Abgeschlossenes Projekt

KomRev

Die kommunale Effizienzrevolution für den Klimaschutz in den deutschen Städten – Voraussetzungen, Transformationspfade und Wirkungen
Kommunen
Information
Projektinformationen
Projektnehmer 
Fachhochschule (FH) Aachen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH (WI)
Projektlaufzeit 
01. Nov. 2012 bis 31. Dez. 2016
Förderkennzeichen: 
03KSE043 A / B / C
Fördersumme in € 
1.249.465

Blaupausen für die Zukunft

Den Kommunen kommt eine zentrale Rolle bei der Um­set­zung der ambitionierten deutschen Klima­schutz­ziele zu. Welche Energiegewinnungs- und Effizienz­poten­ziale können sie nutzen, damit sie ab 2050 ohne fossile Brennstoffe auskommen?

Auf einen Blick

Das Projekt KomRev stellte sich genau diese Frage und erforschte konkret umsetzbare Trans­formationspfade für eine fast emissionsfreie Zukunft. Wissen­schaft­le­rin­nen und Wissenschaftler des Solar-Institutes Jülich (SIJ) der Fachhochschule (FH) Aachen, des Wup­per­tal-Instituts für Klima, Umwelt, Energie (WI) und des Deut­schen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) woll­ten wissen, welche Energiequellen und welche Syner­­gien wie zu­sam­menspielen müssen, um eine weit­gehend CO2-freie Zukunft in deutschen Städten zu er­reichen. Dazu errechneten die For­scherinnen und For­scher am Beispiel der Stadt Rheine mittels einer großen Anzahl erhobener Daten zwei Konzepte für eine vollständig er­neuerbare Energieversorgung. Die zwei Szenarien stellen dabei keine singulären Alter­na­tiven dar, sondern spannen ein anpassungsfähiges Han­d­lungsfeld für die Kommune auf. Darauf auf­bau­end zeigte das Projektteam von KomRev wirt­schaft­liche Lösungen auf, die gleich­zeitig schwierige Fragen wie das Thema Flächen­verbrauch adressierten. Die Ergebnisse flossen in ein Handbuch ein, das für Kom­munen handlungsleitend wurde.

Eine Vision für die postfossile Ära

Wenige Menschen haben heute eine greifbare Vor­stel­lung davon, wie eine so gut wie emissionsfreie Welt im Jahr 2050 aussehen könnte. Das Projekt KomRev geht von den signifikanten Infrastruktur- und Lebens­stil­verän­de­rungen aus, die machbar und not­wen­dig sind, um das anspruchsvolle Ziel tatsächlich zu er­reichen, und konkretisiert sie für die kommunale Ebene.

Ausgangspunkt der Forschungen war die Stadt Rheine. An ihrem Beispiel zeigte KomRev, wie maß­geschnei­derte Lösungen auf Basis der jeweils vor Ort vor­handenen Energie­ressourcen aussehen können. Besonders wichtig war den Forscherinnen und For­schern die Suche nach den effizientesten Formen der Sektorkopplung, das heißt dem Zusammenspiel von Strom, Wärme und Mobilität. Sie skizzierten, wie ein Paradigmenwechsel vom heutigen, in einzelne Sek­to­ren zersplitterten System zu einem zukünftigen re­gio­nal und sektoral integrierten Gesamtsystem um­gesetzt werden könnte. Die daraus abgeleiteten Trans­for­ma­tionspfade sind für alle Kommunen und Städte glei­chermaßen anwendbar und bieten eine Grundlage für richtungssichere Inves­titions­ent­scheidungen.

