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October 7, 2021
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Handbuch zur Entwicklung Erneuerbarer Dezentraler Energiesysteme

Vorwort: Wie schaffen Städte den Umstieg in die neue Energiewelt? 

Bundesr√§tin Simonetta Sommaruga lud zu Beginn des Jahrs 2021 einige f√ľr Energiefragen zust√§ndige Stadtr√§tinnen und Stadtr√§te zu sich, um mit ihnen die zuk√ľnftige kommunale W√§rmeversorgung mit Blick auf das Ziel von Netto-Null im Jahre 2050 zu besprechen. Den Reigen der Pr√§sentationen er√∂ff-nete der Vertreter einer Ostschweizer Stadt, der klarmachte, dass sie die bestehende Gasversorgung voll und ganz auf Biogas umstellen w√ľrde. Als zweiter meldete sich der Repr√§sentant einer Stadt am Genfer-see, welche bis 2050 ebenfalls v√∂llig auf Biogas umsteigen will.¬†

Biogaspotential Schweiz arg beschränkt 

Dumm nur, dass mit dem von diesen beiden St√§dten angemeldeten Bedarf das einheimische Biogaspo-tential bereits konsumiert war und f√ľr die anderen eingeladenen St√§dte mit der L√∂sung ‚ÄěBiogas aus schweizerischer Produktion‚Äú nicht mehr punkten konnten. Nur am Rande sei erw√§hnt, dass heute ein Grossteil der Biomasse zu gr√ľnem Strom umgewandelt wird, weil sich dies dank der KEV-Einspeise-verg√ľtung f√ľr die beteiligten √ľber 150 Landwirte besser rechnet als die Produktion von Biogas. Man muss auch davon ausgehen, dass l√§ngerfristig das sehr beschr√§nkt vorhandene Biogaspotential prim√§r f√ľr die versorgungskritische Verstromung w√§hrend der Wintermonate sowie die Befeuerung von Hoch-temperatur√∂fen in der Industrie zum Einsatz kommen wird und kaum mehr f√ľr das Heizen von Geb√§u-den mit Gasfeuerungen.¬†

Sp√§testens jetzt sollte es den f√ľr Energie und meist auch f√ľr Planung und Bau zust√§ndigen Stadtr√§tinnen und Stadtr√§ten d√§mmern: Das Erreichen der Netto-Null-Ziele auf der Ebene Stadt d√ľrfte kein leichter Spaziergang werden. Eine aktuelle Wegleitung daf√ľr findet sich im Weissbuch des SCCER ¬ęFuture Energy Efficent Buildings & Districts¬Ľ. In diesem Schweizer Kompetenzzentrum f√ľr Energieforschung wurde von 2013 bis Ende 2020 unter Leitung der Empa an der kommunalen Energiezukunft geforscht.¬†

Mehr erneuerbare Energien im städtischen Raum 

Die Forscherinnen und Forscher schlagen verschiedene M√∂glichkeiten f√ľr die st√§dtische Energieversor-gung vor. Zun√§chst sollen fossile Quellen f√ľr Heizung und K√ľhlung in den St√§dten m√∂glichst rasch ver-schwinden. Daf√ľr werden D√§cher und Fassaden in den St√§dten obligatorisch mit Solarpanels ausger√ľs-tet. Die technische Verbindung der einzelnen Anlagen wird mit Subventionen gef√∂rdert. Diese Verbindung ist f√ľr die Versorgungssicherheit und die Reduktion des Spitzenbedarfs zentral, weil sie ei-nen Ausgleich auf Quartierebene erm√∂glicht. Die Stadtverwaltungen garantieren schlanke Bewilligungs-verfahren und erstellen Masterpl√§ne f√ľr die Nutzung der Quartier-Energie.¬†

Pooling und Sharing ‚Äď die neuen Modeworte auch im Energiebereich¬†

Weil nicht alle Geb√§ude dieselben Potentiale f√ľr die Energieproduktion haben, erhalten Pooling- und Sharingkonzepte f√ľr Strom, Gas und W√§rme eine hohe Bedeutung. Die Quartier-Energie-Pl√§ne tragen dem Rechnung und halten die r√§umliche Verteilung von Produktion, Verbrauch und Speicher fix fest. Anreizsysteme helfen mit, den Eigenverbrauch auf Quartierebene zu maximieren und den ¬ęEnergie-Im-port¬Ľ von ausserhalb des Quartiers zu minimieren.¬†

Flexibilit√§t ‚Äď das neue Zauberwort¬†

Die Versorgungssicherheit der dezentralen, quartierorientierten Energiewelt wird mit Daten und Algo-rithmen digital unterst√ľtzt. So kann auch die Flexibilit√§t viel besser genutzt werden: Microgrids, De-mand-side Management (Nachfragesteuerung) und dezentrale Speicherung erm√∂glichen den Ausgleich auf den untersten Netzebenen. Dazu braucht es klare kommunale Rechtssysteme, Anreizelemente f√ľr Verbrauch und Speicherung und klare Regeln f√ľr den Zugang zu den √ľbergeordneten Netzebenen.¬†

