„ASCR 2023“-Halbzeit: Forschung für die intelligente Energiezukunft

Wien (OTS) – Die Energieversorgung ist eine der zentralen Herausforderungen für die Städte der Zukunft. Wichtige Forschung in diesem Bereich leistet die Aspern Smart City Research GmbH am Standort aspern Seestadt. Zur Halbzeit der aktuellen zweiten Programmphase „ASCR 2023“ zieht die Forschungsgesellschaft eine Zwischenbilanz und gibt Ausblicke auf Potenziale für die Zukunft.

Der Klimawandel erfordert eine rasche Transformation der Energieversorgung. Erneuerbare Energieträger und -speicher müssen in ein zunehmend digitalisertes Energiesystem integriert werden, die sich neu ergebenen Anforderungen geklärt, beforscht und für die Menschen nutzbar gemacht werden. In diesem Spannungsfeld arbeitet die Aspern Smart City Research (ASCR). Gemeinsam von Siemens Österreich, Wien Energie, Wiener Netze, Wirtschaftsagentur Wien und Wien 3420 ins Leben gerufen forscht die Gesellschaft seit 2013 mit Echtdaten aus dem Stadtentwicklungsgebiet aspern Seestadt an Lösungen für die Energiezukunft im urbanen Raum.

In der aktuellen Projektphase „ASCR 2023“ widmet sich ein interdisziplinäres Team aus rund 100 ForscherInnen insgesamt 17 Use Cases. Konkretes Ziel ist dabei, die Energieerzeugung, deren Verteilung, Speicherung und nicht zuletzt den Verbrauch so zu optimieren, dass daraus ökologische wie ökonomische Vorteile entstehen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei unter anderem dem vernetzten Management von Strom- und Wärmeproduktion und deren Speicherung, den Anforderungen der Elektromobilität auf die Verteilnetze sowie der Entwicklung von technischen Lösungen für einen effizienten Gebäudebetrieb.

„Mit der ASCR beheimatet Wien eines der innovativsten und größten Energieforschungsprojekte Europas. Als wichtiger Baustein der Smart City Rahmenstrategie treibt sie die Suche nach Antworten auf die drängenden Fragen der Versorgungssicherheit voran. Dabei zeigt sie konkrete, wirtschaftliche Lösungen und nachhaltige, ökologische Verbesserungen für die Stadt und ihre BewohnerInnen auf“, so Wirtschaftsstadtrat Peter Hanke.

„Energieeffizienz und nachhaltige Stadtentwicklung zählen für Siemens zu den entscheidenden Zukunftsthemen“, erklärt Siemens Österreich Generaldirektor Wolfgang Hesoun. „Mit den Erkenntnissen aus unserer gemeinsamen Forschung entwickeln wir neue und vor allem passgenaue Applikationen für intelligente Stromnetze und Gebäudetechnik. Das Ergebnis: Wirtschaftliche und skalierbare Gesamtlösungen, die mittlerweile auch über österreichische Grenzen hinaus Anwendung finden.“

„Der Erfolg der ASCR liegt im interdisziplinären Zugang der Gesellschafter und im ganzheitlichen Forschungsansatz“, sagt Peter Weinelt, Generaldirektor-Stv. der Wiener Stadtwerke. „In aspern Seestadt steht das System als Ganzes im Zentrum der Forschung. Besonders die frühzeitige Einbindung der NutzerInnen durch sozialwissenschaftliche Begleitung der Forschung ist ein maßgeblicher Erfolgsfaktor. Denn nur wenn die Neuerungen den NutzerInnen auch einen Mehrwert bieten, werden sie angenommen.“

Gebäude im Wandel – Vom Stromverbraucher zum Kleinkraftwerk

„Waren Gebäude früher reine Konsumenten von Energie, können sie heute Energie speichern und sogar produzieren. Das eröffnet gänzlich neue Nutzungsperspektiven“, führt Robert Grüneis, Geschäftsführer der ASCR, aus. „Wir haben dazu ein Building Energy Management System (BEMS) entwickelt und eingeführt, das mittels Sensorik und Daten aus Gebäude und externe Quellen wie z.B. dem Wetterbericht erlaubt, in die Zukunft zu blicken. So kann automatisiert der Eigenverbrauch optimiert werden, um CO2-Ausstoß und Belastung des Stromnetzes zu reduzieren.“

In der aktuellen Forschungsphase „ASCR 2023“ steht nun zudem die Nutzung des Gebäudes als Energiespeicher sowie der Einsatz von BEMS als Schnittstelle zwischen Gebäude und externen Energiediensten zur künftigen Anwendung in einem verteilten Energiesystem im Mittelpunkt. Denn mit Verabschiedung des Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz ist die gemeinschaftliche Produktion und Vermarktung von selbst erzeugtem Öko-Strom als ein Schlüsselelement der klimafreundlichen Energieversorgung möglich.

