In der EWB-Stunde vom 04. April 2024 stellte Herr Prof. Dr.-Ing. Christoph Nytsch-Geusen, Universitätsprofessor für das Fachgebiet „Versorgungsplanung und Versorgungstechnik“ an der Universität der Künste Berlin einen ersten Zwischenstand aus dem Forschungsverbundprojekt EnEff: EnergyMap Berlin vor.

Das Projekt zielt drauf ab, ein gebäudescharfes Wärmekataster für den Gebäudebestand in Berlin zu entwickeln um bis 2045 das Ziel der Klimaneutralität für Gebäude in Berlin zu erreichen. Die EnergyMap Berlin ist dahingehend besonders, dass sie, wie Herr Prof. Dr.-Ing. Nytsch-Geusen ausführlich erläuterte, bei seinem Datenbestand gebäudescharfe modellierte Verbrauchswerte nutzt, welche auf einer KI-gesteuerten Gebäudemodellierung basieren. Zeitgleich besteht über eine Online-Plattform die Möglichkeit reale Verbrauchsdaten von Einzelgebäuden bzw. Liegenschaften zu erhoben. Dies ist direkt durch Gebäudebesitzenden bzw. Liegenschaftsbetreiber möglich. Da somit keine realen Verbrauchsdaten veröffentlicht, sondern nur KI-gestützte Prognosen von Gebäudeverbräuchen, ist der Datenschutz der Gebäudenutzer:innen gewährleistet. Die Kombination von diesen beiden Herangehensweisen erlaubt ein digitales und gebäudescharfes Online-Wärmekataster, welches direkte Energieeffizienzverbesserungen identifiziert und Dekarbonisierungspotenziale der Energieversorgung der Gebäude umzusetzen erlaubt. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die zukünftige kommunale Wärmeplanung wichtig, welche gebäudescharfe Verbrauchsdaten benötigt. Momentan sind nämlich Energieverbrauchsdaten in Berlin mit einer räumlichen Auflösung bis maximal auf Blockebene, teilweise auch nur bis auf PLZ-Ebene einsehbar.

Dabei soll die EnergyMap Berlin langfristig, wie Herr Prof. Dr.-Ing. Nytsch-Geusen erläutere, die Daten des Wärmekatasters in zwei Detallierungstufen öffentlich zugängig gemacht werden: Zum einen in einer “Light“-Version für Laien, welche durch eine einfache 2D-Online-Karte interessierte Bürger:innen energetische Basisinformationen ihres eigenen Gebäudes abrufen können, z.B. die Gebäude-Energieeffizienzklasse oder prognostizierte gebäudescharfe Heizwärmebedarf.  Die Zweitversion ist als Vollversion für Expert:innen gedacht. So sollen auch umfangreichere gebäudescharfe Gebäudedatensätze auf Grundlage des 3D-Stadtmodells des Landes Berlin abgefragt werden können. Dieses Webinterface soll auch gebäudeübergeordnete Funktionalitäten unterstützen, wie z.B. die Darstellung von gebietsbezogenen Energiebedarfsdichten oder die Möglichkeit die Energiebedarfe für alle Gebäude eines Stadtquartiers zu extrahieren. Auch die Ausweitung dieser Form und Ausweitung des Wärmekatasters auf einen Flächenstaat wie Brandenburg ist anvisiert. 

Wir danken Herr Prof. Dr. Nytsch-Geusen für diesen spannenden Einblick in das Projekt EnEff: EnergyMap Berlin und wie an der Umsetzung der damit verbunden spanenden Themen gearbeitet wird. Er zeigte uns vor allem wie die Transparente Darstellung der Energieverbräuche eine wichtige Grundlage für erfolgreiche ökonomische, energiepolitische, planerische, aber auch sanierungsbezogene Entscheidungen für alle Akteure der Energiewende geschaffen werden kann.

Hier finden Sie die Präsentation zu der EWB-Stunde:

Am 07. März 2024 präsentierte Herr Dr. Andrej Jentsch von der AGFW-Projekt GmbH, einem Tochterunternehmen des Energieeffizienzverbands für Wärme, Kälte und KWK, seinen Vortrag „REA – Ressourcenexergieanalyse. Eine Alternative zur Primärenergieanalyse für weniger Greenwashing und mehr Klimaschutz“ im Rahmen der EWB-Stunde vor.

