Praxistest
Arbeitspaket 13

Wie lassen sich die Ergebnisse in die Praxis umsetzen?

Zusammen mit Stadtwerken, Kommunen und Bürgern werden aus wissenschaftlichen Analysen allgemeingültige Konzepte zur Umsetzung der Energiewende entwickelt. Die gesammelten Erfahrungen können anderen Praxisakteuren, Kommunen und ganzen Regionen als Vorlage für die Gestaltung der Energiewende dienen.

Ein zentraler Baustein von ENavi ist die praktische Erprobung und Reflexion gewonnener wissenschaftlicher Erkenntnisse in Reallaboren, Fallstudien und Modellregionen. Entscheidend ist beim Praxistest die Mitwirkung der Stadtwerke, Kommunen und Bürgerinnen und Bürger. Es soll dem regionalen Aspekt der Energiewende Rechnung getragen werden und die Akteure vor Ort einbezogen werden. Aus verschiedenen Umsetzungsbeispielen heraus sollen mit Hilfe der Praxispartner aus Arbeitspaket 13 und den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ENavi die Erfahrungen bei der Implementierung verschiedener Ansätze zur Umsetzung der Energiewende rückgekoppelt und reflektiert. Die gesammelten Erfahrungen bilden die Basis für Konzepte in weiteren Regionen.

Zu den Konzepten zählen beispielsweise die intelligente Vernetzung von Erzeugung und Verbrauch zur Teilnahme am Strommarkt über ein sogenanntes FlexCockpit und Marktoptimierer, sowie die optimierte Vermarktung von Flexibilität auf dem Strommarkt. Ein HeatCockpit ermöglicht Wärmebedarfsprognosen. Außerdem werden die Transformationserfahrungen der Energiewende aus den Modellregionen Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg und Berlin/Brandenburg aufbereitet und in Reallaboren erprobt.

Reallabore

Mit fünf großen Fallstudien wird in den Reallaboren getestet, wie der erfolgreiche Umstieg auf erneuerbare Energien vor Ort technisch, ökonomisch, sozial, ökologisch und rechtlich gestaltet werden kann. In den ersten drei Projektjahren soll so die reale Umsetzung der Energiewende mit Praxispartnern erprobt werden. Neben der technischen Umsetzung des Zusammenspiels verschiedener Energiesystemsektoren soll insbesondere auch die Ausrichtung auf eine effiziente Automatisierung zukunftsfähig weiterentwickelt werden. In der Auftaktphase beteiligen sich Regionen in Mecklenburg-Vorpommern, sowie drei Stadtwerke an dem Praxistest: Bietigheim-Bissingen (Baden-Württemberg), Heidelberg (Baden-Württemberg) und Rosenheim (Bayern).

Seitdem unsere Arbeit als Reallabor wissenschaftlich fundierter ist, gehen wir einen großen Schritt hin zum Verständnis dessen, was bei Veränderungen in Regionalentwicklungsprozessen zwischen den Akteuren geschieht. Sorgen und Hoffnungen der Bürger und Zwänge der Regionalentwickler werden gegenseitig erkannt und akzeptiert. Durch das Einbeziehen der Wissenschaft auf Augenhöhe verlaufen die Implementierungsprozesse unaufgeregter und damit ergebnisorientierter.

