Smart East bringt die Energiewende in die Oststadt

Das Reallabor Smart East startete im Januar 2021, um das Bestandsquartier mitten in der Karlsruher Oststadt in ein smartes Quartier zu transformieren. Dabei sollen neueste Forschungsergebnisse und Konzepte in die Praxis umgesetzt werden. Ein wesentliches Ziel ist die Entwicklung neuer, lohnender digitaler Geschäftsmodelle für Energieversorger*innen und Quartiersbetreiber*innen, die auf Nachhaltigkeit und Klimafreundlichkeit zielen. Im Reallabor soll sich zeigen, wie sich mit der Energiewende Geld verdienen lässt.

Das Reallabor Smart East ist ein Leuchtturmprojekt der TechnologieRegion Karlsruhe für nachhaltige und innovative Energielösungen und wurde durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg mit einer 1 Million Euro gefördert. Schirmherr ist Oberbürgermeister Dr. Frank Mentrup. Smart East dient als Blaupause für andere Kommunen und zeigt, wie man erfolgreich über den Reallaboransatz Forschungswissen in die Praxis übertragen kann.

Am Start sind vier Verbundpartner: das Karlsruher Institut für Technologie, Seven2one Informationssysteme, die Stadtwerke Karlsruhe und das FZI Forschungszentrum Informatik. Als assoziierte Partner engagierten die Smart Grids-Plattform BW e.V., fokus.energie e.V., das Cyberforum, und Hoepfner Bräu sowie die Badische Energie-Servicegesellschaft.

Vier Aktionsfelder werden definiert: Klimaschutz, Digitalisierung, Geschäftsmodelle und Partizipation. Mit diesem Auftrag machen sich die Projektpartner an die Arbeit.

Wie transformiert man ein Bestandsquartier?

„Wir müssen wegkommen von den theoretischen Abhandlungen, von den PowerPoint Folien hin zur realen Welt“, meint Michael Homann, Geschäftsführer der Stadtwerke Karlsruhe. „Wir müssen Dinge ausprobieren. Nicht alles funktioniert so, wie wir uns das in der Theorie vorgestellt haben. Erst mit der realen Anwendung merkt man, welche Dinge gut funktionieren und welche Dinge nicht gut funktionieren“.

Alle Gebäude und bestehenden Anlagen werden mit digitaler, möglichst standardisierter Messinfrastruktur (Smart Metern) nachgerüstet. Erfasste Messdaten werden in der Smart-East-Quartiersplattform zusammengeführt, in der dann auch die Optimierung des Energieaustauschs innerhalb der Anlagen für Kundinnen und Kunden stattfindet. Anhand von Prognosen für die Photovoltaik-Stromerzeugung und der Last im Quartier lenkt der Optimierungsalgorithmus den steuerbaren Verbrauch unter Nutzung von Flexibilität und Speichern so, dass der vor Ort erzeugte Strom auch lokal zum Beispiel für das Laden von Elektroautos verbraucht wird. Die Quartiersplattform dokumentiert dabei alle Daten, Preise, Prognosen und Fahrpläne und ermöglicht die übersichtliche Visualisierung der Ergebnisse.

Welches Klimaschutzpotential bietet ein Quartier?

Durch die intensive Erschließung der Dachflächen konnten zwei neue Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) mit einer gemeinsamen Leistung von 213 Kilowatt-Peak (kWp) errichtet werden. Weitere PV-Anlagen mit 160 kWp und 250 kWp sind in Planung. Für eine nachhaltige Mobilität wurden knapp 50 Ladepunkte für Elektrofahrzeuge installiert, sodass der vor Ort erzeugte Strom lokal verbraucht wird. Insgesamt werden die CO₂-Emissionen im Quartier dadurch um 270 Tonnen jährlich reduziert (17 Prozent).

Wie verdient man mit der Energiewende Geld?

Ein Schlüsselelement des Reallabors ist die Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle für Quartiersenergieversorger*innen. Dazu zählen Energie-Contracting, Mieter*innenstrom, sowie die Errichtung von Ladeinfrastruktur samt Optimierung der Ladevorgänge. Ebenso stehen flexible Tarifstrukturen, das Bündeln und die netzdienliche Vermarktung von Flexibilität in Energieverbrauch und -erzeugung im Fokus. Die Quartiersenergieversorgerin Badische Energie-Servicegesellschaft (BES), eine Tochter der Stadtwerke Karlsruhe, entwickelt dazu neue innovative Geschäftsmodelle zur dezentralen Energieversorgung.

Konkret werden zwei neue Geschäftsmodelle entwickelt: Smart Charging, zum wirtschaftlichen Betrieb von Ladeinfrastruktur und Mieter*innenstrom zur wirtschaftlichen Nutzung der Photovoltaik im Quartier. Beide Geschäftsmodelle werden inzwischen von der BES am Markt angeboten. Erste Kundinnen und Kunden wurden bereits gewonnen. „Kunden interessieren diese Konzepte sehr“, meint Jürgen Disqué, Geschäftsführer der BES, „weil wir etwas anbieten, was die Kunden auch haben möchten, nämlich überschaubare und günstige Tarife und eine Beteiligung an der lokalen Stromerzeugung. Auch viele Gewerbekunden sind dabei. Die müssen auch handeln, um ihre eigenen Anteile am Klimaschutzkonzept umzusetzen und da kommen wir ihnen sehr entgegen“.

Zwei Start-ups aus Smart East hervorgegangen

Im Verlauf des Projektes gründeten sich zwei Start-ups und stellen die notwendige IT-Infrastruktur zur Verfügung, damit die BES den im Quartier erzeugten Strom auch in Zukunft optimal vermarkten kann: InnoCharge mit einer SaaS-Lösung für Smart Charging zum optimierten Laden von Elektrofahrzeugen und Solarize mit einer Mieter*innenstrom-SaaS-Lösung für Gewerbe.

