V Karlsruhe-Durlach byly zahájeny stavební práce na realizaci inovačního konceptu dodávek energie pro pět stávajících rodinných domů se 175 byty. V rámci projektu „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ je stávající konvenční dodávka nahrazena energetickým systémem, který využívá  tepelná čerpadla, fotovoltaické systémy, tepelné elektrárny typu zemního plynu (CHP) a správu energie s detekcí chyb. Cílem je snížit na polovinu spotřebu primární energie a související emise CO₂ a otestovat koncept hospodářského subjektu.

V projektu „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ financovaném společností BMWi, Volkswohnung GmbH a Stadtwerke Karlsruhe budují decentralizovaný a solární zdroj energie pro stavební komplex v Karlsruhe-Durlach. Pět bytových domů je v současné době zásobováno kotly na zemní plyn a elektřinou ze sítě.

Energetická koncepce vyvinutá pro energetickou renovaci je založena na kombinaci osvědčených technologií. Například na střechách všech budov jsou instalovány fotovoltaické panely Tři budovy jsou napojeny na lokální teplovod, do kterého teplo přivádějí dvě kogenerační jednotky zemního plynu. Nezbytným předpokladem pro realizaci konceptu je sousedský přístup. To znamená propojení několika budov prostřednictvím výměny energie, jakož i komplexní správu a kontrolu.

Dvě budovy obdrží decentralizované systémy tepelných čerpadel s inovativními zdroji tepla: vícezdrojové velké tepelné čerpadlo (venkovní vzduch, geotermální sondy), které vědci vyvinuli v rámci výzkumného projektu „LowEx in stock-HEAVEN“, a systém tepelných čerpadel s fotovoltaicko-tepelnými kolektory jako zdrojem tepla. Dosud byla tepelná čerpadla používána jen zřídka ve stávajících bytových domech. Integrace do stávajících bytových domů je technicky náročná. Protože úroveň teploty, dostupnost zdrojů tepla a dodávka obnovitelné elektřiny představují zvláštní výzvy.

»Kombinace tepelných čerpadel s fotovoltaikou a kombinovanou teplárnou a elektrárnou, spolu se skladováním tepla, má energeticky i ekonomicky velký potenciál. S optimálním designem mohou bytové společnosti pracovat v rámci smluvního modelu ekonomicky, zdůrazňuje Stefan Storz, generální ředitel společnosti Volkswohnung GmbH.
Minimalizujte emise CO2 a optimalizujte hospodárnost.

Fraunhofer ISE simuloval projekt se všemi výrobci a spotřebiteli, aby vytvořil koncept energetického systému. Na tomto základě optimalizovali koncept dodávky tak, aby minimalizoval emise CO₂ spotřebou zemního plynu a elektřiny v síti. Koncept zároveň dosahuje ekonomické účinnosti požadované pro nájemníky. Toho je mimo jiné dosaženo pomocí inteligentního řízení energie. Toto řídí tepelná čerpadla a provoz kogenerace tak, že tepelná čerpadla přednostně používají vlastní generovanou fotovoltaickou nebo kogenerační elektřinu. Pro optimalizaci operací vědci vyvíjejí nové algoritmy detekce chyb založené na procesech umělé inteligence.

„Výsledky simulace ukazují, že inteligentní integrace všech tří technologií znamená, že lze očekávat úspory CO₂ vyšší než 50 procent a zároveň vysokou úroveň efektivity pro provozovatele,“ říká Manuel Lämmle z Fraunhofer ISE ve Freiburgu.
Monitorování zajišťuje optimální provoz

Institut INATECH z University of Freiburg a Fraunhofer ISE instaluje monitorovací systém v rámci projektu „Smartes Quartier Karlsruhe-Durlach“ a vyhodnocuje naměřená data shromážděná během tří let provozu. Na jedné straně by to mělo odpovídat na vědecké otázky týkající se energetické výkonnosti inovativního energetického konceptu. Pro kontrolu energetické koncepce vědci vytvářejí před / po a cílové / skutečné srovnání a energetické bilance. Na druhé straně by po fázi monitorování měla být k dispozici optimalizovaná koncepce řízení, aby obsluha mohla pokračovat.

„Přesné měření a dokumentace úspor dosažených novou energetickou koncepcí by mělo podpořit co nejvíce dalších společností v bytovém průmyslu při rozhodování o investicích do ambiciózních koncepcí dodávek šetrných ke klimatu,“ vysvětluje Stefan Hess, vedoucí výzkumné skupiny INATECH