Verfahren zur Optimierung der energieträgerübergreifenden Versorgung in Stadtquartieren

Bei der Transformation der Energiesysteme auf dem Weg zu einer nachhaltigen Versorgung fällt der Betrachtung des Sektors der privaten Haushalte aufgrund seiner hohen Energieverbräuche einerseits, sowie der Umsetzungshürden auf-grund der in der Regel kleinteiligen, dezentralen Maßnahmen anderseits eine Schlüsselrolle zu. Heute verfügbare Technologien können in diesem Sektor einen Beitrag dazu leisten, den Anteil regenerativer Energien bei der gemeinsa-men Versorgung mit Strom und Wärme zu erhöhen und so die Energie- und Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen.Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Verfahren zur Erstellung von energieträ-gerübergreifenden Energiekonzepten zu entwickeln, welches ökonomisch opti-male Auslegungen von dezentralen Energiewandlungsanlagen und Wärmenet-zen für Stadtquartiere bestimmt. Dazu werden Gas-, Pellet- und Hackschnitzel-heizungen, Wärmepumpen, Blockheizkraftwerke, Solarthermie- und Photovol-taikanlagen sowie Speichersysteme berücksichtigt und dem zu deckenden Be-darf an Wärme und Elektrizität gegenübergestellt. Ergänzt wird die Betrachtung durch den Einbezug thermischer Sanierungsmaßnahmen und des regulatorischen Rahmens. In einem gemischt-ganzzahligen linearen Optimierungsprogramm wird zunächst die Versorgung einzelner Objekte betrachtet und schließlich über ein Zerlegungsverfahren ein vollständiges Stadtquartier optimiert. Die berechne-ten, wirtschaftlich optimalen Lösungen werden mit Hilfe von Ökobilanzdaten-banken hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen bewertet.Das entwickelte Verfahren wird für die Optimierung eines realen Bestandsquar-tiers mit 74 Objekten angewendet. Für vertiefende Analysen steht ein syntheti-sches Quartier mit 22 Objekten zur Verfügung. Bei der Versorgung von Einzel-gebäuden mit Wärme werden, in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur, Gashei-zungen oder Wärmepumpen in allen untersuchten Fällen einer Pelletheizung vorgezogen. Nahwärmenetze, basierend auf einer mit Biomasse befeuerten Heizzentrale,erreichen