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Projekt »Flexgeber«: Demonstrationsprojekt zu Flexibilitätsoptionen im Gebäudesektor und Interaktion mit dem Energiesystem. © Foto Fraunhofer ISE

Projekt »Flexgeber« – Der Campus des Fraunhofer ISE wird energieeffizienter

Ob Kraftwerkspark in Kuwait oder Wasseraufbereitungsanlage in Afrika- Ergebnisse von Fraunhofer ISE- Forschungsprojekten werden oft weit entfernt von Freiburg in die Realität umgesetzt. Ganz anders beim Projekt »FlexGeber«: Ende 2018 rückten die Bagger an, um direkt auf dem Fraunhofer ISE- Gelände zwischen Elsässer Straße, Berliner Allee und Heidenhofstraße Gräben für neue Wärme- und Kälteleitungen auszuheben. Der Fraunhofer ISE-Campus ist eine von drei Case Studies in dem Demonstrationsprojekt, das sich um Flexibilitätsoptionen im Gebäudesektor und deren Interaktion mit dem Energiesystem dreht.

Wir wollen neuartige Wärme- und Kälteerzeugungstechnologien sowie neue Lösungen zur Steigerung und Qualitätssicherung der Energieeffizienz und zur Integration erneuerbarer Energien demonstrieren. Das heißt, wir gehen der Frage nach, wie Strom, Wärme und Kälte effizient genutzt und verknüpft werden können. Für Wohngebäude bzw. einzelne Gebäude gibt es bereits eine ganze Reihe von Projekten und Erkenntnissen. Im Kontext von FlexGeber interessieren uns jedoch größere Liegenschaften mit mehreren Gebäuden in den Sektoren Gewerbe,  Handel, Dienstleistungen (GHD) und Industrie. Diese Wirtschaftssektoren sind in Deutschland mit ihrem Strom- und Wärmebedarf für 35 Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Während im Strombereich der Anteil Erneuerbarer Energien ansteigt, gibt es im Bereich Wärme und Kälte (Gebäude, Industrieprozesse) kaum Fortschritte. Noch immer dominieren hier fossile Energieträger – Erdgas und Heizöl. Will Deutschland sein Ziel erreichen, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 bis 95 Prozent im Vergleich zu 1990 zu verringern, müssen GHD und Industrie also deutlich effizienter werden. Das heißt in erster Linie: Effizienzmaßnahmen in den Unternehmen umsetzen und Synergien durch Kopplung mit Erneuerbaren Energien schaffen. Zudem benötigen wir mehr Transparenz, eine intelligente Steuerung und neue Markt- und Betreibermodelle. Wie können die GHD und Industrieunternehmen in die Energiewirtschaft integriert werden, wenn sie vom Verbraucher zum Erzeuger von Strom und Wärme werden? Welche Schnittstellen sind nötig? Welche Markt- und Betreibermodelle sind technisch-ökonomisch und juristisch sinnvoll? Welchen Beitrag können die Sektoren GHD und Industrie für den Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland leisten?

Case Studies: Fraunhofer ISE, Taifun Tofu und Co.

Bis Ende 2019 werden wir in FlexGeber nicht nur verschiedene Gebäudetypen dahingehend analysieren, welchen Nutzen eine Flexibilitätserhöhung bringt, sondern in drei Case Studies auch das Potenzial für die Flexibilitätsbereitstellung demonstrieren. Wir untersuchen anhand der konkreten Beispiele, welche Investitionen in Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR-Technik), flexible Energiewandler und -speicher nötig sind, um die Flexibilität in den Gebäuden signifikant zu erhöhen.  Auf dem Campus des Fraunhofer ISE werden ein Wärme- und Kältering sowie ein weiterer Kältespeicher errichtet, um die Effizienz des Campus insgesamt zu erhöhen und die Versorgung einzelner Gebäude flexibler zu gestalten. Die bereits bestehende Kältetechnik wird dafür erweitert. Konkret betrifft das die Gebäude A – D sowie H und W östlich und die Gebäude I, K, L, N, Q und R westlich der Heidenhofstraße.

Verlauf der neuen Wärme- (rot) und Kälteleitungen (blau), des Bestands (gestrichelt) sowie der Standort der zu errichtenden Speicher auf dem ISE-Campus. © Foto Fraunhofer ISE
Verlauf der neuen Wärme- (rot) und Kälteleitungen (blau), des Bestands (gestrichelt) sowie der Standort der zu errichtenden Speicher auf dem Fraunhofer ISE-Campus. © Foto Fraunhofer ISE

Die Planungen für die Umbauten und Erweiterungen auf dem Fraunhofer ISE-Campus haben Ende 2017 begonnen, die Bauarbeiten sollen bis Sommer 2019 abgeschlossen sein. Zentrale Bestandteile des Gesamtkonzepts sind dabei ein großer Kaltwasserspeicher (500 m³), der so angepasst wird, dass er ein integraler Bestandteil des Kälterings zwischen den Gebäuden wird, sowie zwei neu zu errichtende Kältespeicher für niedrigere Temperaturen (2x 100 m³). Die Speicher sind essentiell für Lastverschiebungen auf dem Campus und damit für die Bereitstellung von Flexibilitäten für das Stromnetz. Des Weiteren werden die diversen Kälteerzeuger mit einer Gesamtleistung von derzeit rund 1,7 MWth sowie die Kapazitäten zur freien Kühlung (ca. 1,4 MWth), die auf dem Campus verteilt sind, in das Gesamtsystem eingebunden, um auch diese flexibel und auch effizienter betreiben zu können.

Die zwei Industriepartner, die als Case Studies im Projekt fungieren, sind die Freiburger Taifun Tofu GmbH und die Hermann Peter KG. Bei diesen Industriepartnern verantworten wir die wissenschaftliche Projektleitung und das Controlling.

Weitere Partner in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekt sind die ISE-Ausgründung ENIT Energy IT Systems GmbH, das Wuppertal Institut für Klima Umwelt Energie, das Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) und das Institut Wohnen und Umwelt GmbH (IWU). Gemeinsam wollen wir demonstrieren, welches Potenzial in den Gebäuden von GHD und Industrie steckt und wie man dieses möglichst effizient heben kann.

Noha Saad Hussein

Noha Saad Hussein

Dr. Noha Saad Hussein gehört zu den Flexgeber-Projektleitern am Fraunhofer ISE. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt in der Optimierung dezentraler Energiesysteme, insbesondere der Kopplung des Wärme- und Stromsektors und der Bewertung der Auswirkungen von Gebäudesanierungen auf dezentrale Energiesysteme.

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