Werkzeuge zur Unterstützung der strategischen Wärmeplanung
- Geographische Wärme-Informations-Werkzeuge (webbasiert aus Datenbank):
- Hamburger Wärmekataster (2017, online)
- Hamburger Wärmezukunftsszenarien (2019, geplant)
- Simulations-Werkzeug (Modell- und Agenten-basiert) zur Erzeugung der Daten:
- Wohngebäude und Nichtwohngebäude mit Sanierungsszenarien
- Sozioökonomische Modellierung, Wirtschaftliche Szenarien
- Fernwärmenetz mit Aus-/Rückbauoptionen, Versorgungsoptionen
Methodik
Bei Entwicklung des Simulationswerkzeugs berechnen die Forscher im ersten Schritt den Wärmeverbrauch gebäudescharf für den gesamten Gebäudebestand.
Sowohl für Wohn- als auch Nichtwohngebäude werden typologische Ansätze gewählt, um den Wärmeverbrauch zu berechnen. Grundlage bildet hier das ALKIS, dessen Daten im Rahmen des Projekts bereinigt und ergänzt wurden. Der Wärmebedarf der Wohngebäude wird mittels der deutschen Gebäudetypologie des IWU hochgerechnet und durch eine, im Projekt ermittelte Korrektur, auf Verbrauchswerte umgerechnet. Neben einem Bestands-Zustand können zwei Sanierungszustände damit abgebildet werden.
Für Nichtwohngebäude wird eine Wärmeverbrauchskennwert-Typologie mit 15 in Hamburg typischen Nichtwohngebäuden genutzt. Die Typologie enthält Nutzflächen-bezogene Verbrauchskennwerte – jeweils für drei definierte Sanierungszustände. Anhand der Kennwerte erfolgt eine flächenbasierte Berechnung des Wärmeverbrauchs. Die Auswahl der 15 Nichtwohngebäude-Typen basiert auf einer in 2009 im Auftrag der Behörde für Stadtentwicklung Hamburg erstellten Gebäudetypologie. Neben der Festlegung der Verbrauchskennwerte werden Branchen-spezifische Kennzahlen zum Prozesswärmebedarf und zu Abwärmepotenzialen gebildet. Zusätzlich sollen Lastprofile für 15 Typ-Nichtwohngebäude generiert werden. Auch hier erfolgt eine Validierung der berechneten Wärmeverbräuche und Lastprofile anhand realer Verbrauchsdaten.
Prognose der Wärmebedarfsentwicklung bis 2050
Um die zukünftige Wärmebedarfsentwicklung bis zum Jahr 2050 abzubilden, erfolgt die Entwicklung des prototypischen Planungswerkzeugs auf Basis verschiedener Sanierungsstufen. In einem ersten Prototypen wurden mit Hilfe der GIS Agent-based Modeling Architecture (GAMA) Agenten für Flurstücke und Gebäude erstellt. Jeder Flurstückagent repräsentiert dabei dessen Besitzer, der entscheidet, was mit Gebäude und Flurstück passiert. Ein einfaches Gebäudesanierungsszenario basiert auf der IWU-Gebäudetypologie. Diese stellt dafür verschiedene Heizwärmebedarfs-Kennwerte für den ursprünglichen Zustand eines Gebäudes eines bestimmten Typs sowie für jeweils zwei Sanierungsstufen zur Verfügung. In dieser Sanierungsstufen-basierten Zukunftssimulation prüft der Flurstückagent zwei Bedingungen: “Die Sanierungsstufe ist noch nicht die maximale Sanierungsstufe.” und “Das Gebäude wurde innerhalb der letzten zehn Jahre nicht saniert.”. Wenn diese zwei Bedingungen erfüllt sind, saniert er sein Gebäude mit einer der Sanierungsrate entsprechenden Wahrscheinlichkeit, d.h. die Sanierungsstufe des Gebäudes wird um eine Stufe erhöht.
In einem zweiten Prototypen wurden sozio-ökonomische Faktoren der Besitzer berücksichtigt. Die erste produktive Version des Simulationssystems unterstützt die geographische Auflösung in Quartiere, Stadtteile, statistische Gebiete und Gebäudecluster.
Die Abbildung des aktuellen und zukünftigen Wärmebedarfs sowie der Komponenten der Wärme- und Stromerzeugung erfordert die Integration und den Abgleich zahlreicher Datenquellen. Sie werden unter Berücksichtigung datenschutzrechtlicher Anforderungen analysiert und entsprechende Aggregationsmöglichkeiten werden entwickelt. Für darüberhinaus bestehende Datenlücken wird die Methode der räumlichen Mikrosimulation angewandt, die in der Sozial- und Gesundheitspolitik gebräuchlich ist. Die Mikrosimulation erfolgt auf Basis des Mikrozensus auf Ebene statistischer Gebiete (Erfassung von ca. 2.000 Personen).
Einbindung von Stakeholdern
Wichtig ist die Einbindung der unterschiedlichen Akteure im Wärmesektor – Wohnungsbaugesellschaften, Energieversorger, Politik und Bürger – und ihrer spezifischen Sichtweisen und Interessen. In gemeinsamen Workshops mit diesen Akteuren sollen Zukunftsszenarien entwickelt und Simulationsergebnisse diskutiert werden. Im Idealfall könnten Ansätze für Synergien aufgezeigt werden, die ohne ihre Partizipation nicht oder nur schwer erkennbar und umsetzbar wären. Besondere Bedeutung kommt dabei der Frage zu, welche Instrumente für die Umsetzung des geplanten städtischen Wärmekonzepts genutzt oder geschaffen werden sollten – beispielsweise eine mögliche Öffnung der Wärmenetze für die Einspeisung.