Datenraum Energie: Digital vernetzte kommunale Wärmeplanung in Quartieren mit unterschiedlichen Siedlungstypologien
Bewilligte Summe: 1,3 Mio €
Projektträger: Projektträger Jülich für das BMWE
Start: 10/2023
Ende: 09/2026
Ausgangsituation
Kommunale Wärmeplanung als zentrales Werkzeug
Eine kommunale Wärmeplanung ist das zentrale Werkzeug, um die dringend benötigte Wärmewende innerhalb einer nachhaltigen Stadtentwicklung zu gestalten. Dabei müssen viele spezifische Aspekte berücksichtigt werden, da sich die Siedlungstypologien unterschiedlicher Quartiere in einem Stadtgebiet deutlich unterscheiden können. Zumal muss in vielen Städten, wie auch in Aachen, der Denkmalschutz für Denkmalbereiche, einzelne Gebäude oder Gebäudeelemente berücksichtigt werden.
Seitens des BMWE (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) wird die Notwendigkeit gesehen, dass das anstehende Gesetzgebungsverfahren zur kommunalen Wärmeplanung durch konkrete methodische Vorgaben/Empfehlungen flankiert werden muss. Diese gilt es in einem wissenschaftlich fundierten und alle betroffenen Akteure einbeziehenden Prozess zu entwickeln.
Daten als Grundlage
Die Wärmewende ist mit vielen organisatorischen, technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen verbunden. Nur wenn passende Lösungen für die unterschiedlichen Quartiere identifiziert werden, ist die Wärmewende mit der Beteiligung aller Akteure und Einwohner optimal umsetzbar.
Basis für die notwendigen Analysen sind Informationen, die aus unterschiedlichen Daten gewonnen werden. Diese Daten müssen strukturiert verfügbar sein und einer kontinuierlichen Fortschreibung unterliegen. Dabei ist die Datenverfügbarkeit und -qualität ein entscheidender Punkt, der in den heutigen Verwaltungsstrukturen nicht abgebildet werden kann. Die Stadtverwaltung, Energieversorger, Dienstleistungs- und Wohnungsunternehmen bzw. Immobilieneigentümer haben heute eigene Datenbestände, die alle unterschiedlich aufgebaut und nur zum Teil in digitaler Form verfügbar sind. Es handelt sich somit um getrennte Datensilos, die für integrale Sanierungsfahrpläne in Quartieren zusammengeführt werden müssen.
Ziele
Wärmeplanung als Teil des urbanen Datenraums
Die wesentliche Zielsetzung des Vorhabens ist es, die kommunale Wärmeplanung als Teil des urbanen Datenraums aufzubauen und mit der IKT- und Dateninfrastruktur der Smart City zu verbinden. Dadurch soll die Wärmewende in die Energiewende und den übergreifenden gesellschaftlichen Wandel zur Datengesellschaft integriert werden. Diese Umsetzung folgt den länderspezifischen Empfehlungen des Rates der Europäischen Union für Deutschland 2019/2020 und 2020/2021, die schwerpunktmäßig Investitionen in den ökologischen und digitalen Wandel vorsehen.
Dynamisierung und Fortschreibung der Wärmeplanung
Die aktuelle Wärmeplanung beschreibt lediglich ein Zielszenario und eine Wärmewendestrategie mit einer angedachten Fortschreibung alle fünf Jahre. AI-X Heat will die kommunale Wärmeplanung auf die nächste Ebene bringen, indem eine kontinuierliche Fortschreibung eingeführt und die Basis für eine automatisierte Fortschreibung mit Schnittstellen zu weiteren Aktivitäten geschaffen wird. Nur so können alle Akteure die Erfolge der Maßnahmen und die Erreichung der gesetzten Ziele kontrollieren. Auch eine transparente Kommunikation gegenüber den Einwohnern ist für die Akzeptanz aller notwendigen Maßnahmen bedeutend.
Die zeitliche Überlappung des AI-X Heat-Projektes mit der verpflichtenden Wärmeplanung bietet die einmalige Möglichkeit, die Daten in der für das Projekt notwendigen Form zu erheben und den Weg für die Dynamisierung der Betrachtung zu eröffnen. Dabei werden die in der Plattform zusammengeführten Daten kontinuierlich ergänzt und erweiterbar bleiben, sodass die Wärmeplanung über das Projekt hinaus in eine Energieplanung für die Stadt überführt werden kann.
Entwicklung einer offenen Plattform für urbane Energieversorgung
AI-X Heat legt damit einen Grundstein zur Entwicklung einer offenen Plattform, die sich in die von der EU geforderte Entwicklung von Datenräumen eingliedert. Das Projekt richtet sich nach den europäischen Vorgaben und der Datenstrategie der Bundesregierung, um Daten innovativ, verantwortungsvoll und gemeinwohlorientiert zu nutzen, das Zusammenleben zu verbessern und natürliche Ressourcen zu schützen. Ausgehend vom kommunalen Wärmeplan soll AI-X Heat im Bereich Energie voranschreiten und einen ersten regionalen Baustein mit einer offenen, interoperablen und standardisierten Plattform für ein weitergehendes Ökosystem in der urbanen Energieversorgung liefern.
