Sensorik für Entscheidungsverfahren bei der automatisierten Sektorenkopplung von Strom, Wärme und Verkehr im Quartier
SeKQuaSens³
In Zukunft werden Fahrzeuge Strom speichern und diesen in Quartieren zum Beispiel an Wärmepumpen abgeben
Bewohner von Quartieren sollen erneuerbare Energien zukünftig möglichst einfach, zeitgleich und CO₂-einsparend nutzen können. Deshalb untersuchen die SekQuaSens³-Projektteams, wie sich Energiemanagementsysteme auf Basis von künstlicher Intelligenz (KI) ganzheitlich – also auch unter Einbeziehung der Elektromobilität – optimieren lassen.
Energetisches Nachbarschaftsquartier Helleheide in Oldenburg
Für die Sektorenkopplung in zukünftigen Wohnquartieren entwickeln fünf DLR-Institute aus den Forschungsbereichen Energie und Verkehr im Projekt SekQuaSens³ mittels automatisierter Sensorik ein Leitkonzept für die Datenerfassung und -verarbeitung.
Die Energiewende findet immer mehr direkt vor Ort statt. Dabei wird erneuerbare Energie erzeugt und genutzt – zum Beispiel durch Photovoltaik (PV) auf Dächern in Gebäuden und Quartieren oder durch Windenergieanlagen im Außenbereich der Städte. Naturgemäß schwankt die Erzeugung abhängig vom Wetter und der Tageszeit. Gleichzeitig gibt es immer mehr technische Anlagen in Gebäuden und im Verkehr, die erneuerbaren Strom für Mobilität und Wärmeerzeugung brauchen. Um die Nutzung erneuerbarer Energien für Bewohner von Quartieren einfach und zeitgleich so CO2-einsparend wie möglich zu machen, werden in Zukunft Energiemanagementsysteme auf Basis von künstlicher Intelligenz (KI) ganze Quartiere ganzheitlich und unter Einbeziehung der Elektromobilität optimieren.
Im Projekt SekQuaSens³ (Sektorenkopplung im Quartier mit automatisierter Sensorik) entwickeln fünf DLR-Institute aus den Bereichen Energie und Verkehr ein Leitkonzept für die Datenerfassung und -verarbeitung. Diese Informationen werden mithilfe vernetzter Sensorik zur Kopplung der Sektoren Verkehr, Wärme und Strom ermittelt. Hierzu werden öffentlich verfügbare Geodaten von Gebäuden in Städten genutzt, um deren Wärmebedarf abzuleiten. Zusätzlich können die Daten durch automatisierte Messungen zum Beispiel mithilfe von Drohnen ergänzt werden, um etwa Fenster und Fassaden besser abzubilden. Die Mobilität wird durch Computersimulationen von einzelnen Haushalten modelliert. Hierdurch lassen sich sowohl Anwesenheitszeiten einzelner Bewohner im Gebäude abbilden, welche den Energiebedarf maßgeblich beeinflussen, als auch der Mobilitätsbedarf und im Falle der Elektromobilität auch den Strombedarf errechnen.
In Zukunft werden Fahrzeuge Strom speichern und diesen zu einem späteren Zeitpunkt im Quartier wieder abgeben. Durch den vergleichsweise großen Akku im Fahrzeug ergeben sich hier beachtliche Flexibilitäten für mehrere Haushalte pro Fahrzeug. Dabei wird die individuellen Mobilität beibehalten. Fahrzeuge werden ebenfalls Strom an Wärmepumpen abgeben. Diese sind ihrerseits flexibel im Strombedarf, da sie den Warmwasserbedarf im Gebäude für etwa einen Tag speichern können. Damit der Energiebedarf und die verbleibende Kapazität im Fahrzeug erfasst werden kann, rüsten die Forschenden exemplarisch ein Fahrzeug um.
Über einen bestehenden Kommunikationsstandard, wie er beispielweise auch bei der Überwachung von Lkw oder Bussen eingesetzt wird, werden Daten erfasst. Diese fließen gemeinsam mit den anderen Mess- Simulations- und aktuellen Wetterdaten für die Erzeugungsprognose in ein auf künstlicher Intelligenz-basiertes Quartier-Energie-Management-System (QEMS). Es berechnet die optimale Verteilung und Nutzung der Energie, sendet die entsprechenden Daten an die Gebäude und steuert die Technik automatisiert. Mithilfe von QEMS können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem abschätzen, wie ein optimiertes Energiemanagement maximal CO2-Emissionen einsparen und gleichzeitig wirtschaftlicher arbeiten kann.
Projekt SeKQuaSens³ – Sektorenkopplung im Quartier mit automatisierter Sensorik
