Projekt 35500/42

Erschließung von ökonomischen und ökologischen Potenzialen der dezentralen Energiewende durch passgenaue Cloud-Lösungen für Unternehmen

Projektdurchführung

AMPEERS ENERGY GmbH
Nymphenburger Str. 107 a
80636 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des novellierten Klimaschutzgesetztes ist es, bis zum Jahr 2045 sektorübergreifend Treibhausgasneutralität zu erreichen. Damit das Ziel realisiert werden kann muss das Tempo bei der Dekarbonisierung des Gebäudesektors deutlich beschleunigt werden. Dieser ist mit rund 130 Millionen Tonnen CO2-Emissionen für rund 30 % der Emissionen in Deutschland verantwortlich und hat neben dem Verkehrsektor als einziger Sektor die gesteckten Klimaziele deutlich verfehlt. Aus technischer Sicht ist die Dekarbonisierung des Gebäudebestands machbar, allerdings sind die Umsetzungsvolumen derzeit noch zu gering. Deshalb ist es unerlässlich, dass neue Potenziale erschlossen werden, um den Mietern:innen und Vermietern:innen neue Anreize zu geben, damit diese vermehrt auf dezentrale Energiekonzepte aus Erneuerbaren Energien setzen.
Um die Energiewende im Gebäudebereich sowohl in der Strom- als auch in der Wärmeversorgung voranzubringen, gilt es, die bestehenden Hindernisse zu überwinden. Ziel des Vorhabens war daher die Erschließung von ökonomischen und ökologischen Potenzialen der dezentralen Energiewende durch passgenaue Cloud-Lösungen für Unternehmen, insbesondere für Immobilieneigentümer und Energiedienstleister. Das Projekt teilt sich deshalb in zwei Projektteile Mieterstrom und Energiemanagement auf.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZiel des ersten Projektteils war zunächst die Pilotierung von Software, um verschiedene Anwendungsfälle im Bereich Mieterstrom zu erproben und den Einsatz der Softwarelösung an realen Projekten zu testen. Nach erfolgreicher Pilotierung des Minimum Viable Product (MVP) sollte anschließend sukzessive über die Projektlaufzeit das Produkt in der Funktionalität verbessert und Funktionalitätsumfang erweitert, getestet sowie weitgehend automatisiert werden.
Folgende Teile wurden vorab als Teil des Projekts definiert:
- Die Pilotierung der bestehenden MVPs an realen Beispielprojekten
- Die Fehlerbehebung innerhalb dieses MVPs durch Programmierung
- Die sukzessive Weiterentwicklung und Erprobung der Lösung durch softwareseitige
Grundsätzlich wurde für sämtliche Arbeitschritte im Projektbereich 1 ein agiles Vorgehen im Rahmen der kundenzentrierten Produktentwicklung gewählt. Dies bedeutet im Konkreten, dass insbesondere in der Pilotierung, Fehlerbehebung und Weiterentwicklung kurzfristig auf neue Erkenntnisse & Marktanforderungen eingegangen wurde, was sicherstellte, dass die oben beschriebene Herausforderungen tatsächlich zielgerichtet gelöst werden können konnten. In der Softwareentwicklung selbst wurde dabei zudem auch die Methodik nach SCRUM angewandt.
Im Projektteil zwei soll die Quartiers-Energiemanagement-Software AE District Manager (Q-EMS) aufgesetzt, pilotiert & weiterentwickelt werden. Das Q-EMS trägt entscheidend dazu bei, das übergeordnete Ziel der Liegenschaft zu erreichen: Die wirtschaftliche Systemintegration lokaler Erneuerbarer Energien auf Liegenschaftsebene zur umweltfreundlichen, kostenneutralen Energieversorgung der Mieter und Mieterinnen.
Im Projekt wurden die notwendigen Kernfunktionen des Q-EMS implementiert. Diese beinhalten die Einbindung der verfügbaren Anlagen sowie grundlegende Steuerungs- und Monitoring-Funktionalitäten. Dies setzt sich dabei zusammen aus Konzeption, Umsetzung und Inbetriebnahme. Die Konzeptionsphase wird grundsätzlich mit der Finalisierung der Spezifikation des Piloten abgeschlossen.


