Werkzeuge für die Umgestaltung urbaner Energiesysteme

Im Zeitalter der Digitalisierung bestätigt sich zunehmend der Ausspruch »Daten sind das Öl des 21. Jahrhunderts«. Dies gilt auch für die detaillierte Planung und Modellierung der Transformation städtischer Energieversorgungssysteme hin zur Klimaneutralität. Aufgrund lizenzkostenfrei nutzbarer Geodaten wie OpenStreetMap aber auch zunehmend frei nutzbarer Geodaten der Landesbehörden hat in den vergangenen Jahren die Verfügbarkeit von Geodaten Forschung und Planung stark zugenommen. Gleichzeitig wächst mit der Verfügbarkeit der Daten die Anforderung, die oft in unterschiedlichen Formaten vorliegenden und sehr großen Datensätze effizient und flexibel zu handhaben.

Am Fraunhofer IEE wurde zu diesem Zweck ein PostgreSQL/PostGIS-Datenbanksystem für Daten mit Raumbezug etabliert, welches sowohl eine effiziente Ablage als auch Verrechnung der Daten ermöglicht. Als zentraler Baustein für die vorgelagerte Integration diverser Datensätze im städtischen Kontext wurde ein »angereichertes Gebäudemodell« erstellt, welches zahlreiche physikalische aber auch sozio-ökonomische Informationen zu jedem Wohngebäude bereitstellt. Das System stellt damit die Basis für zahlreiche Planungswerkzeuge für die Stadtmodellierung dar und ermöglicht eine detaillierte und effiziente Analyse komplexer Zusammenhänge.

Die Versorgungsaufgabe im urbanen Raum verändert sich gerade im Bereich der Wärmeversorung. Alte ineffiziente und emissionsreiche Wärmetechnologien müssen ersetzt werden durch innovative und effiziente Konzepte für effiziente Wärmenetze in Kombination mit Wärmepumpen. Doch dies geschieht nicht auf der grünen Wiese, sondern in einer gewachsenen Landschaft an Versorungsstrukturen. Oft existieren Gas-, Wärme- und Stromnetzinfrastrukturen gemeinsam in einem Versorgungsgebiet. Wie kann nun regional eine Transformation hin zu klimafreundlicher Technologie wirtschaftlich, versorgungssicher und zukunftsorient gestaltet werden?

Viele Aspekte spielen dabei eine Rolle. Quartiere bieten gute Möglichkeiten, neue Stadtteile nachhaltig zu gestalten. Ineffiziente alte Infrastrukturen müssen für die neue Versorgungsaufgabe fit gemacht werden. Neue Geschäftsmodelle werden benötigt, um den Prozess wirtschaftlich zu gestalten. All diese Entscheidungen können nicht mehr mit Zettel und Stift getroffen werden. Hier benötigt man Entscheidungshilfen. Diese sind erstens eine gute Datengrundlage und zweitens einfach zu bedienende Werkzeuge, die die Zukunft mit allen ihren Möglichkeiten abbilden können.

Diese Werkzeuge in Form von Softwaretools werden am Fraunhofer IEE entwickelt. Wir decken dabei verschiedene Einzelaspekte ab wie Quartiersplanung, Netzplanung oder Wirtschaftlichkeitsanalysen. Vorhande Softwaretools können individuell mit Daten und Informationen aus ihrer Region gefüttert und so jeder Fragestellung angepasst werden.