Abgrenzung von Energiezonen und Darstellung des Energieverbrauchs

Die Darstellung des Energieverbrauchs auf Adressebene allein lässt schon wesentliche Rückschlüsse über Bereiche mit hohem und geringem Energieverbrauch zu. Mit Hilfe der Energieverbrauchsszenarien lassen sich rudimentär auch Einsparungspotenziale ablesen.

Wesentlich aussagekräftigere Ergebnisse können jedoch erzielt werden, wenn die Informa-tionen der einzelnen Adressen zu sinnvollen räumlichen Einheiten – den in weiterer Folge sogenannten Energiezonen – zusammengefasst werden. Nach Aufbereitung der Energie-verbrauchsdaten auf Adressebene als Grundlagendatensatz konnte nun mit der räumlichen Abgrenzung von Basisenergiezonen begonnen werden. Die Abgrenzung der Energiezonen kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen. Beispielsweise können einzelne Stra-ßenzüge, Siedlungssplitter oder ganze Orts- bzw. Stadtteile als Betrachtungsebene dienen.

Da im Rahmen von PlanVision aber die Überprüfung der Energiezonen auf ihre Tauglichkeit für eine leitungsgebundene Wärmeversorgung angestrebt wurde, begann die Abgrenzung der Basisenergiezonen in einem ersten Schritt durch die Erstellung eines fiktiven Fernwär-menetzes, das möglichst alle Haushalte von Freistadt abdecken und unter öffentlichem Grund verlaufen sollte. Dabei wurde das bereits bestehende Fernwärmenetz berücksichtigt und in das neue Netz integriert.

Durch die Geographie dieses neu entstandenen Netzes und den Verlauf entlang der beste-henden Straßenzüge ergaben sich neun Hauptstränge, die verschiedene Stadtteile von Frei-stadt erschließen (vgl. Abbildung 19) und eine erste Basis für die Abgrenzung von Energie-zonen bilden. Die flächige Darstellung der Energiezone wird durch die jeweiligen den einzel-nen Netzsegmenten räumlich zugeordneten Parzellen ermöglicht. Diese in den Abbildung 20 bis Abbildung 23 dargestellten Basisenergiezonen stellen aber lediglich einen Zwischen-schritt dar, um unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs und der Einsparungspotenzia-le die Energiedichte entlang des theoretischen Fernwärmenetzes für das gesamte Stadtge-biet visualisieren zu können. Dadurch kann auf Basis der Energiedichte eine Netzoptimie-rung oder Netzplanung durchgeführt werden.

Durch Summierung jedes Einzelverbrauch auf Adressenebene konnte mit Hilfe des Geoin-formationssystems der Gesamtenergieverbrauch für die ermittelten Gebiete, wie in der Ab-bildung 20 dargestellt, berechnet werden. Auffallend ist beispielsweise der für die relativ klei-ne Eklei-nergiezoklei-ne Altstadt hohe Jahreseklei-nergieverbrauch von beinahe 14 Gigawattstunden, was durch das hohe Alter der Bausubstanz und die relativ hohe Bebauungsdichte zu be-gründen ist. Ebenfalls hohen Energieverbrauch weisen die Zonen Freistadt Mitte und Frei-stadt Süd auf, die von dichter Wohnbebauung aber auch starker gewerblicher Nutzung ge-prägt sind. Die hauptsächlich mit weniger dichter Wohnfunktion genutzten Bereiche im Nor-den Freistadts weisen deutlich geringere, aber auch nach Baualter und Dichte differenzierte-re Werte auf.

Neben der Darstellung des IST-Verbrauchs können durch Berücksichtigung der Zielenergie-verbrauchsszenarien Aussagen bezüglich der Einsparungspotenziale demonstriert werden.

In Abbildung 21 ist dabei eine Einsparung von 50% als Zielformulierung dargestellt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass in jedem Objekt der Energieverbrauch um 50% zu reduzieren wäre, sondern dass bei Ausschöpfung der baualterspezifischen Einsparpotenziale der Ge-bäude im Schnitt eine Reduktion des Wärmebedarfs von 50% zustande kommen würde. Da-bei fällt Da-bei Vergleich der Potenziale in Abbildung 21 auf, dass diese in den Energiezonen räumlich sehr unterschiedlich sind. Der IST-Energieverbrauch der hauptsächlich mit Einfami-lienhäusern älterer Perioden bebauten Energiezone Freistadt Nordwest beträgt beispielswei-se 5,3 GWh pro Jahr – könnte durch geeignete Maßnahmen (vgl. Abbildung 20) jedoch auf 1,7 GWh gesenkt werden, was einer Einsparung von beinahe 70 % gleichkommt. Der durch die alte Bausubstanz hohe Energieverbrauch von fast 14 GWh in der Altstadt könnte bei Er-reichen der Energiekennzahl 100 kWh/m² immerhin noch auf knapp über 9 GWh gesenkt werden.

