FAE-R

 

FUBIC All Electricity - Realization: Demonstrationsprojekt für die strombasierte Wärmewende im Technologiequartier

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In Berlin Steglitz erfolgt bis 2024 der Umbau eines ehemaligen Krankenhaus-Areals zu einem Technologiequartier namens FUBIC (Business and Innovation Center next to Freie Universität Berlin) mit ca. 1.000 Arbeitsplätzen. Dieses Bauvorhaben wird wissenschaftlich durch das Verbundvorhaben FAE-R begleitet, indem ein innovatives Nur-Strom-Energiesystem mit intelligentem Energiemanagementsystem konzipiert und realisiert wird.

 

Ziel des Projekts ist die Errichtung eines deutschlandweit ersten Demonstrators für ein emissionsfreies Nur-Strom-Energiesystem im Nichtwohnquartier. Durch das Projekt sollen langfristig wirtschaftlich tragfähige Geschäfts- und Betreibermodelle entwickelt und somit eine Blaupause zur Umsetzung der strombasierten Wärmewende geschaffen werden. Neben holistischen Planungs- und Betriebsansätzen soll ein cloudbasiertes Energiemanagementsystem entwickelt werden, welches die Mieter*innen aktiv partizipieren lässt.

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Ganzheitlichkeit und Nachhaltigkeit werden bei FAE-R großgeschrieben

Das Vorhaben schließt an das BMWK-Förderprojekt „FAE - FUBIC: All-Electricity für Technologiequartiere" an und realisiert das dort entwickelte Nur-Strom-Konzept. Dazu begleitet das Forschungsprojekt aktiv den laufenden Bauprozess. Eine zentrale Projektherausforderung besteht darin, nicht nur technisch sinnvolle Lösungen auf dem Weg zum klimaneutralen Quartier zu entwickeln, sondern diese auch wirtschaftlich tragfähig, gesellschaftlich akzeptabel und unter Integration des regulatorischen Rahmens zu gestalten. Diese Vielfältigkeit der Herausforderung spiegelt sich auch im Projektkonsortium wider. Es besteht aus der Berliner Landesgesellschaft WISTA Management GmbH (WISTA), welche das FUBIC betreiben wird, dem Gebäudeautomations-Start-Up aedifion GmbH, der Freien Universität Berlin (FU Berlin), der Blockheizkraftwerksträger- und Betreibergesellschaft Berlin mbH (BTB) sowie dem Lehrstuhl für Gebäude und Raumklimatechnik der RWTH Aachen. Das Projektkonsortium unterstützt die Elektrifizierung des Wärmsektors auf Quartiersebene durch folgende Beiträge:

• Technische Realisierung des deutschlandweit ersten strombasierten, emissionsfreien Energiesystems für Technologiequartiere.
• Entwicklung eines wirtschaftlichen sowie partizipatorischen Rahmens und eines langfristigen Geschäftsmodells, welches auch nach der Beendigung der Förderphase eine wirtschaftlich tragfähige Energieversorgung der Nutzenden ermöglicht.
• Schaffung einer Blaupause für die Realisierung von Nur-Strom-Systemen mit Sicherung der Multiplikationsfähigkeit.

Entwicklung und Durchführung eines integralen Bauprozesses für das Energiesystem für den Umbau des Gebäudebestandes im Quartier.

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Nutzerpartizipation und -akzeptanz als Bestandteil eines innovativen Cloud-EMS

Innerhalb von FAE-R wird ein innovatives Energiemanagementsystem entwickelt, welches aus der Cloud heraus das FUBIC betreiben wird. Dies ist eine besondere technische Herausforderung, da das Energiesystem des FUBIC ein höchst komplexes Verbundsystem darstellt (s. Abbildung 4). Durch die Kopplung rein strombasierter Systeme (Batterie, Photovoltaikanlage, Elektro-Auto-Ladesäulen) mit der Wärme- und Kälteversorgung des Quartiers (reversible Wärmepumpe, Eisspeicher, thermische Speicher) entstehen nichtlineare Zusammenhänge, die durch optimierungsbasierte Betriebskonzepte erfasst werden können. Eine weitere Herausforderung liegt darin, dass Wärme- und Kältebedarfe durch den Laborbetrieb gleichzeitig vorliegen können. Auch hier optimiert das cloudbasierte Energiemanagementsystem die Anlagentechnik mit dem Ziel minimaler Betriebskosten und CO₂-Verursachung ohne Einbußen für den Nutzerkomfort. Durch den Einsatz rein strombasierter Komponenten ergibt sich eine hohe Spitzenlast, die das übergeordnete Netz belasten kann. Um dies zu verhindern, wird der Betrieb einer Batterie durch das cloudbasierte Energiemanagementsystem optimiert. Hierbei wird sowohl der Eigenverbrauch aus der Photovoltaikanlage maximiert sowie Spitzenlastglättung betrieben, sodass das übergeordnete Netz entlastet wird. Damit trägt das FAE-Projekt zu einer netzdienlichen Wärmewende bei.

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FUBIC als Blaupause für die strombasierte Wärmewende und den Planungsprozess auf Quartiersebene

Mit Hilfe des Forschungsprojekts sollen nicht allein für das FUBIC geltende Erkenntnisse gewonnen werden. Vielmehr soll eine Blaupause für die strombasierte Wärmewende auf Quartiersebene geschaffen werden. Um dies zu realisieren, begleitet das Forschungsvorhaben den realen Planungsprozess und wird aktiv in Entscheidungsprozesse eingebunden. Angestrebt wird hierbei die Entwicklung und Umsetzung eines integralen Planungsansatzes, der alle Gewerke vereint. Eine Transformation des Wärmesektors hin zu einem rein strombasierten System bedingt ein Umdenken in traditionellen Planungsstrukturen, da dadurch neue Schnittstellen zwischen Gewerken geschaffen werden. Ein Beispiel dafür ist die Planung der Stromversorgung und der Heiz-, Lüftungs- sowie Kühltechnik.

Neben dem idealen Planungsprozess für die strombasierte Wärmewende soll innerhalb des Forschungsprojekts auch eine Blaupause für einen regulatorischen Rahmen erarbeitet werden, der den wirtschaftlichen Betrieb des Nur-Strom-Systems ermöglicht. Derzeit beeinflussen regulatorische Vorgaben die Wirtschaftlichkeit technisch möglicher Konzepte immens. Innerhalb des FAE-R-Projekts sollen daher regulatorische Stellschrauben identifiziert werden, deren Lockerung oder Anpassung die Wirtschaftlichkeit des angestrebten Konzepts unterstützen würden. Ein Beispiel ist hierbei die steuer- und umlagenbehaftete Zusammensetzung des Strompreises oder die Integration zeitvarianter Stromtarife und deren Potenzial.

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