Hintergrund und zentrale Motivation der Beschäftigung mit Exergie ist, wie Herr Dr. Jentsch betont, dass das formulieren von Klimaziele scheinbar einfach: Dies kann jeder Staat oder jedes Unternehmen. Auch der auszuführende Hebel ist bekannt: Emissionsarme Technologien müssen eingeführt und fossile Brennstoffe ersetzt werden. Jedoch welcher Pfad hierfür genau einschlagen soll, darüber wird von den verschiedenen involvierten Gruppen heftig gestritten. Dabei kommt Analyse von Primärenergieverbräuchen mit immer mehr treibhausgasneutralen Technologien an ihre Grenzen und führt sogar zu Fehlschlüssen.

So unterstreicht Herr Dr. Jentsch: „Wenn die Bewertung nicht mit der Realität übereinstimmt, fahren wir gesellschaftlich gegen die Wand. Dies kann zu Fehlinvestitionen führen, daher müsse auf die Bewertungsmethoden geachtet werden“

Folglich ist Herr Dr. Jentschs Kernthese dabei, dass in der Übergangszeit zu einem idealen, emissionsfreien Energiesystem alle vermeidbaren Verluste meist durch Einsatz von emissionsintensiven Ressourcen ausgeglichen werden müssen.

Das Konzept der Exergie, welches vorrangig in Universitätskreisen bekannt ist, ist

ist dabei nicht neu, jedoch oft das Verständnis: Exergie berücksichtigt neben der Energie auch die Energiequalität (bzw. die physikalische Nutzbarkeit). Dies bietet eine besonders umfassende Analysegrundlage. Da somit die Bestimmung von Ressourcenexergieverbräuchen für alle Technologien grundsätzlich möglich ist, lässt sich mit der REA Verschwendung minimieren und damit auch der damit zusammenhängende Treibhausgasausstoß. Sie leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Erstellung oder Validierung und Qualitätsprüfung von Transformationsplänen für Fernwärmenetze oder für die verpflichtenden Wärmepläne der kommunalen Wärmeplanung.

Als praktisches Tool für das Verständnis und die Analyse von Ressourcenexergieverbräuchen stellte Herr Dr. Jentsch zum Abschluss den dabei von ihm mitentwickelten Exergieausweis vor. Der Exergieausweis ist ein Werkzeug, mit welchem die Ergebnisse einer Exergie-basierten Analyse transparent und leicht verständlich gemacht werden. Als solches kann er ähnlich wie der Energieausweis für Gebäude eingesetzt werden kann: „Damit hat man ein Werkzeug, um die Ressourcenexergieanalyse zu visualisieren. Man kann sehen, in welcher Dimension Verluste auftreten, Bedarf und Versorgung gegenüberstellen und langfristige und effiziente Lösungen finden.“

Wir danken Herr Dr. Jentsch für diesen spannenden Vortrag, welcher uns nicht nur eine alternative Methode für den Vergleich von Energiesystemen vorgestellt hat, sondern auch die Relevanz der Ressourcenschonung in Anbetracht des Ziels Emissionen zu senken hervorheben kann - ein sicherlich weiterhin wichtiges Thema in der zukünftigen Energieforschung.

Hier finden Sie die Präsentation zu der EWB-Stunde:

In der ersten EWB-Stunde im Jahr 2024 am 01. Februar präsentierten Christoph Schüring von der Effizienzbörse Deutschland GmbH, Detlef Malinowsky von der IBDM GmbH sowie Dr. Mathias Ziebarth und Dr. Andreas Wunsch vom Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Ergebnisse des Projektes RLT-Opt („Durchgängige Methoden für die ganzheitliche Betriebsoptimierung von raumlufttechnischen Anlagen“).

Das Projekt adressiert das Problem ineffizienter raumlufttechnischer Anlagen (RLT-Anlagen) in deutschen Nichtwohngebäuden. Die ca. 1.000.000 Lüftungsanlagen im Gebäudebestand sind für schätzungsweise 8% des deutschen Gesamtstromverbrauchs verantwortlich (Stand: 2022), energetische Inspektionen wurden jedoch nur (geschätzt) bei weniger als 3% der Anlagen durchgeführt, obwohl dabei häufig hohe Energieeinsparpotenziale identifiziert werden.

Bei RLT-Anlagen wird häufig auf Monitoring-Komponenten verzichtet, sodass gewöhnlich zu wenig Daten zu Betriebsständen vorliegen. Hier setzt das Projekt an und identifiziert mittels eines mobilen und stationären Monitoringkonzepts Schwachstellen und Einsparpotenziale. Ziele sind die Optimierung des Betriebs, Einsparung von Energie, Kosten und CO₂, sowie damit einhergehend eine Steigerung der Ressourceneffizienz und eine die Verlängerung der Lebensdauer der RLT-Anlagen.