Meilensteine
Auf Basis der neuen Datenstruktur werden vier bedeutende Resultate für die Wärmewende erzielt:
- Planung der Wärmenetze: Es wird eine Ausbauplanung der bestehenden Wärmenetze erstellt, die auch die Anforderungen des Denkmalschutzes berücksichtigt. Dadurch können Immobilienbesitzer und -nutzer frühzeitig planen, ob ein Anschluss an die städtische Wärmeversorgung möglich ist.
- Vorzugsgebiete für erneuerbare Energien: Es werden Gebiete ausgewiesen, die sich besonders gut für den Einsatz von Wärmepumpen, Solaranlagen und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eignen. Diese sollen die Wärmenetze ergänzen und effizient betrieben werden.
- Beispielplanung für Quartiere: Anhand der gewonnenen Daten wird eine Beispielplanung für zwei Stadtviertel mit unterschiedlicher Siedlungstypologie erstellt.
- Informations- und Visualisierungssystem: Es wird ein System entwickelt, das erste Informationen aus der neuen Plattform für verschiedene Akteure bereitstellt.
Das Projekt entwickelt die Plattformstruktur, integriert sie in die Verwaltungsstrukturen der Stadt und füllt sie mit den notwendigen kommunalen Daten. Zudem wird der Einsatz der Plattform für zwei Beispielquartiere demonstriert.
Projektpartner
Stadt Aachen
Die Stadt Aachen ist seit den frühen 90er Jahren im Bereich Klimaschutz aktiv. Sie trat 1992 dem Europäischen Klima-Bündnis bei und ist Mitglied im Konvent der Bürgermeister. Im Juli 2019 wurde in Aachen der Klimanotstand ausgerufen, wodurch die Politik eine Neuorientierung und Beschleunigung des städtischen Klimaschutzengagements forcierte. Ein integriertes Klimaschutzkonzept (IKSK) inklusive 70 Maßnahmen (bis 2025) wurde im August 2020 verabschiedet. Dieses wird, um der zwischenzeitlich durch Politik und Verwaltung angepassten und damit noch ambitionierteren Zielsetzung – Klimaneutralität 2030 – gerecht zu werden, aktuell fortgeschrieben.
In AI-X Heat stellt die Stadt Aachen die erforderlichen (fachabteilungsübergreifenden) Daten bereit, integriert die entsprechenden Planungsvereinbarungen und leitet das Projektkonsortium.
regio iT GmbH
Die regio iT ist ein kommunaler IT-Dienstleister für die Stadt und die Städteregion Aachen, die Stadt und den Kreis Gütersloh, die Stadt und den Kreis Siegburg, den Rhein-Sieg Kreis, den Oberbergischen Kreis sowie für die Kreise Heinsberg und Düren und deren Kommunen. Sie betreut zudem kommunale Unternehmen, Schulen sowie Energie- und Entsorgungsunternehmen. Aktuell beteiligt sich regio iT mit den Projekten ONCE, Smart City Lohmar sowie PlanQK an bundesweiten Projektkonsortien.
In AI-X Heat verantwortet die regio iT den Aufbau der Datenplattform sowie die Einbindung sämtlicher Konnektoren und die Entwicklung einer Visualisierungslösung.
RWTH Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik
Der Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik ist Teil des E.ON Energieforschungszentrums der RWTH Aachen und beschäftigt sich mit Fragestellungen aus dem Bereich der Gebäudeenergietechnik und dem Gebäude als Teil eines Stadtquartiers und dem übergeordneten Energiesystem. Im Team Digitale Energiequartiere steht die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Energie- und Kommunikationssystemen über vernetzte Anlagen bis hin zu Smarten Devices. Das Team erarbeitet die passenden digitalen Konzepte für komplexe und heterogene Energiesystemstrukturen. Diese Konzepte beinhalten Lösungen für diverse system- oder betriebsrelevante sowie nutzerorientierte Anwendungsfälle.
In AI-X Heat übernimmt der Lehrstuhl die Serviceentwicklungen für Projektanwendungen, die Konzeptentwicklung für denkmalgeschützte Gebäude sowie die Datenmodellierung.
heatbeat nrw GmbH
Das junge Unternehmen heatbeat ist ein Spin-Off aus dem Lehrstuhl für Gebäude- und Raum-klimatechnik der RWTH Aachen und bringt innovative Methoden zur Wärme- und Kältenetzsimulation in die Praxis. Neben dem Standort in Nürnberg wurde 2020 ein Tochterunternehmen (heatbeat nrw GmbH) in Aachen gegründet. Damit stärkt heatbeat die Innovationsfähigkeit zur Simulation und Optimierung von Quartiersenergiesystemen und Wärmenetzen und unterstützt damit die Energiewende im Rheinischen Revier. heatbeat arbeitet bereits erfolgreich im Projekt FunkSTA mit den Projektpartnern regio iT, RWTH und STAWAG zusammen.
In AI-X Heat übernimmt heatbeat die Analyse und Simulation von Fernwärmenetzausbauszenarien, zukünftiger Betriebsszenarien und dezentraler Energieversorger und Wärmenetzen.