Building4GridRes (Netzdienliche Gebäude- und Quartiersflexibilität für resiliente urbane Stromnetze)

Hintergrund und Motivation
Die Transformation von Energiesystemen hin zur Klimaneutralität erfordert nicht nur einen
massiven Ausbau erneuerbarer Energien, sondern vor allem ein neues Verständnis für di
Interaktion zwischen fluktuierender Erzeugung und lokalem Verbrauch. Insbesondere der ra-
sche Zubau von PV und Windkraft verändert die Charakteristik der Netzbelastung fundamen-
tal: diese folgt zunehmend der (volatilen) Erzeugung anstatt dem Bedarf.

Neben der Herausforderung der Übertragung über große Distanzen auf den höheren Netz-
ebenen, stellen vor allem auch urbane dicht besiedelte Strukturen mit hoher Anschlussdichte
und begrenzter Infrastrukturkapazität die städtischen Stromnetze vor Herausforderungen. Es
kann zu lokalen Engpässen, Gleichzeitigkeitseffekten und einer signifikanten Erhöhung der
Netzvolatilität führen. Auch gleichgerichtete Verbrauchsreaktionen auf dynamische Marktan-
reize oder Preisniveaus lassen erhebliche Netzbelastungsspitzen entstehen.

Städtischen Gebäuden und Quartieren kann dabei eine zunehmend wichtigere und aktive
Rolle zukommen, um nicht nur lokale und regionale erneuerbare Energieproduktion durch Fle-
xibilitäten bestmöglich abzufangen, sondern auch gleichzeitig unter Berücksichtigung der lo-
kalen Netzbelastung zu reagieren.

Zielsetzung
Das Projekt Building4GridRes entwickelt ein ganzheitliches, multiskala-fähiges Bewertungs-
und Steuerungskonzept für urbane Energiesysteme unter besonderer Berücksichtigung tech-
nischer, systemischer und sozial-ökologischer Netzdienlichkeit sowie der modellgestützten
Optimierung von Flexibilitätsstrategien mittels datenbasierter Methoden. Dabei werden sowohl
technische (z. B. Netzlastprofile), systemische (z. B. Freigabesignal), als auch sozio-ökologi-
sche und ökonomische Kriterien in die Bewertung integriert und Verbrauchs- und Speicherstra-
tegien auf Gebäude- und Quartiersebene analysiert, netzseitig modelliert und im Kontext ur-
baner Strukturen bewertet. Im Zentrum stehen die Entwicklung eines Netzdienlichkeitsbewer-
tungssystems, die Modellierung und Simulation städtischer Verteilnetzstrukturen unter reali-
tätsnahen Szenarien, Test unterschiedlicher Szenarien in einer Laborumgebung sowie die Be-
wertung ökologischer und sozialer Auswirkungen unterschiedlicher Flexibilitätsmaßnahmen.

Innovationsgehalt und Mehrwert

Übertragbarkeit und Skalierung
Die entwickelten Modelle und Bewertungskriterien werden modular aufgebaut, anpassbar auf
verschiedene urbane Dichten, Gebäude-/Quartierstypen und Netzebenen (NE4–NE7) und er-
möglichen damit eine Anwendung sowohl in Großstädten als auch in mittelgroßen Quartieren.
Die sozialwissenschaftliche Begleitung stellt die Akzeptanz und Skalierbarkeit entwickelter
Maßnahmen sicher. Die Einbindung von Reinforcement-Learning-Komponenten ermöglicht
eine kontinuierliche Lernfähigkeit und Anpassung an reale Betriebsbedingungen.

Konsortium:

Team und Besetzung

Projektleiter:

Mitarbeiter*in: