Unter realen Bedingungen erforscht hier das Institut für Vernetzte Energiesysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), wie nachhaltige Energieversorgung praktisch funktionieren kann. „Es geht um sehr praktische Fragen“, sagt Heinke Meinen, Sprecher des Instituts. „Wie kann beispielsweise der vor Ort erzeugte Strom direkt an die Nachbarn verkauft werden? “Das Institut modelliert das Quartiers-Energiesystem und optimiert es hinsichtlich Größe und Betrieb. Parallel befassen sich weitere Projektbeteiligte mit einer digitalen Plattform für die lokale Energievermarktung.
Die mehr als 20 Projektbeteiligten nennen das Viertel auf dem Gelände eines ehemaligen Fliegerhorsts kurz ENaQ – Energetisches Nachbarschaftsquartier. Es ist ein Raum für viele innovative Ansätze. So hat das Institut vor Ort eine weitere Messstation ihres Wolkenkamera-Netzwerks Eye2Sky installiert. Damit lässt sich der Ertrag der zahlreichen Solaranlagen auf dem Gelände minutengenau vorhersagen und die Verteilung des Stroms noch präziser steuern. Eine andere Innovation widmet sich den Straßenlaternen. Hier wird getestet, ob sie parallel als Ladestationen für Pedelecs genutzt werden können. Ein weiterer Projektbeteiligter liefert die Software, damit auch die Abrechnung für den Strom aus der Lade-Laterne stimmt. „Was wir hier zuerst in der Theorie entwickelt haben, testen wir seit drei Jahren in der Praxis, damit dieses Modell auch für andere Wohngebiete genutzt werden kann. Für Bauträger und Städte ist das sehr interessant“, erklärt Meinen.
Forschung mit Praxisbezug – auch für die Wirtschaft
Das Institut für Vernetzte Energiesysteme ist Teil des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Es erforscht all jene Aspekte, die wichtig sind, damit die Energiewende zum Erfolg wird. Das Oldenburger Wohnquartier ist ein Beispiel dafür, wie praxisnah das ist. Für aktuelle Forschungsfragen sucht das Institut Kooperationspartner, häufig aus der Wirtschaft. So hat das Institut beispielsweise gemeinsam mit dem Unternehmen EWE Gasspeicher in Brandenburg getestet, ob sich Salzkavernen als Speicherort für Wasserstoff eignen. Die Ergebnisse der Forschungsprojekte stellt das Institut der Öffentlichkeit zur Verfügung, so dass auch andere Unternehmen sie nutzen können.
Bei dem Wasserstoffprojekt ging es nicht nur um das Testen der reinen Salzkaverne, sondern auch um die Frage, nachhaltigen Wasserstoff direkt vor Ort per Elektrolyse herzustellen. Hierfür modellierte das Institut die Stromnetze am Kavernenstandort und ermittelte Anforderungen und Betriebskonzepte, um die Kaverne bestmöglich in das vorhandene Energiesystem zu integrieren.
Die Analyse von Energiesystemen – die zentrale Aufgabe des Instituts – trägt dazu bei, diese Systeme optimal zu gestalten und ist somit zentral für das Gelingen der Energiewende. Damit die Analyse nicht nur theoretisch erfolgt, verfügt das Institut in Oldenburg über ein Emulationszentrum. Im Gegensatz zu einer Computersimulation, die immer nur Ergebnisse innerhalb der programmierten Parameter liefert, werden hier reale Tests im geschützten Raum eines Labors durchgeführt. So können Ladesäulen, Batteriespeicher oder Photovoltaik-Wechselrichter im Verbund mit einem kompletten Energiesystem getestet werden – ohne dass sie beim Austesten von Extremszenarien gleich das ganze Energiesystem einer Stadt oder sogar mehr lahmlegen.
Märkte und Menschen im Blick
Für die Energiewende ebenso bedeutsam ist noch ein ganz anderes „System“: das Zusammenspiel aller Akteure am Energiemarkt, von politischen Entscheider:innen über die Energielieferant:innen bis zu den Endnutzer:innen. Hierfür hat das Institut ein Simulationsmodell entwickelt. Es bildet das Verhalten der Akteure am Energiemarkt ab und unterstützt so bei der Gestaltung der passenden Rahmenbedingungen. Mit diesem Modell lassen sich beispielsweise die Auswirkungen neuer Strompreismodelle testen und fundierte Handlungsempfehlungen für Politik und Wirtschaft ableiten.
Ein Schlüssel zur Effizienz
Ein Thema, das sich in vielen Forschungsprojekten des Instituts findet, ist die Sektorenkopplung: die intelligente Verknüpfung von Verkehr, Wärme und Strom. „Jedes System funktioniert effizienter, wenn wir es ganzheitlich denken“, sagt Heinke Meinen. „Dann geht es um Fragen, wie wir das private Auto auch als Batteriespeicher und damit als Teil des Energiesystems nutzen. Eine andere Frage ist beispielsweise, wie wir die Wärme aus einem Brennstoffzellen-Auto als Wärmequelle ans Haus anschließen können.“ Das Wohnquartier in Oldenburg ist solch ein Ort, wo die Kopplung der verschiedenen Sektoren auch praktisch getestet wird.
Die Expertise der Forscher:innen ist längst auch international gefragt. So begleitet das Institut Marokko auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem, das verstärkt auf erneuerbare Energien sowie auf Wasserstoff und dessen Derivate setzt.
