und Strategien für die Umsetzungsphase, welche direkt an die kommunale Wärmeplanung anschließt. Die Implementierung innovativer Lösungsansätze wirft dabei nicht nur technische Fragen auf, sondern betrifft in einem erheblichen Maße auch die organisatorische Ausgestaltung und rechtliche Umsetzung. Die Ergebnisse der KoWap-Pro Studie sollen zur Verbesserung der Handlungsfähigkeit bei der Umsetzung von Wärmewendemaßnahmen der einzelnen Kommunen beitragen.

Im Forschungsprojekt KoWaP-Pro werden darum ordnungsrechtliche sowie prozess- und maßnahmen-bezogene Ansätze für die Umsetzung eines Wärmeplans untersucht. Zudem gilt es, die kommunalen Anwendungsfelder und notwendige Fortentwicklungen des Rechtsrahmens zu klären (wie z.B. Kooperationsmöglichkeiten) sowie die Wärmeplanung in die Governance-Architektur des Klimaschutzrechts einzuordnen. Zusätzlich werden für eine prozessorientierte Strategieentwicklung die planerischen Abläufe innerhalb der Kommune untersucht sowie mögliche Interessens- und Zielkonflikte innerhalb der Akteurslandschaft und der regionalen Planungsaufgabe identifiziert. In einem ersten Schritt wurde eine Vorbetrachtung der Akteursstruktur für die Umsetzungsphase erarbeitet und geplante Maßnahmen zur Umsetzung aus bestehenden Wärmeplänen in Baden-Württemberg herausgearbeitet.
Die Analyse verdeutlich, dass die Umsetzungsphase der Wärmeplanung durch ein komplexes Netzwerk aus lokalen Akteursgruppen geprägt ist und Kommunen auf verschiedene organisatorische, planerische und technische Maßnahmen setzen.

Dienstleistungsunternehmen haben dabei einen erheblichen Einfluss auf die Ausgestaltung der Wärmepläne. Nicht-technische Maßnahmen stellen einen integralen Bestandteil der Wärmewendestrategie dar, sollten aber technische Maßnahmen zur THG-Minderung in der Wärmeversorgung nicht ersetzen. Betrachtet man die planerisch-technischen Maßnahmen, so werden insbesondere der Aus- und Neubau von Wärmenetzen priorisiert und Maßnahmen zum Ausbau der treibhausgasneutralen Stromerzeugung sowie die Transformation und Rückbau der Gasnetze mitgedacht.

Eine der größten Herausforderungen der Energiewende ist die Organisation gesellschaftlicher Prozesse, die zur Weiterentwicklung und Umsetzung von Energietechnologien beitragen. In Bezug auf die Abbildung wichtiger sozialer Prozesse stoßen klassische Energiesystemmodelle an ihre Grenzen.  Vor diesem Hintergrund war es das Ziel des Teilprojekts "Modellierung von Akteursverhalten in Innovationsnetzwerken" – im Projekt MANIFOLD (Förderkennzeichen 03EI1006B) – verschiedene Optionen zur Steuerung von Innovationsprozessen zu simulieren, mit besonderem Fokus auf Lernkurven und Installateurpopulationen. Die Modellierungsergebnisse zeigten unter anderem, dass Technologiediffusionsoptionen durch spezielle F&E-Programme und Technologiespezifische Anreiz- und Subventionssysteme nicht zwangsläufig führen zu einer besseren Leistung bestimmter Produkte innerhalb des Innovationssystems. Stattdessen scheint der Haupteffekt darin zu bestehen, potenzielle Störungen in der Versorgungskette zu stabilisieren oder Ungleichgewichte in der Gesamtdynamik zwischen Angebot und Nachfrage abzufedern. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass sich Investitionen in die Aus- und Weiterbildung von Installateuren zwar direkt auf die Verfügbarkeit und das Wachstum der Installationskapazitäten für bestimmte Heiztechnologien auswirken, aber dass diese Investitionen nicht unmittelbar die Diskrepanz zwischen der bestehenden Technologienachfrage und den begrenzten Installationskapazitäten überbrücken. Dies scheint vor allem auf die Zeitintensität von Lern- und Ausbildungsprogrammen sowie auf den allgemein langen Lebenszyklus von Heiztechnologien zurückzuführen zu sein. In Situationen, in denen eine bestimmte Produktnachfrage nicht befriedigt werden kann und stattdessen eine alternative Lösung zum Einsatz kommt, könnte die Dynamik der Nachfrage nach bestimmten Produkten nachlassen.

Mit dem fortschreitenden Ausbau der erneuerbaren Energien nimmt die Bedeutung der Flexibilität im Energiesystem zu. Während in der Vergangenheit das Angebot der Nachfrage folgte, verschiebt sich die aktuelle Dynamik, wobei sich die Nachfrage zunehmend an das verfügbare Angebot anpasst. Im Rahmen des vom BMWK als Reallabor der Energiewende geförderten Projektes TransUrban.NRW wird untersucht, wie diese Anpassungen durch die Einführung flexibler Strompreise angeregt und durch zusätzliche Flexibilitäten wie elektrische und thermische Speicher erleichtert werden können.

