Senkung des Energieverbrauchs mittels digitaler Energienutzung

Damit Deutschland seine energie- und umweltpolitischen Ziele erreichen kann, müssen der Energieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen drastisch sinken. Einen wesentlichen Beitrag dazu will nun die Hochschule Landshut mit dem neuen Forschungsprojekt „DENU – Digitale Energienutzung zur Erhöhung der Energieeffizienz durch interaktive Vernetzung“ leisten. Sie entwickelt ein Energieeffizienz-Managementsystem zur Sektorenkopplung (d.h. zur Vernetzung der Sektoren Strom, Wärme, Kälte, usw.) in Anlehnung an den ISO Norm-Standard.

Es soll Unternehmen und Regionen als Werkzeug dienen und helfen, die geforderte Energiewende umzusetzen. Dazu wird in Echtzeit der Energie-und Ressourcenbedarf sowie das Angebot mehrerer Gebäudekomplexe in Niederbayern unter Berücksichtigung der Wetterprognosen miteinander vernetzt, um automatisiert bestehende Energieerzeugungs- und Verteilstrukturen effizienter zu nutzen und zu entlasten.

Basierend auf den identifizierten Maßnahmen und Handlungsempfehlungen untersuchen die Forschenden zudem, inwieweit langfristig möglichst 100 Prozent des Gesamtenergiebedarfs durch erneuerbare Energien abgedeckt werden kann. Prof. Dr. Diana Hehenberger-Risse, Projektleiterin an der Hochschule Landshut, ist überzeugt:

„Durch die ganzheitliche Betrachtung aller Faktoren können wir über 50 Prozent Primär-Energie einsparen.“ Am Projekt beteiligt sind drei Fakultäten der Hochschule Landshut sowie die Ingenieur-Unternehmen Sehlhoff und HPE. Darüber hinaus kooperiert die Hochschule Landshut im Projekt mit den Kommunen Bad Füssing, Markt Ruhstorf und Pocking, dem Energieversorger Stadtwerke Landshut sowie mit den Firmen Leipfinger-Bader und Wolf Heiztechnik.

Mehr Effizienz durch intelligente Steuerung der Gebäude

Um die Datenerfassung kümmert sich Prof. Dr. Stefan-Alexander Arlt aus der Fakultät Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen. Dazu werden Mess- und Steuerungsgeräte in verschiedenen Gebäudetypen installiert, z.B. in Hotels, Hallenbäder, Verwaltungs- und Fabrikgebäuden.

Prof. Dr. Markus Mock aus der Fakultät Informatik vernetzt die gemessenen Daten mit bereits bestehenden Energie- und Gebäudeeffizienz-Managementsystemen zu einem ganzheitlichen System. Diese Daten analysiert er unter Einsatz von Maschinellem Lernen und entwickelt Algorithmen, wie der Energieverbrauch durch die intelligente Steuerung der Gebäude gesenkt werden kann.

Weniger Energieverluste, Entlastung der Stromnetze

„Beispielsweise lassen sich bei schönem Wetter die Vorlauftemperaturen von Wärmeerzeugungsanlagen frühzeitig reduzieren“, erklärt Hehenberger-Risse, Professorin an der Fakultät Interdisziplinäre Studien und Koordinatorin, „oder es verringert sich der Kühlbedarf in Gebäuden, indem Jalousien automatisch für Schatten sorgen.“

Möglich sei auch, im Sommer die gespeicherte Energie aus der Photovoltaik zur Warmwasserbereitung zu nutzen und dafür während dieser Monate Nahwärmenetze abzuschalten, die mittels Blockheizkraftwerken oder Erneuerbare-Energien-Anlagen betrieben werden. Hierdurch lassen sich die Wärmenetzverluste (bis zu 60 Prozent) und damit den Energieträgereinsatz in den Sommermonaten deutlich reduzieren. Außerdem werden die Stromnetze entlastet, da der Überschuss-Strom, z.B. aus Photovoltaik-Anlagen, zur Wärmeerzeugung genutzt wird.

Ganzheitlicher Ansatz – konkrete Handlungsempfehlungen

Aus den gewonnenen Erkenntnissen entwickeln die Forschenden schließlich Maßnahmen und Handlungsempfehlungen, die dann in den Prototypen des neuen Managementsystems eingebettet werden. „Das Besondere daran ist der ganzheitliche und zeitaktuelle Ansatz sowie die Vernetzung verschiedener Energieabnehmer und die sektorenübergreifende Vernetzung“, erläutert Hehenberger-Risse.

Bisher gebe es zwar viele einzelne Energie- oder Umweltmanagement-Systeme, diese arbeiten jedoch oft mit Daten aus der Vergangenheit und betrachten keine Gesamtszenarien unter dem Aspekt der Sektorenkopplung. „Bei DENU vereinen wir das Know-how aus Informations-, Energie-, Umwelt, Ingenieurs- und Geoinformationswissenschaft“, so die Professorin.

Vorteile für Verbraucher, Energieversorger und öffentliche Hand

Sowohl Industrie als auch Energiewirtschaft und Kommunen könnten in Zukunft von dem neuen System profitieren. „Bisher nutzten weniger als 20 Prozent der Unternehmen ein professionelles Energiemanagement“, so Hehenberger-Risse, „trotz der gesetzlichen Pflicht setzen viele Firme keine Softwarelösung ein, sondern stellen die Verbrauchsdaten zeitaufwendig manuell mit Excel zusammen.“ Auch beim Thema Städtebau könne das System zum Einsatz kommen und als Planungsinstrument eine wichtige Rolle bei der energieeffizienten Stadtentwicklung führen.

Über das Projekt

Das Projekt „DENU – Digitale Energienutzung zur Erhöhung der Energieeffizienz durch interaktive Vernetzung“ läuft bis 2022. Die Projektleitung übernimmt Prof. Dr. Diana Hehenberger-Risse von der Hochschule Landshut; weitere Projektpartner sind das Technologiezentrum Energie, der Generalplaner Sehlhoff das Ingenieurbüro HPE, die Kommunen Bad Füssing, Markt Ruhstorf und Pocking, die Stadtwerke Landshut sowie die Firmen Leipfinger-Bader und Wolf Heiztechnik. Die Finanzierung des Projekts übernimmt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms. Die Gesamtsumme liegt bei über 1,4 Millionen Euro.