Smart trifft Power

Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in Städten. Tendenz steigend. Im urbanen Alltag wird viel Energie benötigt. Diese stammt oft aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe. Dadurch verursachen Städte heute 70 Prozent der globalen Treibhausgase und sind zu einem wichtigen Klimafaktor geworden. Neue Energielösungen müssen genau dieses Problem aufgreifen, um die urbane Umweltverschmutzung zu reduzieren und den Menschen ein gesundes Leben in der Stadt zu bieten. „Unsere Energiesysteme sind so konzipiert, dass sie jeweils nur eine Funktion zur selben Zeit erfüllen können. Durch einen integrierten Ansatz ist es aber möglich, ein viel effizienteres System zu entwickeln“, sagt Dr. Per Rosén, der ectogrid erfunden hat. „Ein Gebäude, das Energie zum Heizen benötigt, produziert gleichzeitig einen kalten Energiestrom und umgekehrt. ectogrid verbindet diese thermischen Energieströme und hilft den Nutzern gegenseitig voneinander zu profitieren.“ Das Ergebnis: Durch das gemeinsame Nutzen thermischer Energie reduzieren sich die Umweltauswirkungen beider Gebäude und ihre Energiekosten sinken.

Eine intelligente Energielösung für die Stadt 

ectogrid ist für moderne Städte konzipiert und wurde von schwedischen Fernwärme-Spezialisten und Experten für Wärmepumpen entwickelt. Die Smart Grid Technologie sorgt für die Interaktion im Netz. Dabei nutzt das Energiesystem jene thermischen Energieströme, die in modernen Städten täglich durch unser Handeln entstehen. Mit Hilfe eines hocheffizienten kalten Nahwärmenetzes verbindet es verschiedene Häuser innerhalb einer Stadt oder eines Quartiers, sammelt überschüssige Wärme- und Kälteenergie und gleicht diese selbständig zwischen den Gebäuden aus. Auch eine gesamte Stadt kann theoretisch in das Energiesystem integriert werden. Das smarte Cloudsystem nutzt darüber hinaus Algorithmen und Datenanalysen über Verbraucherverhalten, Jahreszeiten, Wetter oder Energiepreise, um die Energieverteilung und -speicherung optimal zu steuern. 

Die im Netz verbundenen Häuser verwenden Wärmepumpen und Kältemaschinen, die je nach Bedarf der Gebäude genutzt werden: Die Abwärme der Kälteanlagen dient zum Heizen und die Abkälte der Wärmepumpen zum Kühlen. In Verbindung mit Verteilnetzen und Speichern im Erdreich entsteht eine Art thermische Batterie, die den Kälte- und Wärmebedarf der angeschlossenen Gebäude intelligent ausbalanciert. Da das System mit derselben niedrigen Temperatur arbeitet wie seine Umgebung, geht kaum Energie bei der Verteilung verloren. Es benötigt nur dann externe Energie, wenn das Potenzial der thermischen Energieströme erschöpft ist. 

Entstehen Energieüberschüsse oder wird der Strom dringend für andere Zwecke benötigt – etwa zum Aufladen elektrischer Fahrzeuge – passt ectogrid selbständig die Systemtemperatur an den Bedarf an. ectogrid kann außerdem als hybride Lösung in bestehende Energiesysteme wie Erdgasnetze oder Fernwärme integriert werden: „Durch ectogrid ist es möglich, sowohl die Verschmutzung als auch den Energieverbrauch in Städten drastisch zu senken. Damit bekämpfen wir den Klimawandel und transformieren gleichzeitig den urbanen Energiemarkt“, erklärt Fredrik Rosenqvist, Head of Business Innovation und Miterfinder des neuen Energiesystems.

Leuchtturmprojekte in Lund

Wer sich ein eigenes Bild machen will, wie ectogrid künftig in der Praxis funktioniert, kann nach Lund fahren. In der schwedischen Stadt wird Innovation groß geschrieben, finden sich hier doch verschiedene Forschungs- und Wissenschaftsquartiere, die an die Bedürfnisse moderner Stadtentwicklung angepasst sind und die von dem neuen Energiesystem profitieren wollen. So beispielsweise der Wissenschaftspark Medicon Village, in dem das erste ectogrid der Welt installiert wird. Über 1.600 Menschen in 120 Organisationen arbeiten hier im Bereich Life Science. Jeder erwirtschaftete Überschuss wird in weitere Forschungs- und Innovationsvorhaben reinvestiert. Das gilt auch für das Geld, das die Betreiber durch die neue Lösung von E.ON einsparen. Bis 2020 dauern die unterschiedlichen Konstruktionsphasen im Medicon Village; insgesamt soll das Energiesystem zwölf Gebäude integrieren: „Für uns und unsere Mieter ist es wichtig, dass der ökologische Fußabdruck unserer Tätigkeiten so niedrig
wie möglich ist. ectogrid ist eine Innovation, die das widerspiegelt, was wir sein wollen – ein nachhaltiger und innovativer Forschungs- und Wissenschaftspark“, sagt Mats Leifland, CEO von Medicon Village.

Energetische Nachhaltigkeit ist auch einer der Grundsätze der Europäischen Spallationsquelle ESS in Lund, die dieses Jahr fertiggestellt wird. Die weltweit modernste Neutronenquelle, wie das Forschungszentrum Jülich sagt, soll komplett CO2-neutral sein. Dafür beziehe sie Strom aus Erneuerbaren Energien und die entstehende Abwärme werde in Lunds Fernwärmenetz eingespeist. Davon profitiert unter anderem das neue Quartier „Science Village Scandinavia“: „Der Kern unserer  Nachhaltigkeitsvision ist es, das ESS zu einer der effizientesten und nachhaltigsten Forschungseinrichtungen der Welt zu machen. Die Wahl eines innovativen Energiekonzepts wie ectogrid für den ESS Campus steht damit völlig im Einklang“, so Kent Hedin, Head of Conventional Facilities, ESS.

Markteinführung in Deutschland 

ectogrid begeistert aber nicht nur Menschen in Lund. Auch in Deutschland konnte E.ON mit dem Kälte- und Wärmenetz überzeugen. So hat kürzlich die Jury des Handelsblatt Energy Awards ectogrid als Top drei Technologie in der Kategorie Smart Infrastructure ausgezeichnet. E.ON führt derzeit die Technologie in den deutschen Markt ein. In Kooperation mit der RWTH Aachen setzt das Unternehmen eine vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Machbarkeitsstudie um. In einem Pilotprojekt sollen im Baden-Württembergischen Immendingen verschiedene Quartiere mit ectogrid miteinander vernetzt werden, um den Kälte- und Wärmebedarf der Gebäude lokal auszugleichen. Auf diese Weise werden die Quartiersnetze zu Plattformen für die Umsetzung der urbanen Energiewende –partizipativ und bürgernah.

Dieser Artikel ist im Original im Magazin "UmweltDialog" zum Thema "Dekarbonisierung" erschienen.