In der ASCR werden dazu die Gründung und der Betrieb solcher „Energy Communities“ in einzelnen Gebäuden sowie darüber hinaus erprobt. Dabei steht vor allem das erhebliche Potenzial in Punkto Versorgungssicherheit im Fokus der Aufmerksamkeit: Hier wird künftig beforscht, wie produzierende Gebäude durch Aggregation zu virtuellen Kraftwerken werden und kurzfristig netzdienliche Flexibilitäten bereitstellen können.

Intelligentes Laden für Netz und NutzerInnen

Die E-Mobilität ist ein essenzieller Bestandteil der Mobilitätswende, doch mit zunehmender Zahl von Elektroautos steigen auch die Herausforderungen für das Stromnetz. Es bedarf intelligenter Ladestrategien, welche die elektrische Last steuerbar machen und somit die Nutzung volatiler erneuerbarer Energien unterstützen. Im Forschungsschwerpunkt „Netzorientiertes Laden“ wird erprobt, wie produzierende Gebäude in Kombination mit steuerbaren Elektromobilitätslasten den zunehmenden Strombedarf abfedern und dann abdecken können, wenn die KundInnen die Energie tatsächlich brauchen.

Die dazu eingerichtete intelligente Ladeinfrastruktur steht unter anderem mit dem Building Energy Management System des Gebäudes sowie einem „Micro-Grid“ Netz-Controller im Austausch. So werden in der Berechnung der optimalen Ladestrategie neben BenutzerInnen-Anforderungen wie Ladezeitraum, Fahrzeugtype und Ladestatus auch aktuelle Netzparameter sowie z.B. Wetterprognosen für die Energieproduktion der PV-Anlage berücksichtigt. Ein Batteriespeicher ermöglicht zudem, die elektrische Energie zu puffern – eine wichtige Lösung, um Spitzen im Energieverbrauch eines Stadtteils zu nivellieren und die Netz-Resilienz zu erhöhen. In zukünftigen Schritten sollen auch die Fahrzeug-Akkus als Speicher dienen.

„In aspern Seestadt finden wir die optimalen Bedingungen vor, um neue Technologien und Angebote für unsere KundInnen zu testen und unsere Produkte kontinuierlich zu verbessern“, erklärt DI Mag. Michael Strebl, Geschäftsführer Wien Energie GmbH. „Smart Charging ist die NutzerInnen- und klar Netz-freundlichste Lösung und ermöglicht uns die Maximierung von Ladeleistung für unsere KundInnen unter Berücksichtigung hoher Leistungsspitzen.“

Das Netz der Zukunft – schon heute in Betrieb

Um Innovationen wie Energy Communities oder netzorientiertes Laden realisieren zu können, braucht es eine Weiterentwicklung der bestehenden Verteilnetze. Im Rahmen der ASCR werden die Anforderungen an das Energienetz von übermorgen daher schon heute erprobt: Die Kommunikation zwischen ErzeugerInnen, Speichern und VerbraucherInnen muss zeitnah, kosteneffizient sein sowie in beide Richtungen funktionieren.

„Damit unser Versorgungsnetz auch in Zukunft zu den sichersten Europas zählt, müssen wir steuernd eingreifen können, um das Netz vor Überlastung zu schützen“, betont Wiener Netze-Geschäftsführer Thomas Maderbacher, und weiter: „Und genau solche technischen Komponenten zur Steuerung der Netze entwickeln und testen wir in der ASCR. Zum Beispiel wollen wir die Strommess-Sensorik ausbauen, um die Auslastung des Stromnetzes besser einordnen zu können. Es hilft uns, wenn wir wissen, wann Photovoltaikanlagen viel Last einspeisen werden. Ein anderes Thema ist der Einsatz innovativer selbstlernender Computertechniken. Wir setzen hier auf künstliche Intelligenz oder Cloud-Lösungen.“