Ergebnisse und Diskussion

Ziel des ersten Projektteils war zunächst die Pilotierung der Software, um verschiedene Anwendungsfälle zu erproben und den Einsatz der Softwarelösung an realen Projekten zu testen. Nach erfolgreicher Pilotierung des Minimum Viable Product (MVP) konnte anschließend sukzessive über die Projektlaufzeit das Produkt in der Funktionalität verbessert und Funktionalitätsumfang erweitert und getestet sowie weitgehend automatisiert werden.
Mieterstrom führt grundsätzlich zum Ausbau erneuerbarer Energien, da Immobilieneigentümer, infolge attraktiver Geschäftsmodelle, ungenutzte Dach- und Fassadenflächen für den Zubau erneuerbarer Energien nutzen. Dieser Prozess verläuft umso schneller, je attraktiver das Mieterstromangebot für Mieter (Mieterstrompreis) und Vermieter (Projektrendite) ist. Zudem eröffnet die effiziente Zusammenführung von lokaler Erzeugung und lokalem Verbrauch in Mietimmobilien weitere Potentiale mit großer Umweltrelevanz im Kontext der Sektorenkopplung. Durch den Einsatz von erneuerbaren Energien (insbesondere Photovoltaik) und effizienten sektorübergreifenden Technologien (Kraft-Wärme-Kopplung durch Blockheizkraftwerke, Betrieb von Wärmepumpen, Versorgung von Elektrofahrzeugen) können so insbesondere klimarelevante CO2-Emissionen vermieden werden. Qualitativ konnten alle Punkte erreicht wie oben beschrieben erreich werden.
Sozio-ökonomische Analyse von Mieterstromdaten: Da Mieterstromobjekte i.d.R. in großen Mehrfamilienhäusern im urbanen Raum umgesetzt werden, verfügt die Zielgruppe im Vergleich zum Bundesdurchschnitt über ein unterdurchschnittliches Einkommen. Dies kann einen Erklärungsansatz liefern, dass ökonomische Motivationen im Vordergrund stehen. Dies bestätigt jedoch auch, dass Mieterstrom ein effektives Mittel darstellt, die Energiewende im Urbanen Raum voranzutreiben und so Endkunden über wirtschaftliche Anreize von einem ökologischen Stromprodukt
Umweltwirkung: Die Umweltwirkung ergibt sich durch die Nutzung umweltfreundlicher Stromerzeugung im Vergleich zur Versorgung mit Netzstrom. Der durschnittliche Strommix im Jahr 2020 betrug 352 g CO2-Äqu/kWh. Die Daten wurden daraufhin intern weiter ausgewertet. Im Durschnitt können je Kundenanlage eine Autarkie (= Anteil ökologischer Lokalstrom) von 43% erreicht werden. Der durchschnittliche Mieterstromkunde:in verbraucht 2200 kWh p.a. Strom, woraus sich ein ökologischer Anteil von 946 kWh pro Jahr und Zählpunkt im Mieterstrom ergibt. Daraus ergibt sich eine durchschnittliche Einsparung von 332 kg CO2-Äquivalente.
In Projektteil 2 konnten wie geplant alle Funktionen umgesetzt werden. Das Ziel des Vorhabens von dem zweiten Projektteil war es, bestehende und neue Komponenten zu verbinden, um einen komplett neuen Ansatz von Energiemanagement im Gebäudebereich zu erproben und damit zur
wirtschaftlichen und ökologischen Systemintegration von Gebäuden und Quartieren im Energiesystem beizutragen. Im Pilotprojekt wurde dieses Ziel erreicht und viele Erkenntnisse zur nachfolgenden Weiterentwicklung bzw. Vereinfachung hinzu einem skalierbaren Ansatz gezogen.
Ökonomische Analyse: Eine detaillierte ökonomische Analyse über die Wirkungsweise im Piloten ist nur nach Regelbetrieb möglich und wird dort durchgeführt. Um jedoch die Wirkungsweisen im Projektumfang zu verstehen und wirtschaftlich wie ökologisch bewerten zu können, wurde der Betrieb des Energiesystems mit tatsächlichen Zeitreihen und gleicher Optimierungslogik im Projekt simuliert und bewertet. Es hat sich dabei gezeigt, dass der optimierte Betrieb durch einen Eigenverbrauch von lokal erzeugtem Strom eben nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll ist.
Umweltwirkung: Die positive Umweltwirkung des Piloten im Gesamten ergibt sich aus der Einsparung von CO2-Emissionen im Vergleich zum Status vor dem ganzheitlichen Modernisierungsobjekt. Diese ergeben sich aus der Strom- und Wärmeversorgung, welche vor Projektstart mit gasbasiert auf der Wärmeseite (Referenzwert: 200 g CO2/kWh) sowie stromseitig mit Netzstrom (Referenzwert: 260 g CO2/kWh) konventionell erfolgte. Durch das angestoßene Maßnahmenpaket auf der Anlagenseite (PV-Anlage, Wärmepumpe, Blockheizkraftwerk, Wärmespeicher, elektrischer Wärmeerzeuger für Spitzenlast) können die Emissionen in den Simulationsszenarien von 510 t CO2 p.a. um 397 t p.a. gesenkt werden. Durch den Einsatz der optimierten Betriebsführung kann dieser Wert um weitere 67 t p.a. gesenkt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Folgende Maßnahmen wurden u.a. getroffen:
• Produktvideos und öffentlichkeitswirksame Verbreitung:
• https://www.youtube.com/watch?v=vrwVDF-AFFA
• https://www.youtube.com/watch?v=tEKx9kBODag
•
• Vorträge
• Webinar Digital Talk:
? https://www.youtube.com/watch?v=1ngAy-w_FLw
• Weitere Vorträge auf Fachveranstaltungen
• Energieforen Leipzig (geplant)
• Veröffentlichungen im sozialen Netzwerk linked.in


