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TU Dortmund führt bei der Energiewende Städte und Landkreise zusammen

Die TU Dortmund führt mit gemeinsamen Forschungsprojekten der Fakultäten Elektrotechnik und Informationstechnik sowie der Raumplanung die Energiewende in Landkreisen und Städten zusammen. Fachübergreifend wird dies an zwei Projekten durchgeführt – den Planungen zum energieautarken Landkreis Ahrweiler sowie dem einjährigen Feldversuch zur Erforschung der sogenannten „Virtuellen Energiespeicherung in Städten“. Dieses Projekt startete jetzt in der Ruhrgebietskommune Herten und der Fichtelgebirgsstadt Wunsiedel.

Windräder_Energiewende

Der Feldversuch ist Teil des durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojektes „Die Stadt als Speicher“. In diesem wird untersucht, wie städtische Regionen zukünftig besser zur Energiewende beitragen können. Diese Forschung mit den beiden Städten ergänzt das zweite, ebenfalls vom Bund geförderte Projekt EnAHRgie. Bei ihm wird der Landkreis Ahrweiler begleitet, der bis zum Jahr 2030 energieautark werden will. Damit könnte sich die Gemeinde dann theoretisch aus dem bundesweiten Stromverbundnetz ausklinken.

Großer Bedarf an Stromspeichern

In Stadt und Land ergibt sich eine große Herausforderung der Energiewende zukünftig aus der stark schwankenden Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen wie Windenergie- und Fotovoltaik(PV)-Anlagen. Da sich Strom nur schwer speichern lässt, trotzdem aber zu jeder Zeit in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen muss, müssten zukünftig große Mengen an Stromspeichern wie Pumpspeicherwerke oder Batteriespeicher errichtet werden.

„Im Forschungsprojekt „Die Stadt als Speicher“ wird der Ansatz verfolgt, durch die Kopplung von Strom- und Wärmeversorgung bereits vielfach vorhandene Speicherpotenziale zu nutzen“, sagt Projektleiter Prof. Christian Rehtanz von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dortmund. Unter Leitung des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie3) der TU Dortmund wurde in den vergangenen zwei Jahren ein System entwickelt, mit dem sich sog. Flexibilitätsoptionen zielgerichtet nach der aktuellen Einspeisung erneuerbarer Energien betreiben lassen. Als Flexibilitätsoptionen werden elektrische Verbraucher und Erzeuger wie Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und Blockheizkraftwerke bezeichnet, deren Stromverbrauch bzw. Erzeugung sich zeitlich verschieben lassen. Diese lassen sich nun zielgerichtet steuern, so dass der Strom aus erneuerbaren Energien in städtischen Gebieten „gespeichert“ werden kann.

Feldversuch zur „Virtuellen Energiespeicherung in Städten“ startet

Unter Mitwirkung des Fraunhofer Instituts UMSICHT in Oberhausen, dem Lehrstuhl für Energiewirtschaft an der Universität Duisburg-Essen, der Robert Bosch GmbH, der Bittner+Krull Software GmbH sowie den Stadtwerken in Herten (NRW) und Wunsiedel (Bayern) beginnt nun der Feldversuch des Forschungsprojekts. Dabei werden drei Blockheizkraftwerke in einem Freizeitbad, einem Hallenbad und einem Nahwärmenetz sowie drei Wärmepumpen, eine Fotovoltaikanlage, ein großer Lithium-Ionen-Speicher und eine private Elektrospeicherheizung für ein Jahr zur Einspeicherung der PV- und Windeinspeisung verwendet. Dafür werden aktuelle Wetterprognosen genutzt, aus denen optimale Einsatzfahrpläne für die einzelnen Anlagen berechnet werden. Diese Fahrpläne werden durch das Internet an die Anlagen gesendet und vor Ort umgesetzt. Dabei können die Belastungen des Stromnetzes mit berücksichtigt werden, so dass der vieldiskutierte Leitungsausbau im Stromnetz auf langfristige Sicht reduziert werden kann.

Forschungspartner der Modellregion Ahrweiler: Fachgebiet Raumplanungs- und Umweltrecht und ie3-Institut der TU Dortmund

Gleichzeitig forscht das Team um Prof. Rehtanz aber auch in der Fläche, dort wo Strom aus regenerativen Quellen Gemeinden komplett versorgen kann oder sogar wo „grüner Strom“ über den örtlichen Bedarf hinaus erzeugt wird. Die Modellregion Ahrweiler in Rheinland-Pfalz will bis 2030 energieautark werden. Dabei sind technische Fragen zu lösen, etwa: Welche Windkraft-, Biogas- oder Fotovoltaik-Anlagen sind erforderlich, welche Kabel müssen zusätzlich verlegt, welche Netze verstärkt oder umgebaut werden. Darüber hinaus muss der Energieverbrauch prognostiziert werden mitsamt Änderungen im Verbrauch zum Beispiel durch mehr Elektroautos. Und schließlich soll das Projekt nachhaltig sein, also die Flächennutzung soll begrenzt und diese Form der regionalen Energiewende von der Bevölkerung akzeptiert werden. Das sind Themen, die ein Team um Prof. Klaus Joachim Grigoleit von der Fakultät Raumplanung der TU Dortmund bearbeitet.

Schließlich gilt es, die verschiedenen Aspekte der Energiewende – Autarkie und regenerative Erzeugung auf dem Land, Verbrauch und Speicher in der Stadt – zu einem Gesamtkonzept zusammenzuführen. „Das geht nur fakultätsübergreifend“, sagt Prof. Rehtanz. Weitere Fachbereiche für eine Zusammenarbeit in den Projekten hat er bereits angesprochen und – im Rahmen der UA Ruhr – die Universität Duisburg-Essen mit ins Boot geholt.
Das Thema „Stadt als Speicher“ wird nach Abschluss des einjährigen Feldversuchs ausgewertet. Danach können Empfehlungen gegeben werden, welche Rolle diese Form der Energiespeicherung für das Gelingen der Energiewende zukünftig spielen kann.