Auf Basis gesammelter Daten werden Anlagenbetreiber*innen in die Lage versetzt, bereits frühzeitig fundierte Entscheidungen zu treffen (z.B. Betriebsanpassung, Komponententausch). Im Zuge eines umfangreicheren stationären Monitorings vermitteln Live-Dashboards wichtige Informationen zu Betriebszuständen und Kennzahlen, sodass Verantwortliche vor Ort den Anlagenbetrieb eigenständig und fortlaufend energiesparend anzupassen. Wichtige Hebel sind bedarfsgerechte Anpassungen der Betriebszeiten, der Volumenströme der RLT-Anlagen sowie Schwellwerte für die (De-)Aktivierung bestimmter Betriebsmodi.

Im Projekt wurden vier Liegenschaften beispielhaft untersucht: zwei kleine Industriebetriebe, ein Krankenhaus und ein großer Bürogebäudekomplex. Durch die durchgeführte Optimierung wurden durchschnittliche Stromeinsparungen von >30% erzielt. Der Volumenstrom für die Belüftung des Kellerbereichs einer Liegenschaft konnte um 39% gesenkt werden, was einer Reduktion des Strombedarfs um 78 % entspricht. Jährlich können somit ca. 270.000 kWh bzw. 198 t_CO2eq eingespart werden.

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In der letzten EWB-Stunde vor der Weihnachtspause am 07. Dezember 2023 präsentierte Herr Stephan Ferenz, M.Sc, Koordinator der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur für interdisziplinäre Energiesystemforschung (NFDI4Energy), das Forschungskonsortium und seine praktischen Anknüpfungspunkte für die Forschungsinitiative Energiewendebauen.

Das Hauptziel von NFDI4Energy ist es die im Rahmen von Forschungsprojekten resultierende sogenannte „Forschungsartefakte“ – Daten, Software, Modelle, Publikationen – der breiteren Energiesystemforschung zur Verfügung zu stellen, damit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit ähnlichen Fragestellungen mit den Forschungsartefakte weiterarbeiten sowie weiterentwickeln können. So entstehen z.B.  eine Vielzahl von Artefakten bei Projekten, welche sich mit Digitalisierung und der Optimierungsmöglichkeiten im Bereich (Energie-)Einsparpotenziale für Gebäude und Quartiere beschäftigen, wobei die erarbeiteten Artefakte auch für andere interessierte Projekte zur Verfügung gestellt werden können. Dies geschieht auf Grundlage der internationalen FAIR-Prinzipien, welche Leitlinien für die Beschreibung, Speicherung und Veröffentlichung wissenschaftlicher oder Verwaltungsdaten darstellen. Damit wird die Wiederverwendbarkeit der Forschungsartefakte sichergestellt. Die Rolle von NFDI4Energy ist es dabei sich der Weiterentwicklung allgemeiner Forschungsdienste für die Energiesystemforschung – einschließlich der Forschungsinitiative Energiewendebauen. So kann durch Nachvollziehbarkeit, Reproduzierbarkeit und Transparenz die Inhalte der entwickelten Forschungsartefakte in anderen Projekten, welche ähnliche Forschungsthemen bearbeiten, langfristig sichergestellt werden.

Wir danken Herr Ferenz, M.Sc für den wertvollen Einblick in das NFDI4Energy Konsortium und dessen Vernetzungsmöglichkeiten mit der Forschungsinitiative Energiewendebauen.

Hier finden Sie dir Präsentation:

Am 09. und 10. November fand in Bamberg das Herbstreffen der EWB-Projekte statt. Mit 121 Teilnehmenden waren die Tagungsräume im Welcome Kongresshotel gut besucht und es konnte ein reger und fruchtbarer Austausch stattfinden. Neben altbewährten Formaten, wie bspw. der Postersession und verschiedenen Workshopangeboten, wurden dieses Mal auch ein paar neue Herangehensweisen ausprobiert, um noch besser und einfacher in die Vernetzung zu kommen und einen Fokus auf zukünftige Kooperationsmöglichkeiten zu legen. Diese wurden grundsätzlich sehr positiv aufgenommen und werden seitens der BF nun evaluiert und weiter angepasst. Als Highlight der Veranstaltung wurde von vielen Teilnehmenden die Auftakt-Führung über den Lagarde-Campus genannt, welcher vom gastgebenden Projekt EnEff:wärme: MultiSource beforscht wird. Hier konnten tolle Einblicke in die Arbeit eines EWB-Projektes gewonnen und so die beiden Tage mit sehr praxisorientierten Impulsen eingeleitet werden.