Ziel dieser Arbeit ist es daher die Wirtschaftlichkeit von zentralen und dezentralen Speichern unter flexiblen Strompreisen zu untersuchen. Dafür wird das im Rahmen des Projektes TransUrban.NRW entwickelte Quartiersenergiesystemmodell genutzt, welches auf dem FINE-Modellbaukasten beruht. Neben Energiebedarfen für Wärme, Warmwasser und Strom der einzelnen Ein- und Mehrfamilienhäuser wird das Potenzial von erneuerbaren Energien wie Solarenergie und Geothermie berücksichtigt. Ergebnis des in stündlicher Auflösung ausgeführten Optimierungsmodells ist die bestmögliche Dimensionierung und Betriebsführung technischer Komponenten unter Berücksichtigung von Faktoren wie Bedarf, Erzeugung und Kosten.

Aufbauend auf den im Papier dargelegten Erkenntnissen soll in der anschließenden Phase die Untersuchung potenzieller Einnahmequellen erfolgen, die sich insbesondere durch die Bereitstellung von Flexibilität des Quartiersenergiesystems mit dem Strommarkt ergeben.

Die Digitalisierung zukünftiger Energiesysteme ist eine spezielle Herausforderung. Auf der einen Seite eröffnet die Digitalisierung viele neue Möglichkeiten. Auf der anderen Seite werden bisher geltende fundamentale Grundsätze zur Auslegung der Infrastruktur geändert, die bisher der Garant für eine sichere Stromversorgung waren. Zudem werden neue Einfallstore für die Störung von Energiesystemen, z.B. durch Hackerangriffe, geschaffen, die zuvor nicht existierten. Die Grundlage für die Gestaltung digitalisierter Energiesysteme sollte daher eine Bewertung der Optionen im Hinblick auf ihre Verletzlichkeit und Resilienz sein.

In diesem Zusammenhang wird aktuell im Projekt „Resilienz-Monitoring für die Digitalisierung der Energiewende (ReMoDigital)“ (Förderung: BMWK) unter anderem ein Stresstestinstrumentarium für das Resilienz-Monitoring der Energiewende erarbeitet, das interaktiv verwendbar ist und die Ergebnisse verschiedener Systemanalysen beinhaltet. In diesem systemanalytischen Teil des Projekts werden Modellierungen der nationalen Energieversorgung, des Verteilnetzes und des Verkehrs mit Bündeln systemgerechter, digitaler Resilienzmaßnahmen kombiniert. Ergänzt um konsistente Rahmenszenarien und entsprechende Stressfälle wird so das Stresstestinstrumentarium entwickelt. Mit ihm wird interaktiv sowohl ein breiterer Überblick über Auswirkungen als auch ein tieferer Einblick in die Details einzelner systemischer Aspekte und relevanter Annahmen ermöglicht, der auch in diskursiv-reflexiven Prozessen zur Gestaltung der Digitalisierung zukünftiger Energiesysteme einsetzbar ist.

Auf dem Poster wird kurz das Projekt und die Struktur der Analysen vorgestellt und erste Eindrücke von dem Stresstestinstrumentarium vermittelt – Einsetzbarkeit, Struktur, erste Visualisierungen. 

Die Ampelparteien haben im Koalitionsvertrag 2021-2025 zwischen der SPD, Bündnis 90 / Die Grünen und der FDP die Prüfung des Umstiegs vom aktuellen Kaltmietenmodell auf das so-genannte Teilwarmmietenmodell vereinbart. Bei der Teilwarmmiete sind Vermieter für die Basisversorgung der Wohnung mit Wärme zu fixen Grundheizkosten verantwortlich. Der zusätzliche Verbrauch wird wie bisher vom Mieter getragen. Ziel des Teilwarmmietenmodells ist es, dem Vermieter Anreize zur energetischen Sanierung zu schaffen (und das Vermieter-Mieter-Dilemma bei Investitionen zu lösen) und Mieter vor hohen Heizkosten zu schützen.
Die Wirksamkeit der Einführung des Teilwarmmietenmodells bzgl. der Förderung energetischer Modernisierungsmaßnahmen wird anhand eines eigens entwickelten techno-ökonomischen Energiesystemmodells untersucht. Das Mixed Integer Linear Program-Modell (MILP) nutzt das vom Forschungszentrum Jülich entwickelte Framework for Integrated Energy System Assessment (FINE). Damit ist es möglich, das Verhalten verschiedener Akteure unter Veränderung der Rahmenbedingungen wie Vertragsverhältnisse oder Regulatorik zu analysieren.

Als Fallstudie dient dabei das gegenwärtig im Bau befindliche Quartier Wohnen am Stadtteilpark Hassel in Gelsenkirchen. Das Quartier ist Teil des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und der EU (Programm NextGenerationEU) geförderten Reallabors TransUrban.NRW. Es begleitet seit 2020 den Strukturwandel von klassischen Fernwärmeversorgungsgebieten in CO₂-arme Versorgungssysteme mit Hilfe von Wärmenetzen der 5. Generation in vier Kohlerevieren in Nordrhein-Westfalen (Seestadt mg+ Mönchengladbach, Wohnen am Stadtteilpark Hassel, Shamrockpark Herne und Düssel-Terrassen in Erkrath).