Erneuerbare Kapazit√§t bereitstellen als zuk√ľnftiges Gesch√§ftsmodell¬†

Heute orientieren sich die Gesch√§ftsmodelle und Regulierungen im Energiesektor an der Menge gelie-ferter Energie in einem Jahr. Das zuk√ľnftige Netto-Null Energiesystem erlaubt aber nur noch den Bezug von erneuerbarer Energie. Das f√ľhrt zu einem grundlegenden Wandel der gesamten Regulierung, weil Horw, 8. April 2021 Seite 6 / 59¬†


die Grenzkosten der meisten Anlagen, welche erneuerbare Energie ins Energiesystem einspeisen, bei nahe null liegen. Es ist also egal, ob eine Windkraft- oder Solaranlage gerade Strom Elektrizit√§t produ-ziert oder nicht: Es kostet fast genau gleich viel. Trotzdem muss das erneuerbare Energiesystem zu je-dem Zeitpunkt gen√ľgend Energie bereitstellen, um die Versorgungssicherheit zu garantieren. Und mit ¬ęzu jedem Zeitpunkt¬Ľ ist auch der Zeitpunkt des ¬ęPeaks¬Ľ gemeint, also des h√∂chsten Strombedarfs. Das ist beispielsweise ein eiskalter, windstiller Winterabend. Auch dann muss die Versorgungssicherheit ga-rantiert sein. Die hat dann allerdings einen hohen Preis.¬†

Doch an anderen Tagen und Stunden steht erneuerbare Energie im √úberfluss, also beinahe gratis, zur Verf√ľgung. Die Gesch√§ftsmodelle der Energieversorger*innen, aber auch die Vorgaben f√ľr Verbrau-cher*innen und Immobilen-Investor*innen m√ľssen dies k√ľnftig ber√ľcksichtigen. Konkret: Die Regula-rien m√ľssen umgeschrieben werden, vom Strommarktdesign √ľber die Speichervorgaben bis hin zu den Bau- und Planungsvorschriften: Die Kapazit√§t, auch Leistung genannt, wird zu einer wesentlichen Schl√ľsselgr√∂sse im Energiesektor. Die rasche Anpassung von Tarifen, Produkten und Vorschriften an die Eigenschaften erneuerbarer Energiesysteme wird die energetische Transformation beschleunigen.¬†

Cooling ‚Äď eine neue Dimension in Zeiten des Klimawandels¬†

Die Forscherinnen und Forscher des SCCER halten fest, dass in den vergangenen 40 Jahren sehr viel zur Reduktion des W√§rmebedarfs im Geb√§ude getan wurde. Nun sei es an der Zeit, sich vermehrt mit der K√ľhlung von Geb√§uden und Quartieren auseinandersetzen. W√§hrend den k√ľnftig immer zahlreicheren und heisseren Sommertagen werden wir uns k√ľhle Wohnungen und keine Hitze-Inseln im Quartier w√ľn-schen. Dazu braucht es Gr√ľnfl√§chen und kleinere Parks und auch eine durchdachte Anordnung der Ge-b√§ude im Quartier, damit der Wind die aufgeheizte Luft wegtragen und am Abend die ersehnte Nacht-k√ľhle bringen kann.¬†

Wasserstoff und synthetische Gase als wesentliche Puffer 

√úber drei Viertel der Schweizer Bev√∂lkerung lebt bereits in einer st√§dtischen Umgebung. Die St√§dte sollten deshalb gemeinsam eine massgeschneiderte Klima- und Energiepolitik entwickeln. Diese sollte nicht auf Biogas-Illusionen basieren, sondern umfassend alle Herausforderungen von Quartier-Energie-planung, √ľber Effizienz, Sharing, Flexibilit√§t bis hin zur St√§dteplanung angehen. Das SCCER FEEBD macht dazu kluge Vorschl√§ge.¬†

Vielleicht wird sich bei den Stadtr√§tinnen und Stadtr√§ten beim Lesen dieser Empfehlungen auch die Power-to-X-Frage stellen. Damit k√∂nnte der im Sommer grossfl√§chig produzierte √ľbersch√ľssige Strom aus erneuerbaren Energien als Wasserstoff oder in anderer fl√ľssiger und gasf√∂rmiger Form f√ľr den Win-ter gespeichert werden. So k√∂nnten die St√§dte als Besitzer eines Grossteils unseres Gasnetzes miteinan-der diskutieren, ob durch diese R√∂hren in 20 Jahren nicht mehr Erdgas, sondern gr√ľner Wasserstoff fliessen k√∂nnte. Dieser teils im Inland und teils in S√ľdspanien oder Marokko produzierte gr√ľne Wasser-stoff k√∂nnte ein Teil der der kommunalen Energiezukunft sein.¬†

Mehr zu den Ergebnissen dieses Forschungsprogramms findet sich hier: https://www.sccer-feebd.ch/white-paper-sccer-feebd/

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Dr. Walter Steinmann 

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