Leuchtturmprojekt „EnStadt:Pfaff“ erforscht und demonstriert innovative Technologien für klimaneutrale Stadtquartiere

Heute Auftaktveranstaltung im Großen Ratssaal

Das Pfaff-Quartier in Kaiserslautern wird zum bundesweiten Leuchtturm für eine integrierte, zukunftsweisende Planung und Umsetzung klimaneutraler Quartiere als wichtige Bausteine für sogenannte Smart Cities. Wo 150 Jahre lang Nähmaschinen produziert wurden, finden künftig Gesundheits- und Technologieunternehmen sowie Arbeitnehmer und Bewohner ein attraktives und nachhaltiges Arbeits- und Lebensumfeld in zen­trumsnaher Lage. Für eine zukunftsweisende Quartiersentwicklung nach neuestem wissenschaftlichem Stand sorgt das Leuchtturmprojekt EnStadt:Pfaff, in dem neun Partner innovative Technologien entwickeln, demonstrieren und optimieren. EnStadt:Pfaff ist eines von sechs Projekten, die gemeinsam von den Bundesministerien für Wirtschaft und Energie sowie für Bildung und Forschung in der Förderinitiative „Solares Bauen / Energieeffiziente Stadt“ gefördert werden. Das Projekt ist als Reallabor konzipiert, in dem neben technischen auch sozialwissenschaftliche Fragestellungen untersucht und gemeinsam mit den künftigen Investoren, Planungsbüros sowie Bewohnern neue Lösungen entwickelt und optimiert werden. Untersucht wird dabei auch, wie diese sich besser in die Prozesse der Bauleit- und Erschließungsplanung integrieren lassen.

 

Das Leuchtturmprojekt EnStadt:Pfaff entwickelt, demonstriert und optimiert neue Technologien in den Sektoren Energieversorgung, Gebäude, Elektromobilität und Digitalisierung. Die Zusammenführung der Teilaufgaben in einem Projekt ermöglicht es, integrierte und aufeinander abgestimmte Lösungen zu entwickeln, die durch das Reallabor-Konzept auch auf ihre Praxistauglichkeit hin geprüft werden. Die Digitalisierung spielt eine zentrale Rolle, in einer digitalen Quartiersplattform werden die Daten aus allen Sektoren zusammengeführt und unter anderem für ein intelligentes Energiemanagement genutzt. Es werden neue digitale Dienstleistungen entwickelt und auf ihre Praxistauglichkeit und ihren Mehrwert für die verschiedenen Zielgruppen hin geprüft. EnStadt:Pfaff ist dabei auch verknüpft mit der Initiative „Digitale Stadt“ in Kaiserslautern.

Die Energieversorgung des Pfaff-Quartiers erfolgt mit einem sogenannten Smart Grid, in dem alle Erzeuger, Wandler, Speicher und Verbraucher mit Sensoren und Smart Metern ausgestattet werden. Die Daten werden zur intelligenten und effizienten Steuerung der Strom- und Wärmenetze genutzt. Durch die Installation mehrerer elektrischer Speicher werden der Strom­eigenverbrauch im Quartier maximiert und Energiedienstleistungen für das Pfaff-Quartier und für andere Quartiere bereitgestellt. Ziel ist es, im Pfaff-Quartier einen möglichst hohen Anteil an selbst erzeugter erneuerbarer Energie zu erreichen, weshalb Konzepte zur optimalen Nutzung der vorhandenen Solarflächen auf den Gebäuden erarbeitet werden. Das Wärmenetz ist als Niedertemperaturnetz geplant, das einen Austausch von Energiemengen zwischen Netz und Gebäuden ermöglicht. Dies wird auch erreicht durch ein agentenbasiertes Energiemanagementsystem, das die Gebäude und deren Leittechnik in die Steuerung der Strom- und Wärmeversorgung im Quartier aktiv einbezieht. Durch den Einsatz von Blockchain-Technologien werden zusätzlich die Möglichkeiten des Energiehandels zwischen Gebäuden sowie Erzeugern und Verbrauchern im Quartier untersucht.