Der Ausgangspunkt: eine umfassende Datengrundlage

Wer wissen will, welche Entscheidungen für eine nachhaltige Zukunft getroffen werden müssen, muss vom Ergebnis her denken. Diese Heran­gehensweise heißt Backcasting. Auf Basis einer konkreten Ziel­vor­stellung für die Welt von morgen werden machbare Schritte bis zurück ins Heute definiert. Im KomRev-Pro­jekt nah­men die Wissenschaftlerinnen und Wissen­schaftler zunächst eine detaillierte Ist-Analyse für die Stadt Rheine vor. Sie schlüs­­selten auf, wo und wann tatsächlich Energie­bedarf besteht und welche zeit­li­chen und örtlichen Er­zeugungspotenziale bei den un­terschiedlichen Tech­no­logien gegeben sind. Die Be­standsaufnahme schloss die Sektoren Haushalte, Ge­werbe/Handel/Dienst­leis­tung, Industrie und Ver­kehr ein und differenzierte nach den Energie­ver­sor­gungs­sektoren Strom, Wärme, Brenn- und Kraftstoffe.

Zwei verschiedene Zielkonzepte

Auf dieser Grundlage entwarfen die Forscherinnen und Forscher zwei unterschiedliche, mit dem heutigen Stand der Technik mach­bare Visionen für eine opti­mier­te dezentrale Energie­versorgung: die Maximal-Dezentrale (MAX-DEZ) und die Moderat-Dezentrale (MOD-DEZ) Energie­ver­sor­gung als Zielvorstellung. Da Erzeugung und Ver­brauch voneinander abhängen, ent­hielt jede Va­riante spe­zifische, aufeinander abge­stim­mte Energie­bedarfs- und Versor­gungs­modelle. Bei­de Kon­zep­­te orientierten sich an heu­­tigen sek­to­ra­len Gren­zen, banden aber die vor­han­denen Res­sour­cen in ein sektoren­über­grei­fendes, re­gionales System ein. In diesem konnte Strom auch von externen Anbie­te­rin­nen und An­bie­tern eingekauft und an sie abgege­ben werden.

Die Unterschiede zwischen den zwei Konzepten zeig­ten sich vor allem auf der Versorgungsseite. Das MOD-DEZ-Konzept war weniger streng ausgelegt bei der Nutzung von nicht lokal erzeugten Energieträgern. Es erlaubte beispielsweise in der Industrie den Bezug von Brenngas von außerhalb Rheines liegenden Räumen, sowie im Verkehr die Verwendung von synthetisch hergestelltem, nicht-lokalem Kraftstoff.

Vor allem aber drehten sich beide Konzepte um unter­schiedliche Schwerpunkte, die zusammen möglichst viele Facetten des Energiesystems adressierten. Die maximal-dezen­trale Op­tion ging von Solarthermie auf allen theo­re­tisch nutzbaren Dächern gekoppelt an ein Nah­wär­me­netz mit Wärme­speichern aus und setzte im Ver­kehr auf Elektro­mobi­lität. Die moderat-dezentrale Variante drehte sich um die Strom­versorgung mit Photo­voltaik, Windkraft und Erd­wär­mepumpen sowie im Verkehr um die Diversifizierung effizienter neuer Antriebe.

Simulationen in granularer Auflösung

Die Konzepte zeigten eine große Bandbreite an vor Ort umsetzbaren Lösungen auf. Um daraus wirtschaftlich machbare Transformationspfade abzuleiten, führten die Forscherinnen und Forscher detaillierte aus­schnitt­­weise Simulationen durch. Sie nutzen dazu Wet­terdaten aus einem Test-Referenz-Jahr und er­mit­telten beispielsweise die Wärmebedarfe verschiedener Sied­lungsareale über die Raumordnungs-Methode. Sie dif­fe­ren­zier­ten ihre Berechnungen dabei auch in Stun­den­­bilanzen nach Tages- und Jahreszeiten sowie nach unterschiedlichen Standorten für die Energie­gewin­nung durch Photo­vol­taik, Windenergie, Solar­anlagen, Biogaserzeugen und so weiter.

