Zentrum für angewandte Forschung (ZAFH) Urbane Energiesysteme und Ressourceneffizienz

Die Entwicklung einer serviceorientierten Modellarchitektur zur Lösung gekoppelter verteilter Simulations-, Optimierungs- und Energiemanagementaufgaben in urbanen Energiesystemen ist ein essentielles Ziel des ENsource Verbunds. Für urbane Energiesysteme werden innovative Simulations-, Optimierungs-, Energie- und Ressourcenmanagementstrategien sowie neue Geschäfts- und Wertschöpfungsmodelle entwickelt und in fünf Fallstudien validiert.

Urbane Energiesysteme lassen sich systemisch als hochkomplexe Strukturen charakterisieren, die durch eine zunehmend dezentralisierte und fluktuierende Erzeugung sowie die verstärkte Vernetzung von Erzeugern, Wandlern, Speichern, Verteilern und Verbrauchern intelligente Kommunikations- und Steuerungssysteme benötigen, um möglichst hohe Anteile erneuerbarer Energien bei maximaler Energieeffizienz zu ermöglichen und sowohl auf kurzfristige Lastschwankungen als auch auf mittelfristig abnehmende Bedarfe durch erhöhte Energie- und Ressourceneffizienz reagieren zu können. Die zunehmende Kombination von elektrischen und thermischen Netzen und Speichern sowie die Aktivierung von Flexibilisierungsoptionen bei den Verbrauchern erfordert die Entwicklung von innovativen systemübergreifenden Ansätzen und Prozessanalysen, um zukunftsfähige und (ressourcen-)effiziente Lösungen bereitzustellen und Umsetzungsbarrieren abzubauen. Acht forschungsstarke HAWs kooperieren mit (außer) universitären Partnern, Firmen und Kommunen, um urbane Simulations-, Automatisierungs- und Optimierungstools mit zugehörigen Geschäftsmodellen zu entwickeln und diese in Praxis-Fallstudien aus dem industriellen, gewerblichen und kommunalen Bereich einzusetzen und exemplarisch zu erproben.

Der Schwerpunkt des Instituts für Industrial Ecology liegt auf der Bewertung der Energie- und Ressourceneffizienz im Gesamtzusammenhang. Bei der Beurteilung komplexer urbaner Systeme sind neben dem Energieeinsatz und seinen ökologischen Auswirkungen auch der Einsatz anderer natürlicher Ressourcen zu berücksichtigen. Energie ist auch in Materialströmen, der Güterproduktion und in der Infrastruktur gebunden („Embodied Energy“). Dies spielt im Metabolismus von urbanen Systemen eine wichtige Rolle. Daraus folgen mehrere wichtige Aspekte: Energieeinsparpotenziale oder der Beitrag zum Klimaschutz können oft nur ganzheitlich im Kontext des gesamten Energie- und Stoffmetabolismus beurteilt werden. Gleichzeitig werden Methoden erforderlich, die komplexe technische Systeme und deren Umweltwirkung multikriteriell beurteilen und optimieren. Die ganzheitlichen Bewertungsansätze und die Optimierungsmethoden sollen in dem Vorhaben konkret auf die Fallbeispiele angewendet werden und eine übergeordnete Beurteilung von Handlungsoptionen bieten.