Prof. Udo Onnen-Weber, Hochschule Wismar

Die Stadtwerke Heidelberg engagieren sich mit einem praxisorientierten Ansatz, der gleichermaßen erzeugungs-, wie verbraucherseitige Flexibilisierungsmaßnahmen einbezieht. Geplant sind hierbei mehrere Teilprojekte, etwa durch den flexiblen Einsatz von Biomethananlagen und durch die Nutzung und Speicherung von Stromerzeugungsüberschüssen in Power-to-Heat-Anlagen im Sinne der Sektorenkopplung. In Zusammenarbeit der Partner KISTERS AG, SiPE GmbH und VSE AG wird die die Optimierungs- und Integrationsplattform „SekOptima“ entwickelt. Die Teilsysteme von SekOptima wurden bereits entwickelt, zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem integriert und anhand des Reallabors der Stadtwerke Heidelberg in einen kontinuierlichen Demonstrationsbetrieb überführt. Die Plattform ermöglicht eine markt- und systemdienliche, sektorübergreifende Flexibilitätsbewirtschaftung des KWK-Nahwärme-Systems des Reallabors der Stadtwerke unter Berücksichtigung einer nutzerspezifischen Wärmeprognose, des technischen Flexibilitätspotentials und marktgetriebener Preissignale.

Es werden mögliche Flexibilitätsoptionen von technischen Anlagen, wie Blockheizkraftwerken oder Power-to-Heat-Anlagen, anhand des angeschlossenen Wärmespeichers bestimmt. Diese Berechnung ist Voraussetzung für den nachgeschalteten Optimierungskern der Kisters AG. Die FlexCockpit-Berechnungen haben das Ziel, genügend Reserven für die lokale Wärmeversorgung vorzuhalten, während der Optimierungskern die Anteile für eine Vermarktung am Strommarkt bestimmt. Es gibt Datenschnittstellen zum HeatCockpit sowie zu dem kaufmännisch orientierten Optimierungskern.

Ansprechpartner: Simon Process Engineering GmbH, VSE AG, Kisters AG

Das HeatCockpit erstellt Wärmebedarfsprognosen auf der Basis des historischen Verlaufs des Wärmebedarfs und der örtlichen Wetterprognose. Das Ergebnis ist eine möglichst fein aufgelöste Zeitreihe für den prognostizierten Wärmebedarf, der sich auf ein Objekt wie ein Einfamilienhaus oder auf ein gesamtes Wohngebiet beziehen kann. Es besteht eine Datenverbindung zum FlexCockpit sowie diverse Importschnittstellen.

Ansprechpartner: Simon Process Engineering GmbH, VSE AG, Kisters AG

Die regionalen Energieversorgungskonzepte werden unter Berücksichtigung von Technologien zur Sektorenkopplung untersucht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt die Erstellung von Energiekonzepten für die jeweiligen Modellregionen, die die Verfügbarkeit von Energieträgern, die Möglichkeiten zur Sektorkopplung und Speicherung sowie die Analyse der bestehenden Infrastrukturen und Optionen zum Ausbau der Infrastrukturen beinhalten. Ziel ist es, das Angebot an und die Nachfrage nach Energie in jeweiligen Modellregionen auszugleichen. Auf Grundlage dieser Analyse werden bereits Vorbereitungen zur Bildung von Cluster vergleichbarer Regionen hinsichtlich der Energieversorgungsstrukturen getroffen. Diese sollen im weiteren Projektverlauf zu einer Übertragbarkeit von Ergebnissen genutzt werden. Die Analyse identifiziert beteiligte Akteure und definiert die jeweilige Aufgabenbeschreibung unter Berücksichtigung relevanter Rahmenbedingungen. Für beteiligte Akteure werden Anreizsysteme bzw. Geschäftsmodelle zur Finanzierung der ermittelten Versorgungsstrukturen entwickelt. Dies umfasst auch eine Analyse und ggf. Vorschläge für die Anpassung der jeweiligen Anreizsysteme. Dabei erfolgt eine enge Zusammenarbeit mit allen Fallstudien sowie mit dem Arbeitspaket 4 Rechtssicheres Gelingen.

