Interview mit Dr. Max Kleinebrahm – Koordinator des WP9

 

Dr. Kleinebrahm: ASIMUTE bietet uns die wertvolle Möglichkeit, grenzüberschreitende Forschung in Frankreich, Deutschland und der Schweiz durchzuführen. Eine meiner ersten Fragen war daher, wie sich die Energienachfrage von Haushalten in diesen Ländern unterscheidet. Nutzen Haushalte Energie auf unterschiedliche Weise? Welche Rolle spielen Unterschiede im Baujahr der Gebäude, in der Dämmung, bei den Heiztechnologien und im alltäglichen Verhalten?
Mich interessiert außerdem, wie dezentrale Technologien mit den jeweiligen nationalen Energiesystemen interagieren. Frankreich hat beispielsweise traditionell stark auf Kernenergie gesetzt, während Deutschland aus der Kernenergie ausgestiegen ist und zugleich den Kohleausstieg vorantreibt. Diese unterschiedlichen Strukturen können zu unterschiedlichen Anreizen für den Betrieb von Wärmepumpen, Batteriespeichern oder Elektrofahrzeugen führen.
Wir untersuchen daher die wirtschaftlichen, ökologischen und komfortbezogenen Auswirkungen verschiedener Betriebsstrategien. Die zentrale Frage ist dabei jedoch nicht nur, worin sich die Länder unterscheiden. Noch wichtiger ist für uns zu verstehen, was sie voneinander lernen können.

 

Frage 6: Haben Sie diese Frage bisher beantwortet?

 

Dr. Kleinebrahm: Wir haben bereits erhebliche Fortschritte erzielt, auch wenn die vollständige grenzüberschreitende Analyse erst in der abschließenden Projektphase vorliegen wird. Wir haben Simulations- und Optimierungsmethoden entwickelt, mit denen sich untersuchen lässt, wie Wohngebäude ihren Stromverbrauch zeitlich verschieben und damit Flexibilität bereitstellen können. Diese Flexibilität kann unter anderem durch Wärmepumpen, die thermische Speicherkapazität von Gebäuden, Elektrofahrzeuge und Batteriespeicher entstehen.
Unsere Methoden berücksichtigen dabei mehrere Ziele gleichzeitig, darunter Stromkosten, Spitzenlasten im Stromnetz und den thermischen Komfort der Bewohnerinnen und Bewohner. Darüber hinaus haben wir Methoden des maschinellen Lernens entwickelt, die komplexe Entscheidungen zur Steuerung von Wärmepumpen deutlich schneller abbilden können, als dies durch das wiederholte Lösen komplexer Optimierungsprobleme möglich wäre. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn solche Ansätze auf eine große Zahl von Gebäuden übertragen werden sollen.
Der nächste Schritt besteht darin, unsere Ansätze von einzelnen Fallstudien auf repräsentative Gebäudebestände in den beteiligten Ländern zu übertragen. Dadurch können wir übergreifende Muster erkennen und Schlussfolgerungen ableiten, die auch auf unterschiedliche Regionen und Gebäudestrukturen übertragbar sind.

 

Frage 7: Haben Sie bereits „repräsentative Bausteine“ in der Oberrheinregion gefunden? Und, falls ja, können Sie uns sagen, wo sie sich befinden (Frankreich, Deutschland, Schweiz) und warum Sie gerade diese ausgewählt haben?

 

Dr. Kleinebrahm: Ja, wir haben bereits repräsentative Gebäude identifiziert. Tatsächlich haben wir schon vor Beginn von ASIMUTE Methoden entwickelt, um typische Wohngebäude in Deutschland und Europa zu bestimmen. Ziel war es, besser zu verstehen, wie sich Technologien wie Photovoltaikanlagen und Batteriespeicher im Wohnsektor verbreiten könnten und unter welchen Bedingungen Haushalte einen möglichst großen Teil ihres Energiebedarfs mit lokal erzeugtem Strom decken können. Unser Ansatz basiert auf Clustering. Vereinfacht gesagt gruppieren wir Gebäude mit ähnlichen Eigenschaften, etwa hinsichtlich Gebäudetyp, Wohnfläche, Baujahr und weiterer relevanter Merkmale. Aus diesen Gruppen wählen wir anschließend eine kleinere Anzahl typischer Gebäude aus, die den jeweiligen Gebäudebestand möglichst gut repräsentieren. Diese können wir dann im Detail analysieren, beispielsweise indem wir die Auslegung ihres Energiesystems oder dessen Betrieb optimieren. Wie viele repräsentative Gebäude wir auswählen, hängt von der Komplexität der jeweiligen Analyse ab. Detaillierte Energiesystemberechnungen können sehr rechenintensiv sein, sodass wir stets einen sinnvollen Kompromiss zwischen Genauigkeit und rechnerischer Machbarkeit finden müssen. In einer unserer jüngsten Studien konnten wir beispielsweise mehr als 4.000 repräsentative Gebäude in ganz Europa analysieren. Für ASIMUTE ist jedoch wichtig zu betonen, dass wir uns nicht auf konkrete Einzelgebäude konzentrieren, die sich öffentlich benennen oder identifizieren lassen. Stattdessen arbeiten wir mit repräsentativen Gebäudetypen für die Oberrheinregion, die so ausgewählt wurden, dass sie typische Wohngebäude in den jeweiligen Ländern möglichst gut abbilden.