Fazit

Im Gesamten kann das Projekt als sehr erfolgreich eingeordnet werden. Sowohl Projektteil 1 als auch Projektteil 2 wurden erfolgreich in der Projektlaufzeit und in der geplanten Qualität und Umfang bearbeitet und erfolgreich abgeschlossen. Allerdings handelt es sich bei beiden Projektteilen um Piloten und grundsätzliche Entwicklungen. Es muss somit sichergestellt werden, dass diese Entwicklungen weitergetrieben werden, um die abgezielte Umweltwirkung in der Breite zu erreichen, sodass die sektorübergreifende Energiewendewende im Gesamten durch die Entwicklungen in Deutschland und darüber hinaus positiv und signifikant vorangetrieben wird. Die Potenziale sind enorm!
Die Umweltwirkung wurde in beiden Projektteilen mit aktuellen Daten und teilweise Simulationen nachgewiesen, muss aber natürlich auch langfristig im Betrieb und in der Breite überwacht und ausgebaut werden. Hierbei ist insbesondere sicherzustellen, dass die Datengrundlage so erweitert wird, dass bauseitige und software-seitige Effekte erfasst und separat ausgewiesen werden können. Hierfür ist bereits eine wissenschaftliche Arbeit zur Ökobilanzierung der Umsetzungsprojekte (inkl. aller Maßnahmen) im Allgemeinen in
Arbeit. So kann dieser Prozess und die Aussagekraft noch weiter verbessert werden.
Ein weiteres Potenzial bietet die CO2-Optimierung. Während heute die Zielgröße von
Optimierungen i.d.R. primär wirtschaftlicher Natur sind, gilt es noch weiter CO2-getriebene
Optimierungsmodelle zu entwickeln und anzuwenden. Hierzu ist derzeit ein
Forschungsprojekt mit Anwendungspartnern aus der Wohnungswirtschaft in Planung.