Dr. Manuel Lösch, Geschäftsführer von InnoCharge erläutert den Kern des Geschäftsmodells Smart Charging: „Kern der intelligenten Ladeoptimierung sind drei Bausteine: Zuerst sorgt sie dafür, dass möglichst viel Photovoltaik-Strom vom Dach auch wirklich in Autos landet. Zweitens nutzt sie dynamische Strompreise und lädt dann innerhalb der Standzeit, wenn es an der Strombörse günstig ist. Drittens vermeidet sie teure Lastspitzen. Wir haben jetzt hier 50 Ladepunkte ausgebaut. Wenn alle Elektrofahrzeuge morgens um neun auf dem Parkplatz ankommen und gleichzeitig laden, dann wird das teuer. Durch unsere Optimierung vermeiden wir das“.

Partizipation großgeschrieben: Einbeziehung aller Beteiligten im Quartier

In Smart East sind alle wesentlichen Stakeholder*innen des Quartiers von Anfang an durch intensive Kommunikation einbezogen, angefangen bei den Eigentümer*innen, über die Anlagenbetreiber*innen, die Mieter*innen bis hin zum lokalen Energieversorger. Dies stellte sich als wesentlicher Erfolgsfaktor für die nachhaltige Transformation des Bestandsquartiers heraus.

In fünf Anwender*innen-Workshops konnten alle Beteiligten im Quartier ihre Erfahrungen sowohl untereinander als auch mit der Fachwelt teilen. Sämtliche Ergebnisse wurden so der Öffentlichkeit vorgestellt, um anderen Quartieren und Immobilienbetreibern zu ermöglichen, von den Erfahrungen zu profitieren und die Konzepte zu übernehmen.

Ein besonderer Erfolg war, dass schon während der Projektlaufzeit die RaumFabrik Durlach als erster weiterer Gewerbepark das Smart East-Konzept übernommen hat. „Überzeugt hat uns daran, dass es in der Praxis funktioniert und dass es ein sehr nutzerfreundliches Konzept ist, was sich letzten Endes auch wirtschaftlich gestalten lässt“, meint Dominick Mock, Geschäftsführer der RaumFabrik. „Dieses Konzept lässt sich daher sehr gut in der Raumfabrik Durlach umsetzen bei dem Wandel hin zu einem grünen Gewerbestandort“.

Eine Erfolgsbilanz, die sich sehen lassen kann

Hier eine Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse:

• Investitionen in Höhe von 750 Tausend Euro in PV-Anlagen (620 kWp) wurden ausgelöst
• Der PV-Anteil am Stromverbrauch wurde von 1 % auf 22 % gesteigert
• Die CO₂-Emissionen im Quartier wurden um 270 Tonnen jährlich reduziert (17 %)
• Eine Ladeinfrastruktur mit fast 50 Ladepunkten wurde aufgebaut
• Alle Energieströme und Ladevorgänge werden digital live erfasst
• Eine Quartiersplattform wurde aufgebaut, in der alle Messdaten zusammenfließen
• Zwei neue Geschäftsmodelle wurden nicht nur entwickelt und erprobt, sondern auf den Markt gebracht
• Passende Vertragsangebote für Mieter*innenstrom und Ladestrom sind vom Quartiersenergie­versorger BES entwickelt, erste Mieter*innen wurden dafür gewonnen
• Zwei IT-Startups haben sich gegründet: Solarize für Mieter*innenstrom und InnoCharge für Smart Charging – optimierter Ladestrom
• Fünf Anwender*innen-Workshops wurden durchgeführt, um Erfahrungen mit der Fachwelt zu teilen
• Mit der RaumFabrik Durlach wurde ein erster Gewerbepark gewonnen, der das Smart East Konzept übernimmt
• Eine EU-Förderung wurde gewonnen, um das Leuchtturmprojekt drei weitere Jahre fortzuführen

Die nächste Dimension: das EU-Projekt WeForming

Am 17. Oktober 2023 startete in Athen mit einem Kick-Off-Meeting das Projekt WeForming, das im Rahmen des EU-Programms Horizon im Call „Sustainable, secure and competitive energy supply“ unter dem Topic „Smart grid ready and smart network ready buildings, acting as active utility nodes“ gefördert wird. Das Projekt umfasst fünf weitere Reallabore in Luxemburg, Belgien, Spanien, Portugal und Kroatien.

Das Reallabor Smart East wird in den nächsten drei Jahre zum Netzstabilisator weiterentwickelt und untersucht die folgenden Themen:  Batteriespeicher, bidirektionales Laden von E-Fahrzeugen mit Rückspeisung, dynamische Stromtarife, Green Carsharing, Sektorkopplung sowie die optimierte Wärmeversorgung, zum Beispiel mit Wärmepumpen.

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Autor

Dr. Christoph Schlenzig gründete 2001 Seven2one Informationssysteme als Software-Spezialist für die Energiewirtschaft. Ende 2021 übergab er die Geschäftsführung von Seven2one und engagiert sich heute für den Erfolg der Energiewende. „Ich möchte zeigen, wie die Energiewende Umwelt und Wirtschaft gleichzeitig voranbringt. Dazu bringe ich gerne Menschen zusammen und schaffe Möglichkeiten für neue Lösungen, insbesondere durch die Verbindung von Wissenschaft und Praxis. Ich liebe es, mit starken und engagierten Teams zu arbeiten. Deswegen bin ich im Vorstand von fokus.energie und unterstütze als Mentor den Axel-Accelerator für Energie-Startups“.