Planung der synergetischen Verbindung von Jülicher Energiezellen – Anbindung heterogener Stadtquartiere
Laufzeit: 01.01.2025 - 31.12.2026
Damit die Energiewende in Deutschland gelingen kann, sind verschiedene Komponenten nötig. Einen vielversprechenden Beitrag können Energiezellen leisten. Sie sind als die technische Umsetzung lokaler Energiegemeinschaften (LEG) zu verstehen. Energiezellen helfen, Energieerzeugung und -verbrauch direkt vor Ort auszugleichen. So lassen sich Transportkosten reduzieren und Investitionen in neue Infrastruktur minimieren. Im Forschungsvorhaben Pre:JuCells plant das DLR-Institut für Solarforschung mit einem Konsortium die synergetische Verbindung von Energiezellen in Jülich.
Für die Wärmewende, also den Umstieg auf erneuerbare Wärmequellen, müssen viele Energiesysteme neu geplant werden. Der lokale Ansatz spielt dabei eine zentrale Rolle, da der Transport von Wärmeträgern aufwendig und teuer ist.
Urban Energy Units
Der erste Schritt beim Aufbau eines lokalen Wärme- oder sektorgekoppelten Energiesystems ist die Definition und Abgrenzung der Energiezellen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat mit der Idee der „Urban Energy Units“ (UEUs) eine Grundlage geschaffen. UEUs sind leicht zu identifizierende Minimaleinheiten, das heißt kleine Gebäudegruppen mit ähnlichem Energiebedarf. Diese Einheiten eignen sich für eine gemeinsame Energieversorgung, zum Beispiel durch ein Wärmenetz oder einzelne Wärmepumpen.
Das Projektteam entwickelt am Beispiel der Stadt Jülich eine Methode, wie das Zusammensetzen von Energiezellen aus UEUs ideal gestaltet werden kann. Dabei untersuchen die Projektbeteiligten, welche Kriterien die Qualität der Zellen beeinflussen. Zum Beispiel prüfen sie, ob ähnliche Gebäude mit vergleichbaren Wärmeanforderungen gemeinsam betrachtet werden sollten oder ob sich unterschiedliche Gebäudetypen besser ergänzen. Zudem bewertet das Projektteam, wie wichtig die Nähe zu Wärmequellen ist – wie zum neuen Rechenzentrum im Forschungszentrum Jülich und zum Brainergy Park mit seinem innovativen Nahwärmenetz. Ziel ist es, die begrenzte Menge erneuerbarer Wärmequellen optimal in das städtische Energiesystem zu integrieren.
Kompetenzen aus Jülich verbunden
Das Projekt Pre:JuCells verbindet die Kompetenz des Forschungszentrums Jülich in modellbasierter Optimierung, Simulation und Planung von Energiesystemen mit der praktischen Erfahrung und lokalen Verankerung der Stadtwerke Jülich. Zusätzlich fließen das innovative Energiesystem des Brainergy Park und die in den DLR-Instituten für Solarforschung und für Vernetzte Energiesysteme entwickelten Methoden für die großflächige Klassifizierung und Modellierung des Wärme- und Strombedarfs in Bestandsquartieren ein.
Jülicher Energiezellen
Skizzierung des Konzepts von Energiezellen und dem Austausch zwischen ihnen in Jülich.
Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung digitaler Werkzeuge. Diese sollen die Planung und den Betrieb von lokalen Energiegemeinschaften und ihrer technischen Umsetzung als Energiezellen ermöglichen. Das Institut für Solarforschung untersucht insbesondere, wie sich eine Stadt in lokale Energiezellen einteilen lässt. Außerdem prüft es, wie das Konzept dabei helfen kann, neue Wärmequellen bestmöglich für die zukünftige Wärmeversorgung zu nutzen.
Jülich als Beispiel für andere Städte und Gemeinden
Das Projekt PreJu:Cells und seine Ergebnisse sollen nicht nur die Stadt Jülich auf dem Weg in die Klimaneutralität begleiten, sondern als Beispielfall für andere Städte und Gemeinden aufzeigen, inwiefern Energiezellen oder LEGs für ihre Transformation hilfreich sein können. Denn die Jülicher Energiezellen repräsentieren einen großen Teil des deutschen und europäischen Gebäudebestands – mit Gewerbe, öffentlichen Gebäuden und Wohnvierteln. Wenn sich das zellulare Energiesystem für Jülich als vorteilhaft erweist, plant das Konsortium in einem Folgeprojekt die praktische Umsetzung des Energiesystems.
