Energieeffiziente Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese durch intelligente Systemvernetzung

Wir arbeiten an einem ganzheitlichen Konzept zur effizienten Energieversorgung „post2030“ für den Campus Lichtwiese. Im interdisziplinären Projekt EnEff:Stadt Campus Lichtwiese werden sowohl die elektrische Energieversorgung als auch der Wärme-und Kältebedarf der Universität betrachtet. Ein umfassendes Monitoring der Energieflüsse auf dem Campus bildet die Grundlage für eine grundlegende Modernisierungsstrategie.

Projektbeschreibung

Im Rahmen der ersten Projektphase bis 2018 wurden wesentliche Potentiale zur Erhöhung der Energieeffizienz und Senkung des Energiebedarfs evaluiert. Die hier betrachteten Maßnahmen wurden hinsichtlich ihrer realen baulichen und energietechnischen Entwicklungen bewertet. Auf Grundlage von verschiedenen Szenarien wurde ermittelt, welche zukünftigen Entwicklungen sich für die Aufgaben des elektrischen Netzes am Campus Lichtwiese ergeben werden und welche Auswirkungen diese auf den Netzbetrieb haben können. Der Campus ist aus einer Reihe von Gründen in besonderer Weise als Studienobjekt geeignet:

  • Eigentums- und planungsrechtliche Entität
  • Abgegrenzter Standort bzw. Bilanzraum
  • Hohe Nutzungsvielfalt (Büros, Labore, Hörsäle, Bibliotheken, Werkstätten, Sportstätten etc.)
  • Technische Gebäudeausstattungen aus dem Ur-Zustand
  • Eigene Energieerzeugung und Netze vorhanden

Teilprojekte der Phase II

Bauliche Maßnahmen

Zwei Umsetzungsmaßnahmen dienen als Beispiel für die Energiewende im Quartier: Einerseits soll die Effizienz der Wärmeversorgung erhöht werden, indem Abwärme aus dem universitätseigenen Hochleistungsrechner in die bestehende Fernwärmeversorgung eingebunden wird. Andererseits wird gezeigt, wie sich die Energieeffizienz der Wärmeübergabe in einem Institutsgebäude durch ein intelligentes Heizungssystem verbessern lässt, ohne dass die Gebäudehülle saniert werden muss.

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Digitaler Zwilling

Die Optimierung multimodaler Energiesysteme ist auf Grund der Vielzahl an Einflussgrößen komplex und erfordert daher eine hohe (Daten-)Transparenz sowie ein hohes Maß an Digitalisierung, um das reale System abbilden zu können. Für das Energiesystem des Campus Lichtwiese wird daher ein umfassendes Energiemonitoring aufgebaut sowie ein digitaler Zwilling des Energiesystems entwickelt.

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Fernwärme der 4. Generation

Zur Steigerung der Effizienz der Wärmeversorgung sollen die Systemtemperaturen im Fernwärmenetz abgesenkt werden. Dadurch können sowohl Verluste in der Erzeugung und im Netz reduziert, als auch die Effizienz der Einbindung erneuerbarer Energien und Abwärme erhöht werden. Anhand des Campus Lichtwiese soll das Potential der CO2-Emissionsreduktion solcher Maßnahmen im Bestand beispielhaft quantifiziert werden.

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Elektrischer Energiecampus

Die Anpassung des elektrischen Energienetzes an zukünftige Anforderungen, wie die Steigerung der Energieeffizienz und die Integration Erneuerbarer Energien, führt im Allgemeinen zu einem Anstieg leistungselektronischer Betriebsmittel im Stromnetz. Diese Betriebsmittel verhalten sich bedeutend anders gegenüber herkömmlichen im Stromnetz vorhandenen Betriebsmitteln. Eine Größe, die durch das veränderte Verhalten beeinflusst wird, ist die Spannungsqualität des Stromnetzes. Aus diesem Grund soll diese im Kontext der Energieeffizienz-steigernden Maßnahmen, die im Projekt erarbeitet werden, am Campus Lichtwiese näher untersucht werden.

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Energiekonzept post 2030

Für das „Energiekonzept post 2030“ werden die Ergebnisse der Teilprojekte von EnEff:Stadt Campus Lichtwiese zu einem umfassenden Entwurf des zukünftigen Energiesystems des Campus Lichtwiese der TU Darmstadt zusammengefasst. Das Leitziel ist die Realisierung der selbst gesteckten Reduktionsziele der CO2-Emissionen und des Energiebedarfs für Wärme, Kälte und elektrische Energie bis 2050. Ein wichtiger Schritt dabei ist die sukzessive Umstellung der aktuell fossilen Wärmeversorgung auf erneuerbare Energien.

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Phase I (Januar 2016 – Dezember 2018)

Ergebnisse von Phase I

In einer Broschüre sind die Handlungsempfehlungen der ersten Phase des Projekts zusammengefasst. Im Fokus standen die Entwicklung von Sanierungsstrategien für den Gebäudebestand, Thermische Netze, Modellierung der Energieversorgung, Potentiale des Einsatzes von Photovoltaik, Integration von E-Mobilität sowie die Auswirkung des Einsatzes von Wärmepumpen auf das elektrische Netz.

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Bild: EnEff Campus

Das Team

Im Projekt EnEff:Stadt Campus Lichtwiese forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Elektrotechnik, Maschinenbau, Architektur und Informatik interdisziplinär an der Energiewende im Quartier.

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