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Die deutschen Städte haben im Bereich Smart City noch großen Nachholbedarf: Das geht aus der Studie „Digitales Städteranking Deutschland 2018“ von Haselhorst Associates hervor, die Mitte Dezember in der Wirtschaftswoche erschienen ist. Demnach hat Hamburg digital momentan die Nase vorne – mit einem Digitalisierungsgrad von noch nicht einmal 40 Prozent. Bei der Untersuchung kommt allerdings auch heraus, dass mehr als die Hälfte der 394 getesteten deutschen Städte aktuell auf ein Ergebnis von maximal fünf Prozent kommt. „Das Thema Smart City wird besonders in den kleineren Kommunen massiv unterschätzt", sagt Arno Haselhorst, Geschäftsführer der Haselhorst Associates. Dort sei noch nicht angekommen, dass Themen wie die Energiewende oder Verkehrsprobleme digital entschärft werden könnten.
Die Unternehmensberatung untersuchte auch, ob die Kommunen über intelligente Strom-, Gas- und Wassernetze verfügen und welche Rolle smarte Speichertechnologien sowie eine intelligente Müllinfrastruktur spielen. Darmstadt wurde von Haselhorst Associates im Bereich „Smart Energy & Environment“ derzeit am besten bewertet. Dr. Luise Wolff-Hertwig ist Chefin des örtlichen Energieversorgers Entega. Für sie ist eine Umsetzung der Energiewende ohne eine digitale Infrastruktur nicht vorstellbar: „Die Digitalisierung sorgt überhaupt erst dafür, die Energiewende zu meistern“, erklärte sie gegenüber der Wirtschaftswoche.
Smarte Solartankstelle und Reallabor
Auch Dresden macht jetzt einen weiteren Schritt in Richtung Smart City: Sachsens Landeshauptstadt hat ab sofort ihren ersten Parkplatz für Elektromobile, auf dem die Fahrzeuge ausschließlich mit Solarenergie betankt werden. Der Parkplatz befindet sich in der Scharfenberger Straße und gehört zum Dresdner Elektrobildungs- und Technologiezentrum (EBZ). Vor Ort können ab sofort sechs Fahrzeuge mit dem erzeugten Strom einer Photovoltaikanlage geladen werden. Auch die LED-Beleuchtung des Parkplatzes mit insgesamt 48 Stellplätzen wird ausschließlich durch Solarenergie gespeist.
Hinter dem Dresdner Pilotprojekt stecken zwei lokale Unternehmen: Kiwigrid und Solarwatt haben den energieautarken Parkplatz gemeinsam mit dem EBZ entwickelt und umgesetzt. Herzstück der Anlage ist die intelligente Energiemanagement-Software des Energie-Startups Kiwigrid. Diese steuert die Solarwatt-Photovoltaikanlage so, dass die dezentral erzeugte Sonnenenergie im Idealfall den gesamten Strombedarf abdeckt. Der PV-Strom versorgt die Ladesäulen lastabhängig. Nur im Notfall zapft das System das öffentliche Stromnetz an. Auf ein Einspeisen der überflüssigen Sonnenenergie soll gar gänzlich verzichtet werden. Dafür wollen die Projektpartner nach und nach anliegende Gebäude in das Photovoltaik-System einbinden, die den Strom verwenden können, der nicht für die Betankung der Fahrzeuge und die Beleuchtung gebraucht wird.
„Parkplätze, die das Laden von Elektrofahrzeugen zu 100 Prozent aus Sonnenenergie ermöglichen, sind ein Baustein der intelligenten Stadt der Zukunft“, sagt Kiwigrid-Geschäftsführer Matthias Hertel. Für die Projektpartner ist die für das EBZ konzipierte Stellfläche aber noch weit mehr als nur ein Baustein für die Energiewende: Kiwigrid und Solarwatt nutzen den Parkplatz auch als Testfeld, um neue Technologie-Entwicklungen unter realen Bedingungen auszuprobieren.