In und an den Gebäuden werden unter anderem innovative Solarfassaden, elektrochrom schaltbare Fenster und neue Lüftungskonzepte erprobt und demonstriert und die Verknüpfung von Smart-Home-Technologien mit dem Quartiers-Energiemanagementsystem untersucht. Eine optimale Integration von Elektrofahrzeugen und deren Ladeinfrastruktur in das Energiesystem ist ein wichtiges Projektziel, wobei insbesondere das bidirektionale Laden weiterentwickelt wird, bei der die Batterien der E-Fahrzeuge als zusätzliche Stromspeicher dem Stromnetz zur Verfügung gestellt werden.

EnStadt:Pfaff untersucht dabei auch, wie sich die Arbeits-, Wohn- und Freizeitwelten der Bevölkerung künftig verändern werden, da die entwickelten Lösungen nicht nur unter heutigen Bedingungen, sondern insbesondere für die Nutzer in den kommenden Jahrzehnten attraktiv und vorteilhaft sein sollen. Um deren Konsequenzen beispielsweise auf die Energiesysteme zu berücksichtigen, werden im Rahmen von EnStadt:Pfaff auch Planungs- und Monitoringwerkzeuge weiterentwickelt.

Eine erfolgreiche Quartiersentwicklung erfordert die aktive Teilhabe der künftigen Investoren, Planer, Nutzer und Bewohner an den Planungs- und Entwicklungsprozessen, weshalb das EnStadt:Pfaff als Reallabor konzipiert ist. Mit dem Reallabor-Zentrum wird ein Ort geschaffen, in dem alle Technologien vorgestellt und mit Virtual-Reality-Techniken interaktiv begreifbar gemacht werden. In einer Quartierswerkstatt können Angebote der digitalen Quartiersplattform wie zum Beispiel Planungswerkzeuge und Dienstleistungs-Apps erprobt, genutzt und gemeinsam weiterentwickelt werden. Workshopräume bieten den Rahmen für den Austausch und die Zusammenarbeit von Forschern, Unternehmern, Investoren, Planern und Anwendern.   

Das Projekt EnStadt:Pfaff wird im Verbund von neun Partnern umgesetzt. Verbundkoordinator ist die Stadt Kaiserslautern, die wissenschaftliche Leitung des Projektes hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg inne. Weitere Projektpartner sind die Pfaff-Areal-Entwicklungsgesellschaft (PEG), die Stadtwerke Kaiserslautern (SWK), das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE) aus Kaiserslautern, die Hochschule Trier mit ihrem Umwelt-Campus Birkenfeld, die Hochschule Kaiserslautern, die Hochschule Fresenius in Idstein sowie die Palatina Wohnbau GmbH.

Das Leuchtturmprojekt EnStadt:Pfaff startete im Oktober 2017 und hat eine Laufzeit von fünf Jahren. Das Finanzvolumen beträgt rund 27 Millionen Euro und wird im Rahmen der ressortübergreifenden Förderinitiative des Bundes „Solares Bauen / Energieeffiziente Stadt“ von BMWi und BMBF mit rund 23 Millionen Euro gefördert.

Kontakte

Gesamtprojektleitung Bettina Dech-Pschorn Stadt Kaiserslautern Direktorin des Referates Umweltschutz Tel. 0631 / 365-1151 b.dech-pschorn@kaiserslautern.de	Wissenschaftliche Projektleitung Gerhard Stryi-Hipp Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Gruppenleiter Smart Cities Tel. 0761 / 4588-5686 gerhard.stryi-hipp@ise.fraunhofer.de
Projektmanagement Diana Berg Stadt Kaiserslautern Projektmanagement Tel. 0631 / 365-4829 diana.berg@kaiserslautern.de

 

Das Konsortium und die wesentlichen Aufgaben der Partner

Die Stadt Kaiserslautern leitet das Verbundprojekt, verantwortlich ist das Umweltschutzreferat. Sie ist Eigentümerin des Geländes und betrachtet die Entwicklung des Pfaff-Quartiers zu einem nachhaltigen, klimaneutralen Quartier als wichtigen Baustein der städtischen Klimaschutzpolitik, der nicht nur für andere Stadtteile in Kaiserslautern, sondern auch für andere Quartiere in Rheinland-Pfalz und ganz Deutschland beispielhaft sein soll. Die Stadt steuert die Umsetzung des Projektes und ist u.a. für die Entwicklung des Reallabor-Zentrums mit einer interaktiven Ausstellung zu den Technologien nachhaltiger Quartiere verantwortlich, die Anziehungspunkt für Laien und Fachbesucher aus Deutschland und dem Ausland werden soll.