Weiter Eindrücke und Bilder des Projektetreffens finden Sie hier

Falls Sie selbst vor Ort waren und uns noch Ihr Feedback senden möchten, können Sie dies gerne in unserer kurzen Umfrage oder auch ausführlicher per E-Mail an bf-ewb@hs-bochum.de tun. Wir danken allen Teilnehmenden sowie dem Team der TH Nürnberg und den Bamberger Stadtwerken für die vielen aktiven Beiträge, den tollen Austausch und die insgesamt sehr gelungene Veranstaltung!  

In der letzten EWB-Stunde am 02.11.2023 informierte Herr Dipl.-Ing. (FH) Christian Persohn, Geschäftsführer der Ingenieur- und Gutachtergesellschaft Christian Persohn mbH, über die Herausforderungen der energetischen Sanierung auf dem Gelände der ehemaligen Nähmaschinenfabrik Pfaff in Kaiserslautern.

Im Zuge des Projekts EnStadt:Pfaff entsteht auf dem Gelände ein CO₂-neutrales Mischquartier für Wohnen und Arbeiten mit Unternehmen und Institutionen aus Technologie und Gesundheit. Hierbei beleuchtete Herr Dipl.-Ing. (FH) Persohn in seinem Vortrag Lösungsansätze zur klimaneutralen Sanierung der alten Bestandsgebäude. So prägen Altbauten aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts in Städten und Dörfern oft das Stadtbild, was eine Herausforderung für die energetische Sanierung des 21. Jahrhunderts darstellt. Als eines von insgesamt sechs bundesweiten Leuchtturmprojekten arbeiten in dem Konsortium neun Projektpartner aus Forschung und Entwicklung bei einer Fördersumme von insgesamt 28 Millionen Euro zu Themen, wie die zukünftige klimaneutrale Energieversorgung des Quartiers aussehen kann oder die alten Bestandsgebäude ganzheitlich energetisch saniert werden können. Besonders im Rahmen der Sanierung von Gebäudehülle und sommerlichem Wärmeschutz auf einen neuen Standard, gibt es dabei eine Vielzahl von Belangen, die beachtet werden müssen und Schwierigkeiten zu bewältigen. Wir danken Herrn Dipl.-Ing. (FH) Persohn für diesen besonders praxisnahen Einblick in den Alltag der energetischen Sanierung. Vor allem die vorgestellten und übertragbaren Lösungsansätze zeigten, dass bei Entwicklungen von Lösungen ein gemeinsames Werk von Investor:innen, Planenden und Nutzern oft zum Erfolg führt.

Hier finden Sie die Präsentation:

In der letzten EWB-Stunde vom 05.10.2023 sprach Herr Dipl.-Ing. Karl Walther über seine Untersuchungen im Rahmen des Neubaus des Wilo-Campus in Dortmund, welche im Projekt VEProB erforscht werden.

Hier entstehen eine moderne Fertigungsstätte und ein Verwaltungsgebäude, welche über eine Vielzahl von Lüftungsanlagen, Wärme- und Kälteerzeuger und einen Kraft-Wärme-Kälte-Verbund verfügen sowie über ein Nahwärme- und Kältenetz miteinander verknüpft sind. Als Nichtwohngebäude sind die beiden Gebäude also hoch technisiert und stark vernetzt untereinander, was zu besonderen Ansprüchen an das Monitoring-Equipment, v.a. zur Erfassung der Wärmeströme einhergeht. Ziel des VEProB-Projekts ist es die Performance der einzelnen Teile im Betrieb zu erfassen, denn durch die viel installiert Gebäudetechnik sind die Herausforderungen sehr anspruchsvoll und auch die Kombinationen der unterschiedlichen Systeme ist sehr komplex. Hierzu wurde im Rahmen der Automation und Datenanalyse umfangreiches Monitoring betrieben. Dabei zeigten die Untersuchungen, dass das größte Potenzial für die Performanceerfassung bereits in der Planungsphase für die Entwicklung intelligenter Regelung liegt. Zentrales Hemmnis ist dabei vor allem das Regulatorische Design und der Entwicklungsbedarf an Simulationssoftware mit Kopplungsmöglichkeiten.

Wir danken Herrn Dipl.-Ing. Walther über den Austausch zum Thema Gebäudebetrieb und wie diese im Sinne des Klimaschutzes energetisch effizient betreiben werden können. Insbesondere welche Potenziale hier bereits während der Planungsphase entstehen.

Weiter Informationen zu dem Projekt VEProB.

