Tools zur Planung von Energiesystemen im Quartier
Die Planung von Quartiersenergiesystemen ist aufgrund der Vielzahl von technischen, ökonomischen und politischen Abhängigkeiten komplex und vielschichtig. Neue Planungstools unterstützen Planungsprozess in verschiedenen Projektphasen.
Das richtige Tool für die richtige Fragestellung
Bei der Planung von Energieversorgungssystemen für Quartiere kommt es zu vielschichtigen Fragestellungen, welche technische, wirtschaftliche und sozial-ökologische Themen umfassen können. Nicht jedes Tool ist für jede Fragestellung geeignet. Vielmehr sind die meisten Tools für ein spezifisches Anwendungsfeld entwickelt worden und liefern nur für bestimmte Fragestellungen ausreichend detaillierte Antworten. Aus diesem Grund ist die Wahl des geeigneten Tools entscheidend.
Welche Planungstools gibt es für Quartiere?
Für die energetische Quartiersplanung kommen zum einen Tools zur Berechnung von Bedarfen und Lastprofilen zum Einsatz. Oftmals handelt es sich hierbei um komplexe Softwarepakete für die energetische Gebäudesimulation. Mit diesen können der Wärmebedarf eines Gebäudes abhängig von einer Vielzahl von Gebäude- und Nutzerparametern abgeschätzt werden. Bei der Planung von Wärmenetzen kommen außerdem Tools zur Simulation von thermischen Netzen zum Einsatz. Ziel der Simulation ist häufig die Auslegung des Wärmenetzes, das heißt die Ermittlung von optimalen Rohrquerschnitten. Alternativ sind aber auch die Abschätzung des späteren Betriebsverhaltens Gegenstand von Wärmenetzsimulationen. Mithilfe von Simulationen kann beispielsweise geprüft werden, wie ausfallsicher ein Wärmenetz ist, welchen Grad der Redundanz ein Netz aufweist und viele weitere Fragestellungen. Für die Auslegung von Erzeuger- und Speicherkapazitäten kommen darüber hinaus Optimierungs- oder Simulationssoftware zum Einsatz, die es erlaubt, die Energieerzeugung in einer Energiezentrale, Heizzentrale oder Kältezentrale abzubilden. Hieraus können Rückschlüsse auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems oder die Laufzeiten von einzelnen Erzeugeranlagen gezogen werden, um so die Planung von neuen Systemen oder die Erweiterung bestehender Versorgungssysteme zu optimieren. Einige Tools für Quartiersenergiesysteme sind in Tabelle 1 aufgeführt. Bei vielen Tools handelt es sich um Software-Werkzeuge, die im akademischen Bereich ihren Ursprung haben.
| Tool | Eigenschaften | Komplexität | Open-source / proprietär |
|---|---|---|---|
| Rambøll model | Excel-basiertes Berechnungsmodell mit einfacher Eingabemaske. | Gering | Open-source |
| COWI Varmeatlas | Excel-basiertes Berechnungsmodell mit geringer Benutzerfreundlichkeit. Vorteil des Tools ist, dass mehrere Systeme gleichzeitig berechnet und analysiert werden können. Geringe Detailtiefe auf Wärmenetzebene. | Medium | Proprietär |
| RETScreen | Excel-basiertes Berechnungsmodell. Hoher Aufwand bei Definition des Systems und aller Eingabeparameter. | Medium | Open-source |
| DEEM | Excel-basiertes Berechnungsmodell. Sehr umfangreiche Eingabemaske mit vielen Parametern. Vorteilhaft ist die holistische Analyse, welche auch gesellschaftliche Faktoren mitberücksichtigt, wie z. B. die Anzahl neu geschaffener Arbeitsplätze oder die Erhöhung von Steuereinnahmen. | Gering | Open-source |
| Balmorel | GAMS-Optimierungsmodell mit hoher Komplexität in den notwendigen Eingabeparametern sowie Berechnungsmodellen. Nicht geeignet zur Analyse einer einzelnen Quartierslösung, sondern für die Auswirkung und das Zusammenspiel des Quartierssystems mit dem angrenzenden regionalen Energiesystem. | Hoch | Open-source |
| District Energy Concept Advisor | Benutzer können Gebäude aus einer Datenbank auswählen, verschiedene Technologien berücksichtigen und unterschiedliche Systemkonfigurationen berechnen und analysieren. | Medium | Proprietär |
| nPro | Bedarfsprofile können für unterschiedliche Gebäudetypen erzeugt werden, Wärmenetze können analysiert und berechnet werden. Ein Berechnungsmodul erlaubt die Optimierung der Anlagenkonfiguration und Dimensionierung. | Medium | Proprietär |
Quellen
- Plan4DE Literature Review, IEA DHC Annex XI: Literature Review. 2015.
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