Ein vielversprechendes Werkzeug, das als Teil des Schwerpunktes „Netzorientiertes Laden“ erstmalig zum Einsatz kam, ist der „City Graph“. Das von Siemens und Microsoft in Zusammenarbeit mit Wiener Netze und ASCR entwickelte Datenmodell ermöglicht dem Netzbetreiber schon im Vorfeld zu wissen, wo und wann die nächsten Lastspitzen durch Elektromobilität zu erwarten sind. Dadurch können Aktionen wie z.B. die Aktivierung von dezentralen Stromspeichern vorausschauend durchgeführt und mögliche Überlastungen vermieden werden.

Digitaler Zwilling: Einheizen, bevor der erste Stein gesetzt
ist

Bereits jetzt liefern zahlreiche Sensoren laufend Messwerte aus den Gebäuden der ASCR. Im von der Wirtschaftsagentur Wien betriebenen Technologiezentrum 2 beforscht die ASCR den Einsatz von Building Information Modeling (BIM) – die digitale Erfassung aller Bauwerksdaten und Komponenten in Form eines während der Bauphase erstellten digitalen Gebäudezwillings. Die rund um die Uhr verfügbaren Live-Daten bieten genaue Informationen über den Zustand der verbauten Technik, wodurch sich bisher ein rund 10 % effizienterer Gebäudebetrieb und ein 30 % effizienteres Alarmmanagement ermöglichen lässt. Auf Basis der vorhandenen Daten wird zudem Smart Maintenance – vorausschauende Wartung – vorangetrieben.

Erheblicher Bedarf nach digitaler Effizienzsteigerung besteht jedoch auch schon in der Planungs- und Errichtungsphase von Gebäuden, in der eine große Zahl unterschiedlicher Gewerke aufeinander abgestimmt werden müssen. Bisher werden Fehlplanungen oft erst bei der Errichtung festgestellt.

Im Rahmen des aktuell in Planung befindlichen Technologiezentrum 3 der Wirtschaftsagentur Wien erprobt die ASCR dazu die digitale Inbetriebnahme von Gebäudetechnik – also die Installation und Einrichtung von Gewerken wie Heizungstechnik im digitalen Zwilling des noch in Planung befindlichen Gebäudes. So werden Komptabilität und Zusammenspiel der Komponenten bereits vor Start der Bauphase digital geprüft – und potenziell teure Fehlplanungen frühzeitig erkannt.

Standortfaktor mit großem nationalem und internationalem
Interesse

Die Forschung der ASCR in aspern Seestadt ist zudem ein wichtiger Standortfaktor – für die Ansiedlung von Zukunftsindustrien durch die Wirtschaftsagentur Wien einerseits, sowie für die Bau- und Immobilienwirtschaft durch die Seestädter Entwicklungsgesellschaft Wien 3420 AG andererseits.

„Innovative Ideen und Knowhow sind essenziell für einen leistungsstarken Wirtschaftsstandort wie Wien. Je intensiver Wirtschaft und Forschung kooperieren, umso stärker das Potenzial, im internationalen Wettbewerb zu bestehen“, so Mag. Gerhard Hirczi, Geschäftsführer Wirtschaftsagentur Wien.

„Wer zukunftsfähig sein will, muss aktiv mitgestalten. Die Seestadt ist ein Standort, der offen für Neues ist und die perfekten Voraussetzungen für jene schafft, die Technologien für die Zukunft entwickeln.“, so Dr. Gerhard Schuster, Vorstandsvorsitzender wien 3420 aspern development AG.

Mit der in dieser Größenordnung weltweit einmaligen Verwendung von Echtdaten ist die ASCR zudem eine gefragte Anlaufstelle für BesucherInnen aus aller Welt. Allein 2019 konnten über 1100 Interessierte begrüßt werden. Immer wieder besuchen auch hochrangige Delegationen das Demo Center, darunter etwa die thailändische Prinzessin Maha Chakri Sirindhorn.

Einen detaillierten Überblick über die Tätigkeiten der ASCR bietet das [digitale Demo Center]
(https://my.matterport.com/show/?m=sYysVG2C7VM).

Eike Steenken
Ecker & Partner
+43 1 59932-48
presse.ascr@eup.at

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