Abbildung 19: Abgrenzung der Energiezonen

Quelle: eigene Darstellung, Kartengrundlage: mandl raumplanung

Abbildung 20: IST-Energieverbrauch in Freistadt

Quelle: eigene Bearbeitung

Die in der Graphik dargestellten Werte stellen den Energieverbrauch für Wärme [GWh/a] dar

Abbildung 21: Einsparungspotenzial bei Szenario 50

Quelle: eigene Bearbeitung

Die in der Graphik dargestellten Werte stellen den Zielverbrauch für Wärme [GWh/a] dar

Betrachtung der Energiedichte

Die in Abbildung 20 und Abbildung 21 präsentierte Gegenüberstellung des Energiever-brauchs beinhaltet noch keine Berücksichtigung der Energiedichte – wie sie beispielsweise für die Effizienzbewertung von Fernwärmenetzen herangezogen wird. Um auch hierüber Aussagen treffen zu können, wurde für jede Adresse im GIS ein Gebäudeanschluss an ein

„fiktives“ Fernwärmenetz ermittelt. Dieses „fiktive“ Fernwärmenetz wird so gelegt, dass alle Gebäude daran angeschlossen werden können. Der Gebäudeanschluss ist als Entfernung vom Strang des Fernwärmenetzes bis zur jeweiligen Gebäudegrenze definiert. Mit Hilfe die-ser Informationen konnten die Leitungslängen des Netzes und die Gesamtlänge aller Haus-anschlüsse für jede Energiezone berechnet und in weiterer Folge die Wärmebelegung (kWh/Laufmeter Fernwärmeleitung) ermittelt werden (vgl. Abbildung 22 und Abbildung 23).

Beim IST-Energieverbrauch wird bis auf Freistadt Ost (die Zone, die mit Abstand die am we-nigsten dichte Bebauung und sehr lange Leitungslängen aufweist, vgl. Abbildung 22 überall in Freistadt die Energiedichte von 900 kWh/m erreicht und überschreitet in den meisten Fäl-len sogar den Wert von 1.200 kWh/m. Ein anderes Bild ergibt sich jedoch bei Darstellung der Energiedichte mit dem Energieverbrauchsszenario 50% wie in Abbildung 23 dargestellt. In den Bereichen, die sich durch ein hohes Einsparungspotenzial und gleichzeitig aber auch weniger dichte Bebauung (z.B. mit Einfamilienhäusern aus den Nachkriegsperioden) aus-zeichnen, kann kaum noch die für eine als effizient zu bewertende Energiedichte aufgebracht werden. Als stabiler Kern lässt sich jedoch auch in diesem Szenario die Altstadt mit den süd-lich angrenzenden Zonen Freistadt Mitte und Freistadt Süd erkennen.

Anzumerken ist hier jedoch, dass die Betrachtung der Energiedichte für die Basisenergiezo-nen nicht nach einer optimierten Netzkonfiguration erfolgte, und deshalb lediglich den Zu-sammenhang zwischen Bebauungsdichte, Energieverbrauch und Leitungslängen verdeutli-chen kann. Um eine dynamischere Gestaltung und Analyse von Energiezonen zu erreiverdeutli-chen, wurden wie im nachfolgenden Unterkapitel beschrieben weitere Arbeitsschritte vorgenom-men.

Abbildung 22: Wärmebelegung bei IST-Energieverbrauch

Quelle: eigene Darstellung

Die in der Graphik dargestellten Werte stellen die IST-Energiedichte [kWh/m] dar

Abbildung 23: Wärmebelegung bei Energieverbrauchsszenario 50 %

Quelle: eigene Darstellung

Die in der Graphik dargestellten Werte stellen die Ziel-Energiedichte [kWh/m] dar

Mikrogebiete als Grundlage für dynamische Energiezonenplanung

Wie bereits erwähnt eignen sich die vorgestellten Basisenergiezonen sehr gut für grundsätz-liche Darstellungen in Bezug auf das gesamte Stadtgebiet. Für die tatsächgrundsätz-liche Planung und Wirtschaftlichkeitsanalyse von Fernwärmenetzen oder Erweiterungen des bestehenden Net-zes anhand der Energiedichte haben sich die Grenzen der Basisenergiezonen als zu starr erwiesen. Um diesem Umstand zu begegnen wurde ein weiterer Arbeitsschritt angewendet, der eine dynamischere und interaktivere Ausweisung und Analyse von Energiezonen zu-lässt. Zu diesem Zweck wurde das fiktive FW-Netz – unabhängig von den zuvor ermittelten Basisenergiezonen – in einzelne Segmente unterteilt, wobei ein Segment in der Regel ein Stück des FW-Netzes darstellt, das zwischen zwei Knotenpunkten liegt (vgl. Abbildung 24).

Diese Segmente sind zum Teil nur wenige Hundert Meter lang (oder noch kürzer) und wei-sen oft nur ein paar Adreswei-sen als potenzielle Energieverbraucher auf. Für jedes einzelne Segment wurde aber wieder der Gesamtenergieverbrauch (für IST- und Zielzustand), Länge des Segments (= Netzlänge) und der Hausanschlüsse berechnet. Der Vorteil dieser Mikro-gebiete liegt nun aber darin, dass in einem iterativen Prozess nach einem „Baukastenprinzip“

aus diesen Mikroregionen beliebig große Energiezonen erstellt werden können und für diese wiederum Energieverbrauchs- und Energieeffizienzwerte berechnet werden können. Diese dynamische Analyse von verschiedenen Netzkonfigurationen erfolgt mithilfe einer eigens dafür geschriebenen und in das GIS eingebetteten Softwaremakro. Dazu müssen unabhän-gig von der Basisenergiezone im GIS lediglich die gewünschten Segmente (oder auch Ein-zeladressen) selektiert werden, woraufhin per Mausklick die zur Beurteilung des gewählten Netzes notwendigen Parameter (u. a. Länge des Netzes, Gesamtenergieverbrauch für jedes Energieverbrauchsszenario, Wärmebelegung oder Netzverlust) berechnet werden und die dazugehörigen Parzellen in grün oder rot (Schwellenwert: Wärmebelegung von 900 kWh/m) eingefärbt werden.

Abbildung 24: Mikrogebietsbezogene Darstellung

Quelle: eigene Bearbeitung