Die Pfaff-Areal-Entwicklungsgesellschaft (PEG) hat als Tochter der Stadt Kaiserslautern die Entwicklung und Vermarktung des Quartiers als Aufgabe und übernimmt die Bauherrenfunktion für die Stadt. Sie setzt die städtebaulichen Ziele der Stadt um, realisiert die Infrastrukturstrukturmaßnahmen und koordiniert diese im Rahmen des Projektes. Dazu gehören beispielsweise die Energienetze und die intelligente Straßenbeleuchtung, die mit der digitalen Quartiersplattform verknüpft wird.

Die Stadtwerke Kaiserslautern Versorgungs-AG (SWK) ist für die Energieinfrastruktur im Quartier zuständig. Im Projekt plant sie die Installation eines Nahwärme- und Stromnetzes als „Smart Grid“, in dem die Daten aller Erzeuger, Verteiler, Speicher und Verbraucher erfasst und über ein Kommunikationsnetz einem Energiemanagementsystem zur Verfügung gestellt wird. Die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität und ein intelligentes Energiemanagementsystem sollen für einen hohen Energieeigenversorgungsanteil sorgen. Das Projekt ermöglicht es, neue Energieversorgungskonzepte zu entwickeln und zu testen. Hierzu sollen u.a. auch innovative Speicheranlagen zum Einsatz kommen.

Die Palatina Wohnbau vertritt die Eigentümer der beiden Bestandsgebäude Altes und Neues Verwaltungsgebäude, die Teil des Reallabors sind. Für die Gebäude werden Energiekonzepte erarbeitet und anschließend in die Umsetzung gebracht. Unter Berücksichtigung des teilweise vorhandenen Denkmalschutzes sollen Energieeffizienz, Funktionalität und Alltagstauglichkeit an erster Stelle stehen. Realisiert werden diese Konzepte durch die Nutzung regionalverfügbarer erneuerbarer Energieträger, welche durch eine Kombination aus etablierter und zukunftsträchtiger Technologien für das Gelände erschlossen werden. Beispielsweise sollen solare Nutzungskonzepte in Kombination mit Energiespeichern sowohl elektrische als auch thermische Energie für die Gemeinschaft zur Verfügung stellen. Das führt zu einer Reduzierung der Betriebs- und Lebenshaltungskosten und dient gleichzeitig als Grundlage für weiterführende Elektromobilitätskonzepte. Die intelligente Energieverteilung innerhalb der Gebäude ist hierbei eine Selbstverständlichkeit. So werden sich Fensterscheiben der aktuellen Sonneneinstrahlung sowie dem gewünschten Gebäudeklima anpassen. Auch Fensterrahmen sowie Deckenelemente sollen zur effizienten Lüftung und zur aktiven und passiven Temperaturregelung beitragen und erhalten so eine weitere Aufgabe.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg hat die wissenschaftliche Leitung des Projektes inne. Acht Forschungsgruppen des ISE sind beteiligt und entwickeln u.a. eine Software zur Berechnung nachhaltiger Quartiersenergiesysteme, Fassaden-Photovoltaikmodule mit neuartiger farbiger Beschichtung, in Fensterrahmen integrierte Lüftungsgeräte und ein agentenbasiertes Energiemanagementsystem. Es werden Möglichkeiten zur Verlängerung der Lebensdauer von Batterien untersucht und Lichtmasten zur Datenerfassung und als Elektrofahrzeug-Ladepunkte genutzt. Weiter installiert das ISE im Reallabor-Zentrum ein Elektromobil- und Batterielabor, in dem die netzdienliche Beladung von Elektrofahrzeugen und die Bereitstellung der Elektrofahrzeug-Batterien zur Energieversorgung entwickelt und demonstriert werden. Darüber hinaus werden die Planungsprozesse im Quartier sozialwissenschaftlich untersucht und unterstützt.

Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE) aus Kaiserslautern ist verantwortlich für die Entwicklung und Implementierung der digitalen Quartiersplattform. Auf dieser werden u.a. die Energie- und Mobilitätsdaten erfasst und für eine intelligente Steuerung bereitgestellt. Die Plattform und entsprechende Software dienen auch zur Unterstützung der Investoren bei der Planung energieeffizienter Gebäude, die im Einklang mit den Klimaschutzzielen des Quartiers stehen. Weitere digitale Dienste sollen den Bewohnern und Nutzern im Quartier durch Apps zur Verfügung gestellt werden, etwa zur Energieeinsparung oder zur Nutzung von Carsharing und dem öffentlichen Nahverkehr. Das IESE baut im Reallabor-Zentrum eine Quartierswerkstatt auf, in der Wissenschaftler, Planer und sonstige Interessenten den Betrieb des Energiesystems in Echtzeit beobachten, Computerprogramme nutzen und gemeinsam optimierte Lösungen erarbeiten können.

Die Hochschule Trier ist mit ihrem Umwelt-Campus Birkenfeld, Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS), verantwortlich für die Erstellung des Energie- und des Mobilitätskonzeptes für das Quartier im Endausbau, der für das Jahr 2029 erwartet wird. IfaS entwickelt einen regionalen Wertschöpfungsrechner zur Unterstützung der Entscheidungsfindung zwischen Investitionsoptionen im Quartier, es erarbeitet Konzepte zur Maximierung der solar genutzten Gebäude- und öffentlichen Flächen und begleitet die Sanierung der denkmalgeschützten Gebäude. Weiter wird ein Werkzeug zur Bewertung der für die Gebäude eingesetzten Materialien erarbeitet, das Lebenszyklusbetrachtungen ermöglicht. IfaS entwickelt auch innovative Mobilitätsangebote (Nutzersharing, Autonome Mobilität) und setzt Projekte zur Vernetzung und Aktivierung von Akteuren im Quartier um.

Die Hochschule Kaiserslautern beschäftigt sich mit dem Einfluss neuer Technologien auf die Gebäudetypologie der Zukunft und die veränderte Ästhetik von Gebäuden durch Anwendung neuer Baustoffe. Die Konsequenzen aus künftig erwarteten Veränderungen von Arbeits- und Wohnwelten werden untersucht und daraus Empfehlungen für die Gestaltung des Quartiers entwickelt, um die Zukunftsfähigkeit von langfristigen Planungen zu gewährleisten. Dies ermöglicht Erkenntnisse, wie technische Innovationen in städtebauliche Planungen Eingang finden können. Im Rahmen einer sozialwissenschaftlichen Begleitforschung durch die Hochschule werden die Erfahrungen aus dem Projektverlauf für künftige Planungen aufbereitet, u.a. indem Profile der zukünftigen Nutzer in einer sich verändernden Gesellschaft erforscht werden. Die Hochschule Kaiserslautern konzipiert auch die Besucherausstellung im Reallabor-Zentrum und ermöglicht den Besuchern durch Virtual-Reality-Techniken einen Blick in die Zukunft des Pfaff-Quartiers.

Die Hochschule Fresenius unterstützt vor allem die Erforschung und Entwicklung neuer Lösungen für das Quartiersenergiemanagement. Durch den Einsatz von Blockchain-Technologien werden u.a. neue Lösungen zum Austausch und automatisierten Handel von Energie zwischen verschiedenen Gebäuden, Erzeugern und Verbrauchern sowie Ladestationen für Elektroautomobile im Quartier ermöglicht.

Das Projekt EnStadt:Pfaff wird gefördert durch:

 

aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Autor/in: Pressestelle

Kaiserslautern, 12.03.2018