Ansprechpartner: Becker Büttner Held Consulting AG

Ziel ist die Implementierung und Evaluierung regionaler Energieversorgungskonzepte unter kommunaler Beteiligung oder kommunaler Trägerschaft mit hoher lokaler Akzeptanz, sowie die Entwicklung integrierter Energieleitstrategien mit dem Fokus auf Sektorenkopplung und Speicherung. Dazu werden zwei regionale Ansätze verfolgt:

  • Nordwestmecklenburg (NWM): Akzeptanz/ Akzeptabilität durch die Erarbeitung von Zielvisionen sowie eines Wärmeversorgungs- und Verteilungskonzeptes unter Leitung einer lokalen Arbeitsgruppe zur Daseinsvorsorge.
  • Elde-Quellgebiet: Akzeptanz/ Akzeptabilität durch die Erweiterung von Nahmobilitätsangeboten und durch kommunale Energieerzeugungsanlagenanlagen.

Wissenschaftspartner (theoretisches Transformationswissen) und wichtige Akteure aus den Regionen (praktisches Transformationswissen) kooperieren transdisziplinär, um gemeinsam Wissen zu generieren, das eine weitere und von breiten Teilen der Gesellschaft mitgetragene Systemtransformation des Energiesektors im ländlichen Raum ermöglicht. In den Modellregionen werden gemeinsam mit den Akteuren Szenarien entwickelt und implementiert. Gemeinsam mit den wissenschaftlichen Partnern werden die Transformationsstrategien auf ihre Akzeptabilität und Akzeptanz überprüft und weiterentwickelt. Ergebnis sind Methoden und Verfahren, die wissenschaftlich fundiert, praktisch erprobt und damit sozial robust sind.

Ansprechpartner: Kompetenzzentrum ländliche Mobilität in der Forschungs GmbH Wismar (Prof. Udo Onnen-Weber, +49 171 4865011), Landkreis Nordwestmecklenburg, Stabsstelle Wirtschaftsförderung, Regionalentwicklung und Planen

Das KMGNE (Kolleg für Management und Gestaltung nachhaltiger Entwicklung gGmbH ) begleitet wissenschaftlich- methodisch die Modellregion Mecklenburg mit den Reallaboren Elde-Quellgebiet und Nordwestmecklenburg und untersucht damit verschiedene Typen von Reallaboren und ihre Funktionsweise als Katalysator für die regionale Energiewende.

  • Untersuchung des selbstorganisierten Transformationsprozesses in den ReallaborenÜber welche Interventionsmöglichkeiten und Kommunikationsformate wird ein gemeinsames Verständnis für gewünschte Transformationen erreicht? Wie kann eine gemeinsame Zielvision formuliert werden? Ansatz des Erzählens (Narration)
  • Analyse Struktur und Rollen in den Reallaboren:Reallabore werden gemeinsam von Praxis und Wissenschaft gebildet. Welche Kompetenzen und Methoden sind notwendig, um Reallabore gemeinsam zu etablieren (Ko-designen)? Wie kann man das Wissen aus der Praxis und der Theorie zusammenbringen? Wie kann daraus eine Handlungsanleitung für eine erfolgreiche (Energie-) Wende produziert werden?
  • Große Transformation: Sie bezeichnet den fundamentalen Wandel des soziokulturellen Systems, um ein gutes zukünftiges Leben für die Menschen auf der Erde zu sichern. Der notwendige gemeinsam verstandene offene Suchprozess nach Transformation setzt sich zusammen aus der Struktur des Suchens (= Reallabor) und dem Prozess des Suchens (= Realexperiment).

Ansprechpartner: Dr. Joachim Borner, Kolleg für Management und Gestaltung nachhaltiger Entwicklung gGmbH, +49 030 29 367 941

Modellregionen

Aus den Modellregionen (z. B. Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg und Berlin / Brandenburg) wird zusammengetragen, welche Erfahrungen aus realen Transformationsprozessen im Kontext der Energiewende bereits vorliegen und für die Gestaltung zukünftiger Prozesse verwertet werden können.

Im Projektjahr 2017 wurden Transformationserfahrungen aus den Modellregionen aufbereitet. Dadurch wird das Systemverständnis in Bezug auf die Region verbessert. Förderliche und hemmende Rahmenbedingungen werden identifiziert. Dies können sowohl technische und infrastrukturelle Maßnahmen sein als aber auch das Setzen politischer Rahmenbedingungen und institutionell, kulturell oder gesellschaftlich getriebene Aktivitäten. Die zentralen Akteure und Akteursnetzwerke werden identifiziert, ihre Erfahrungen aus Transformationsprozessen und Reallaboren aufbereitet sowie Entscheidungsstrukturen und -motive versucht nachzuvollziehen.

