Wohnquartier in Bochum / Weitmar: Langfristig können hier im optimalen Szenario die Strom- und Wärmebedarfe zu 25% aus lokaler, erneuerbarer Energieproduktion bei gleichzeitig halbierten CO2-Emissionen erzeugt werden (Quelle: Vonovia / Bierwald)
  • 10.03.2023

Studie zu Photovoltaik in Stadtquartieren

Fraunhofer-Studie »Vor-Ort-Systeme« zeigt große Potenziale von Photovoltaik und Wärmepumpen in Stadtquartieren auf

Anhand eines realen Wohnquartiers in Bochum / Weitmar haben Forschende des »Exzellenzcluster Integrierte Energiesysteme CINES« unter Leitung des Fraunhofer IOSB-AST anhand dreier Szenariengruppen untersucht, inwieweit Flexibilitätspotenziale in Verbindung mit Photovoltaik in Stadtquartieren optimal zur lokalen, sektorenübergreifenden Energieversorgung beitragen und gleichzeitig die Akzeptanz steigern können. Hierbei können EE-Eigenverbrauchsquoten von fast 80% sowie eine Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen um über 50% erreicht werden.


Als Untersuchungsgegenstand diente ein reales Wohnquartier im urbanen Umfeld mit 13 Wohngebäuden und insgesamt 81 Wohneinheiten. Zur Raumwärme- und Warmwasserbereitstellung werden in diesem Quartier pro Jahr rund 1,3 Mio. Kilowattstunden benötigt, weitere 260.000 Kilowattstunden entfallen auf den elektrischen Energiebedarf.

Die Untersuchung basiert auf bottom-up-generierten Verbräuchen zur realitätsnahen Abbildung der thermischen und elektrischen Quartierslasten. Für einen möglichst hohen Anteil an lokaler Energieversorgung durch die im Quartier installierten PV-Anlagen (227 kWP) kommt eine szenarienspezifische Nutzung von Flexibilitätsoptionen (Energiespeicher, Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen) zum Einsatz, um den EE-Eigenverbrauch und den EE-Versorgungsanteil am lokalen Energiebedarf zu maximieren.

Im Rahmen der Kurzstudie werden verschiedene Szenarien für den Einsatz von Flexibilitätsoptionen in Verbindung mit unterschiedlichen Ansätzen zur Quartiersbetriebsführung am Beispiel eines konkreten Wohnquartiers untersucht und bewertet. Zielstellung in allen Szenarien ist die Steigerung des lokalen EE-Eigenverbrauchs und der EE-Eigenversorgung im Quartier. Die Szenarien unterscheiden sich hierbei in der Frage, welche Flexibilitätsoptionen konkret genutzt werden und wann sie zeitlich in welcher Ausprägung zum Einsatz kommen können.

Im Rahmen einer KPI-gestützten Bewertung erfolgt zusätzlich die Betrachtung, wie das Quartier für das vorgelagerte Energiesystem in Erscheinung tritt. Die Studie fokussiert sich auf die technische Quantifizierung der Möglichkeiten zur Nutzung von energetischen Flexibilitätspotenzialen und die aus dem Betrieb resultierenden Auswirkungen auf das Quartier und das vorgelagerte Energiesystem. Darüber hinaus erfolgt eine sozialwissenschaftliche Betrachtung hinsichtlich der Akzeptanzsteigerung im Quartier.

»Quartiere, die sektorenübergreifend Flexibilitätsoptionen und erneuerbare Energien vor Ort nutzen, schaffen langfristige Preisstabilität für Bewohner:innen, reduzieren den lokalen CO2-Footprint und entlasten mit der passenden Betriebsführungsstrategie das vorgelagerte Energiesystem. Sie sind eine wichtige Ergänzung für die Energiewende und schaffen bei geeigneter Regulatorik Anreize und Mitgestaltungsmöglichkeiten für Bürger:innen auf dem Weg zu einem klimaneutralen Gesamtenergiesystem und damit auch zu einem schnelleren Umstieg auf Erneuerbare«, erklärt Sebastian Flemming, wissenschaftlicher Projektleiter der Studie vom Fraunhofer IOSB-AST.


Weitere Informationen


Wissenschaftlicher Ansprechpartner

Sebastian Flemming
E-Mail: sebastian.flemming@iosb-ast.fraunhofer.de

 

Fraunhofer-Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Fraunhoferstraße 1
76131 Karlsruhe
Telefon: 0721 6091-0
Telefax: 0721 6091-413
E-Mail: info@iosb.fraunhofer.de
Internet: www.iosb.fraunhofer.de

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