Wie können Wohngebäude und -quartiere für die Energiewende fit gemacht werden und einen Beitrag zur Netzstabilität und zur Systemintegration erneuerbarer Energien leisten?
Unter dieser Fragestellung erforschen und erproben das Borderstep Institut für Nachhaltigkeit und Innovation, die Berliner Energieagentur (BEA), die Dr. Riedel Automatisierungstechnik und das DAI-Labor der TU Berlin in zwei Berliner Wohnvierteln eine Kombination aus intelligenter Gebäudeautomatisierung, Power-to-Heat sowie Wärmespeichern.
Internet der Energie für die Schaufensterregion
Das Vorhaben ist ein Teilprojekt von Windnode, dem Schaufenster für Energie aus dem Nordosten Deutschlands. An dem Vorhaben beteiligen sich insgesamt 70 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft aus sechs Bundesländern. Gemeinsam wollen sie Lösungen entwickeln, wie die insbesondere in den ländlichen Regionen Nordostdeutschlands erzeugten und in Zukunft noch weiter ansteigenden Mengen Wind- und Solarstrom effizienter unter Einbeziehung neuer digitaler Technologien genutzt werden können. Auf diese Weise soll ein Internet der Energie entstehen, so die Vision der Partner.
Smartes Gebäudemanagement in Berlin
Das Teilprojekt zu Quartieren nutzt ein Smart-Building-Konzept, das in einer Wohnsiedlung im Prenzlauer Berg bereits umgesetzt wurde.
Ein digitales Quartiersmanagement ermittelt den Energieverbrauch in 224 Haushalten und passt die Energieerzeugung durch ein von der BEA betriebenes Blockheizkraftwerk flexibel daran an. Über einen Wohnraum-Manager (Smart-Building-Technologie) der Dr. Riedel Automatisierungstechnik können die Bewohner zum Beispiel ihre Wohnraumtemperaturenl steuern und ihren Verbrauch überprüfen.
Wenn der Wind ins Spiel kommt
Mit Windnode geht es noch einen Schritt weiter. Nun wird getestet, wie die Energieversorgung in dem Wohnquartier mit fluktuierendem Strom aus Windkraftanlagen möglichst effizient organisiert werden kann.
Wenn überschüssiger Windstrom im Stromnetz vorhanden ist, schaltet sich das BHKW aus. Die Bewohner beziehen dann regenerativen Windstrom. Gleichzeitig wird dieser Strom auch für die Warmwasserbereitung genutzt. Dazu erwärmen elektrische Heizelemente Wasser in einem Kessel. Nach dem Prinzip Tauchsieder wird so elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt (Power-to-Heat).
Darüber hinaus soll der Windstrom dafür eingesetzt werden, Warmwasser vorzuheizen und einen Wasserspeicher als zusätzlichen Puffer zu nutzen. Ist darüber hinaus immer noch ausreichend Windstrom im Netz, kann außerdem die Gebäudehülle leicht erwärmt und somit der Heizbedarf reduziert werden.
Kuschelig wohnen mit Erneuerbaren
In einem zweiten WindNODE-Projekt in Berlin-Schöneberg wird ein ähnliches Modell getestet. Hier wird Windstrom in über 34 zusammenhängenden Gebäuden der Genossenschaftliches Wohnen Berlin-Süd eG mit insgesamt 365 Wohnungen direkt genutzt und in Wärme umgewandelt. Das Quartier wird ebenfalls über ein modulierbares BHKW der BEA (48 kWel und 91 kWth) sowie eine Spitzenlastkesselanlage versorgt.
Anders als im Prenzlauer Berg steht im Schöneberger Wohnviertel eine weitere zusätzliche Power-to-Heat-Anlage zur Verfügung. So kann die Flexibilisierung der Energielasten mit Fokus auf Warmwasser-Speicherlösungen getestet werden.
Beide Projekte sollen beweisen, dass die Integration erneuerbaren Stroms in Wärmesysteme erfolgreich sein kann, wenn Windstrom direkt verbraucht und Warmwasserspeicher sowie Gebäudehüllen kurzfristig als Wärmepuffer zur Verfügung stehen.