In den beiden anschließenden Projektjahren 2018 und 2019 erfolgt die Aufbereitung der Ergebnisse und Einspeisung in die anderen Arbeitspakete, um einen konkreten räumlichen Kontext herzustellen. Hypothesen, Zwischenergebnisse und Fragestellungen aus den anderen Arbeitspaketen werden im spezifischen Untersuchungsraum validiert. Besonderes Augenmerk gilt hier der Analyse des Einflusses regionaler Rahmenbedingungen für die Umsetzung zentraler Elemente der Energiewende.

Im dritten Projektjahr werden die Ergebnisse der vorhergehenden Arbeitsschritte in regionalspezifische RoadsMaps überführt. Sie enthalten Hinweise auf die zu involvierenden Stakeholder als auch auf die zu ergreifenden Maßnahmen.

Soweit möglich sollen bereits im dritten Projektjahr Reallabore initiiert werden, die aus den Überlegungen zu den RoadsMaps abgeleitet werden. Ihre eigentliche Umsetzung und Durchführung ist für die Folgejahre avisiert. Zum Schritt der Initiierung gehört die Konzeption von erfolgsversprechenden Nischeninnovationen und Interventionsansätzen sowie die Initialisierung entsprechender methodischer Konzepte.

Die Modellregionen tragen somit dazu bei, die Ergebnisse aus den wissenschaftlichen Untersuchungen in räumlichen Einheiten konkret abzubilden und im Querverbund zwischen globalem Markt (Preissignalen) hin zu individuellen technischen Komponenten darzustellen. Sie sind selbst Keimzellen für neue Erkenntnisse bezüglich der Wirkung von Interventionen (etwa in Feldexperimenten ausgehend vom Bestand installierter Infrastrukturen bei Haushalten und Unternehmen oder in Reallaboren), die sich nur in Fallstudien im räumlichen Kontext erschließen lassen. Die Analyse von Interventionen über verschiedene Modellregionen hinweg ermöglicht ein besseres Verständnis der Erfolgsfaktoren von Transformation und Integration und stellt für den gesamten Untersuchungsansatz damit einen erheblichen Mehrwert dar.

Ansprechpartner Reallabore

Prof. Dr. Michael Rodi

Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V. (IKEM), lsrodi@uni-greifswald.de

  • Leiter Arbeitspaket 4 Rechtssicheres Gelingen
  • Leiter Arbeitspaket 13 Praxistest

Ansprechpartner Modellregionen

Prof. Dr. Manfred Fischedick

Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH (Wuppertal Institut, +49 202 2492 12, manfred.fischedick@wupperinst.org

  • Leiter Arbeitspaket 13 Modellregionen

Publikationen aus Arbeitspaket 13

Mehr Unterstützung für Entscheidungsträger in der Energiebranche

Es braucht viele kleine Schritte, um eine Innovationen von auf den Markt zu bringen. Häufig scheitern neue Technologien aufgrund zu wenig öffentlicher Fördergelder. In diesem Paper wird ein System vorgestellt, das Verantwortlichen dabei helfen soll, geeignete Forschungs- und Entwicklungsanträge zu identifizieren und damit ausreichend zu unterstützen. (Text auf Englisch)

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Technische und soziale Veränderungen des Energiesystems

Das Energiesystem ist heute durch eine hohe Dynamik und einem Zwang der Veränderung gekennzeichnet. Die Studie des „Wuppertaler Instituts für Klima, Umwelt und Energie“ erforscht den Einfluss der Digitalisierung auf die Energiewende. Der Fokus liegt dabei auf den technischen und sozialen Veränderungen.

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