E-Mobilität steht im Mittelpunkt
Solarwatt und Kiwigrid kooperieren bereits seit 2012. Die beiden Unternehmen haben gemeinsam den EnergyManager entwickelt. Das wichtige smarte Helferlein steuert die Energieflüsse in einem Privathaus oder einer Gewerbeeinheit so, dass ein Großteil des per PV-Anlage erzeugten Stroms auch tatsächlich im eigenen Stromkreislauf verwendet wird. „Für die heutige Energiewelt müssen effiziente Systeme geschaffen werden, die sich für den Kunden auch tatsächlich bemerkbar machen – nicht zuletzt auf dem eigenen Konto“, ist Neuhaus überzeugt. Die Kooperationspartner wollen zukünftig vermehrt die Elektromobilität in den Fokus ihrer Zusammenarbeit stellen, da die Fahrzeuge möglichst effizient in das häusliche Energiesystem integriert werden sollen.
Die Elektromobilität wird ein wichtiger Treiber für intelligente Photovoltaik-Systeme, davon sind die beiden Dresdner Unternehmen überzeugt. Schon heute fahren auf europäischen Straßen mehr als eine Million Elektrofahrzeuge – Tendenz steigend. Der EnergyManager integriert das intelligente Laden von Elektrofahrzeugen mit Solarstrom. Das System harmoniert bereits unter anderem mit den Ladesäulen von Keba, einem der größten Hersteller der Branche, der auch als OEM-Anbieter viele Firmen beliefert. An der sukzessiven Ausweitung der Konnektivität mit anderen Herstellern von E-Ladesäulen arbeiten Kiwigrid und Solarwatt gerade. Sie entwickeln eine offene Schnittstelle auf Basis der OCPP-Technologie (Open Charge Point Protocol). Diese hat sich in der Szene mittlerweile als Standard herauskristallisiert.
Möglichst viel Ökostrom
„Ein Energiemanagement-System sorgt für ein möglichst wirtschaftliches Laden des Elektrofahrzeugs“ – dies sei nämlich gar nicht so trivial, wie man es gemeinhin vermuten könnte, meint Stefan Peeck. Der Ingenieur ist bei Solarwatt für die Entwicklung des EnergyManagers zuständig. Der Ladezyklus eines gängigen Elektroautos startet laut Peeck bei einer dreiphasigen Schaltung an die PV-Anlage erst, wenn die Anlage mindestens 4,3 Kilowatt liefert – eine Restriktion, die in der Bevölkerung so gar nicht bekannt sei. „Eine durchschnittliche Anlage hat hierzulande aber nur eine Leistung von etwa sechs bis sieben Kilowattpeak“, gibt Peeck zu bedenken. Die Anlage müsse also quasi schon auf voller Leistung laufen, damit das Elektrofahrzeug überhaupt mit der Ladung beginnen könne.
Der Trend gehe aus diesem Grund wieder zu größeren Anlagen. „Ein intelligentes Management-System hilft hier sehr“, sagt Peeck. Ein Energiemanager sorgt dafür, dass das Elektrofahrzeug mit einem möglichst hohen Anteil an Ökostrom betankt wird. Der Ladezyklus startet beispielsweise erst dann, wenn die Photovoltaikanlage auch die entsprechende Leistung liefert – das ist simpel, aber effektiv. Über den EnergyManager sei darüber hinaus eine exakte Steuerung möglich, zu welchem Zeitpunkt das Fahrzeug wieder vollgeladen sein muss, betont Peeck. Und das Auto könne durch das System zukünftig sogar als zusätzlicher Energiespeicher genutzt werden – falls der bereits getankte Strom statt auf der Straße dann doch mal an anderer Stelle im eigenen Energiesystem benötigt wird.
Energiemanager als Basis für Smart Grids
Für Detlef Neuhaus spielt neben der Elektromobilität zukünftig auch das Zusammenspiel zwischen Photovoltaik-Anlage und öffentlichem Netz eine immer wichtigere Rolle. Denn: „Ein intelligentes Photovoltaiksystem in Verbindung mit dem öffentlichen Netz ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer umweltfreundlicheren Energie- und Verkehrswelt“, sagt der Solarwatt-Geschäftsführer. Seit 2017 kooperiert der Dresdner Photovoltaik-Systemanbieter deshalb zunehmend mit Energieversorgern und Stadtwerken – beispielsweise mit den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich in der Schweiz.
Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit steht dann ebenfalls der EnergyManager, denn das System kann neben der Funktion als Gehirn eines dezentralen Energiesystems beispielsweise auch als technische Basis für ein Smart Grid dienen. „Und das wird in Zukunft keine unerhebliche Rolle spielen“, ist sich Detlef Neuhaus sicher. Damit wird er mit Blick auf die Zukunft wohl recht behalten.