Ambitionierte Transformationspfade

Eine der wichtigsten Fragen des Projektes lautete, wie fluktuierende Energieerzeugung und schwan­ken­de Nachfrage technisch und wirt­schaft­lich effizient und effektiv zusammenspielen können. Das Ergebnis:

  • Eine Wärmeversorgung über Wärmenetze und Wärmespeicher entlastet das Stromsystem;
  • Wärmepumpen in saisonalen Speichern ermög­lichen ein skalierbares Demand-Side-Management, wenn Wind und Sonne keinen Strom liefern;
  • auch Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen können auf der Erzeugungsseite zum Schwankungsausgleich beitragen;
  • Nahwärmenetze in Verbindung mit Langzeitwärme-speichern stellen eine wichtige Infrastrukturgrund-lage für die Systemtransformation dar.

KomRev zeigte auch anhand einer Fülle konkreter Bei­spiele, wie anspruchsvoll die notwendigen Ver­än­de­run­gen sind. Beispielsweise muss die Zahl der Kraft­fahrzeuge in der Beispielstadt Rheine in der mode­ra­teren Variante von derzeit gut 36.000 auf 16.000 im Jahr 2050 zurückgehen, zusätzlich werden alle ver­füg­baren und geeigneten Dachflächen für Photo­voltaik ge­braucht.

In der maximal-dezentralen Variante wiede­rum muss sich die Windkraftleistung mehr als ver­zehnfachen und von heute 10,5 MW auf 148 MW steigen. Außer­dem sind nicht unerhebliche Maßnah­men zur Redu­zierung des Konsums nötig.

Allerdings beruhen die Szenarien und Maßnahmen auf An­nah­men, die den heutigen Stand der Technik wider­spie­geln. Mit dem technologischen Fortschritt können Kommunen ihre Zielvorstellungen leichter erreichen, oder noch ambitioniertere Ziele angehen.

Ein Handbuch (nicht nur) für Masterplan-Kommunen

Im Rahmen einer Projektaufstockung erstellten die an KomRev beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissen­schaftler ein praktikables, 124 Seiten starkes Hand­buch methodischer Grundfragen. Es übersetzte die Vor­gehensweise im Projekt in zwölf nach­vollziehbare Einzelschritte. Das am Beispiel der Stadt Rheine ent­wickelte Handbuch ist damit prinzipiell in allen deut­schen Städten und Gemeinden anwendbar. Ins­be­son­dere diente es den durch die Nationale Klima­schutz­initiative (NKI) geförderten Master­plan­-Kommunen als Kompass bei der Erstellung ihrer je­weils eigenen Transformationspfade mit einem Ziel­hori­zont im Jahr 2050. Die Nutzung des Handbuchs ist für Masterplan-Kommunen zwingend vorgeschrieben – so bauen die einzelnen Konzepte stets auf den Ergeb­nissen des um­fassenden Forschungsprozesses auf und eine hohe Qualität wird gesichert.

  • Was sollte das Projekt erreichen?

    • Erstellung und Modellierung alternativer Ver­sorgungskonzepte für die Bereiche Ener­gie und Verkehr für die Stadt Rheine mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien und Ab­wärmenutzung;
    • Beschreibung möglichst ökonomischer und ökologischer Transfor­mationspfade für die Stadt Rheine;
    • Prüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse und Erarbeitung eines allgemeingültigen Handbuchs metho­discher Grundfragen zur Masterplan-Erstellung in Kom­munen.
  • Was hat das Projekt erreicht?

    • Entwicklung von zwei Energiebedarfs­mo­del­len für Rheine, differenziert nach Sek­to­ren und Energieträgern;
    • darauf aufbauend Entwicklung von zwei Zielkonzepten für die Kommune Rheine – Zielkonzept eins geht von einer maximal de­zentralen Energie­versorgung aus, Ziel­kon­zept zwei nimmt eine moderate dezen­trale Ver­sor­gung an;
    • Beschreibung von Transformationspfaden zur Erreichung der Zielkonzepte in Rheine bis zum Jahr 2050;
    • Prüfung der Übertrag­barkeit der Konzepte und Transformationspfade auf andere Kom­munen und Erarbeitung des Handbuchs methodischer Grundfragen zur Masterplan-Erstellung.
  • Wie ging es weiter?