Die Präsentation der EWB-Stunde finden Sie hier:

In der ersten EWB-Stunde nach der Sommerpause berichtete Prof. Dr. Helmut Müller, Direktor der Green Building R&D GmbH über unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten lichtlenkender Systeme. Dabei wurde zum einen die Entwicklung mikrooptischer Strukturen zur Optimierung der Raumbeleuchtung durch Umlenkung von Sonnenstrahlung in den Forschungsvorhaben untersucht. Eine andere Anwendung der optischen Systeme zeigt sich im Bereich der Photovoltaik, indem Sonnenlicht auf die Rückseite bifazialer Solarzellen umgelenkt wird. Lebensnahe Beispiele zeigten die praktischen Anwendungsmöglichkeiten und die damit verbunden Herausforderungen der beiden Möglichkeiten.

So zum Beispiel bei Raumbeleuchtung: Wer im Büro arbeitet, kennt das Problem: Draußen strahlt die Sonne, aber einfallendes Tageslicht reicht zum Arbeiten nicht aus, weil der Sonnen- / Blendschutz der Fenster geschlossen wird. Die künstliche Beleuchtung muss eingeschaltet werden. Eine widersprechende Situation, denn unnötige Energie wird verbraucht und das menschliche Wohlbefinden beeinträchtigt. Lichtlenkende Mikrostrukturen können helfen das direkte Sonnenlicht gegen die Decke und in die Raumtiefe umzulenken. Im Rahmen von Demonstrationsvorhaben konnte das Vorgehen bereits beim KVWL Bürogebäude in Dortmund sowie einer Schule in Krefeld erfolgreich zur Anwendung gebracht werden. Die Erprobung zeigt eine ökologisch wie ökonomisch zukunftsweisende Tageslichttechnik.

Zum Beispiel Photovoltaik: Bifaziale Solarzellen werden zunehmend weltweit eingesetzt, deren Rückseite transparent ist, so dass auch von dieser Seite einfallende Strahlung Strom erzeugt. Durch diffuse und vom Untergrund reflektierte Strahlung kann ein „bifazialer Gewinn“ von 5% bis maximal 30 % erzielt werden. Wenn aber direkte Sonnenstrahlung durch mikrooptische Systeme auf die Rückseite der PV-Module umgelenkt wird, kann etwa eine Verdopplung des „bifazialen Gewinns“ erreicht werden. Die Anwendung ist sowohl in gebäude- und bauwerksintegrierter PV (Dächer, Fassaden, Lärmschutzwände und -böschungen) als auch in Anlagen für freie Flächen- und Agrivoltaik vorstellbar.

Wir danken Herrn Professor Müller über den Austausch über Tageslichtbeleuchtung und Solarstrom und wie zukünftig Energieeffizienz, Lebenszyklusbilanz und Aufenthaltsqualität im Gebäudebereich verbessert werden können.

Weitere Information zu den Forschungsvorhaben TaLED und TaHo 

Die Präsentation der EWB-Stunde finden Sie hier:

In der letzten EWB-Stunde vor der Sommerpause berichtete Dr. Jan Riel, Professor für Verkehrsplanung und Verkehrstechnik an der Hochschule Karlsruhe, aufbauend auf den Erkenntnissen aus dem Forschungsvorhaben NEQModPlus über die Beziehung zwischen Quartiersplanung, nachhaltigem Mobilitätsverhalten und Energieverbrauch.

Hierzu präsentierte er Ergebnisse aus dem Teilvorhaben Mobilität, welches sich im Kern mit der Modellierung des mobilitätsbedingten Strombedarfs in Quartieren beschäftigt.

In diesem Zusammenhang stellte Herr Riel das „Tool Mobilität“ (TOM) vor und wie hieraus Mobilitätskennwerte und der Energiebedarf des Quartiers für die Mobilität abgeschätzt werden können. Ferner zeigte der Vortrag, welche Faktoren auf die Mobilität einen Einfluss haben und dass in diesem Zusammenhang weitere Forschung notwendig ist.

In der EWB-Stunde im Juni hat Frau Britta Kleinertz von der FfE - Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH über das Forschungsvorhaben Zukunftsstrategie Fernwärme berichtet.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Methode zur Erstellung von Transformationsstrategien für (Fern-)Wärmenetze entwickelt. Des Weiteren wurden praxisorientierte Steckbriefe zur Umsetzung entsprechender Maßnahmen erarbeitet.

Vielen Dank an Frau Kleinertz für den umfassenden Einblick in das Forschungsvorhaben Zukunftsstrategie Fernwärme sowie an die rund 50 Teilnehmenden für die anschließende Diskussion.

Hier finden Sie die Präsentation: