Solarstrom vom Dach einer Siedlung fließt in Erdwärmepumpen und heizt die Häuser, überschüssige Energie wird gespeichert und treibt E-Autos der Anwohner an: Dies ist das Konzept des Projekts „EMSiQ – Sektorenübergreifendes Energiemanagement im intelligenten Bestandsquartier". Die Ruhr-Universität Bochum und das Wohnungsunternehmen Vonovia entwickeln das technische Konzept und implementieren es in einer Bochumer Wohnsiedlung aus den 1950er-Jahren. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Verbundprojekt im Rahmen des 8. Energieforschungsprogramms mit 2,9 Millionen Euro über vier Jahre.
Technische Herausforderungen
Das Projektteam adressiert mehrere zentrale Aufgaben: Die Umstellung auf erneuerbare Energien und der Ersatz der bestehenden Gaszentralheizungen stehen im Fokus. Parallel wird an einer technischen Lösung gearbeitet, die die Belastung des öffentlichen Stromnetzes minimiert. Die Anlagensteuerung soll Energieverbrauch und Kosten reduzieren. Ein weiteres Ziel ist die Begrenzung der finanziellen und baulichen Belastungen für die Mieterschaft.
Die technische Basis bildet die Kopplung verschiedener Energieerzeuger und -verbraucher. Das Konzept sieht Photovoltaikanlagen auf den Dächern vor. Der erzeugte Strom betreibt Wärmepumpen für die Gebäudeheizung. „Bei Verbrauchsspitzen an besonders kalten Wintertagen lassen sich Kraftwärmekopplungsanlagen zuschalten, die mit Gas oder perspektivisch auch mit Wasserstoff betrieben werden können", erklärt Dr. Philipp Spichartz vom Lehrstuhl Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik der Ruhr-Universität Bochum. Überschussstrom fließt in lokale Speicher, die aus recycelten E-Auto-Akkus bestehen können. Diese Energie steht dann für den Nachtbetrieb der Heizungen oder das Laden von E-Fahrzeugen zur Verfügung. „So entsteht und bleibt die Energie im Quartier und reduziert den Druck auf das öffentliche Stromnetz", sagt Projektleiter Prof. Dr. Constantinos Sourkounis.
Systemsteuerung und Wirtschaftlichkeit
Ein Quartier-Energiemanagement koordiniert die gekoppelten Anlagen, Verbraucher und Energieflüsse. Das System priorisiert die Nutzung lokaler Energiequellen wie der Photovoltaik-Erzeugung. Die Verbindung der Sektoren Strom, Wärme und Elektromobilität soll eine weitgehende Energieautonomie ermöglichen. Ein digitaler Zwilling der Siedlung unterstützt das Energiemanagement und reduziert den Bedarf an physischen Sensoren. Das Modell berechnet und prognostiziert Betriebsgrößen wie Raumtemperaturen und Energieverbräuche. Vonovia entwickelt parallel ein Wirtschaftlichkeitskonzept für eine warmmietenneutrale Umsetzung. Das Unternehmen nutzt dabei seine Erfahrung mit energetischen Modernisierungen, die zeitsparend und mit minimalen Einschränkungen durchgeführt werden.