    Das "Handbuch methodischer Grundfragen zur Masterplan-Erstellung" kann hier heruntergeladen werden.

Beitrag zum Klimaschutz

Ein direkter, in eingesparten Tonnen CO2 bezifferbarer Effekt kann dieser analytischen Studie nicht zuge­rech­net werden. KomRev zielte darauf ab, über einen pra­xis­nahen Forschungsprozess in der Kommune Rheine ein allgemeingültiges Hand­buch zu erarbeiten, das für kommunale Ent­schei­dungs­­prozesse bei der Planung von Infrastruktur­maß­nahmen genutzt werden kann. Vor allem Master­plan-Kommunen der zweiten Runde waren zur Nutzung des Handbuchs verpflichtet. Ihre zukünftig erfolgenden CO2-Einsparungen werden teilweise auf KomRev-Erkenntnisse zurückgehen. Ziel der Master­pläne ist es, die CO2-Emissionen um bis zu 95 Prozent zu senken. Der Beitrag des Projektes zum Klimaschutz ist aber auch davon ab­hängig, inwieweit das Handbuch darüber hinaus Ver­wen­dung findet.

  • Checkliste der Erfolgsfaktoren

    • Das Handbuch methodischer Grundfragen zur Masterplan-Erstellung nutzen;
    • Bürgerinnen und Bürger frühzeitig informieren und einbinden – insbesondere bei Themen, die sich stark auf ihre Lebensweise auswirken;
    • Maßnahmen trotz langem Planungshorizont umgehend angehen.

Tipps und Tricks für interessierte Institutionen

KomRev machte deutlich, wie ambitioniert Klima­schutzmaßnahmen sein müssen, damit die klima­freundliche Transformation gelingt. Die Methodik be­fä­higt Kommunen dazu, ihre spezifischen Ener­gie­po­ten­­ziale genau einzuschätzen. Auf dieser Grund­lage kön­nen die Verantwortlichen die anstehenden Struk­tur­veränderungen hin zu einer weitgehenden Emis­sions­­freiheit planen.

Ein Handbuch für alle Fälle

Die ersten geförderten Masterplan-Konzepte waren qualitativ sehr unter­schiedlich. Für die Masterplan-Kommunen der zweiten Förderphase war die Nutzung des Handbuchs daher vorge­schrie­ben. Das Handbuch bietet eine mit Checklisten un­ter­fütterte kleinteilige Schritt-für Schritt-Anleitung mit konkreten Ent­schei­dungshilfen. Damit kann jede Kom­mune ermitteln, welche spezifischen Energie­poten­ziale ihr vor Ort zur Verfügung stehen und wie sie diese sektorgekoppelt und maximal effizient nutzen kann.

Langfristige Vorausplanung sinnvoll

Die Analysen zeigten wie notwendig es ist, dass kom­munale Verantwortliche ihre Entscheidun­gen im Ein­klang mit einer klimafreundlichen Lang­zeitplanung treffen. Wichtige Entscheidungen fallen heute und betreffen bei­spielsweise die Ausweisung neuer Baugebiete, Strom- und Wärmever­sorgungs­kon­zepte für neue Wohn­gebiete oder den Ausbau von Straßen und Park­plätzen. Wichtig ist darüber hinaus, dass die Ver­waltungsspitze die notwendigen Schritte offen kommuniziert und „heiße Eisen“ wie etwa das Thema Suffizienz offensiv angeht.

Fachhochschule (FH) Aachen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH (WI)

50.7559216
6.096188100000063
Bayernallee
Aachen
  • Nordrhein-Westfalen
52066