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VITALITY District - Optimierte Energiekonzepte in der frühen Planungsphase von resilienten, energieeffizienten Quartieren

Ziel ist es, bereits in der Entwurfsphase von Stadtgebieten und Quartieren das gesamtheitliche elektrische und thermische Last- und Erzeugungs-Profil aufeinander abzustimmen, um somit das Energiekonzept von energieeffizienten Quartieren zu optimieren. Zu diesem Zweck wurden Smart City Indikatoren und deren Bezug auf Detailebene sowie Modelle, Grundlagen und Kriterienkataloge für energieoptimierte Stadtquartiere erstellt und die Ergebnisse kompakt auf Quartiersebene dargestellt, um als Input für zukünftige Stadtplanungsprojekte zu dienen.

Kurzbeschreibung

Motivation und Forschungsfrage

Das Hauptziel des Projekts VITALITY District bestand darin, die Photovoltaik-Planung bereits in der Entwurfsphase von Gebäudeverbünden und Quartieren zu optimieren. Dabei wurden Verbrauchsprofile, Gebäudetypologien und Lösungen für Energy-Communities, Speicherung und Begrünung berücksichtigt. Die zentrale Forschungsfrage lautete, wie eine integrale Systemplanung  auf Quartiersebene Energiespitzen reduzieren, Überschüsse in städtischen Energiespeichern puffern  und Gebäude optimal koordinieren und versorgen kann.

Ausgangssituation/Status Quo

Zu Beginn des Projekts fehlten effektive Werkzeuge (Tools) undMethoden für die Frühplanungsphase von Quartieren im Bereich verteilter Energieerzeugung, Speicherung und Gebäude-Speicher-Interaktion. Das Projekt VITALITY District sollte diese Lücke schließen und gleichzeitig den Vorgaben der EU-Richtlinie European Green Deal gerecht werden.

Projekt-Inhalte und Zielsetzungen

Im Rahmen des Projekts wurden Parameter zur Entwicklung von Energiegrobkonzepten auf Quartiersebene erarbeitet und bewertet. Dazu gehörten unter anderem der Anteil erneuerbarer Energien, die Energieeffizienz, der Raumkomfort sowie die optimale Platzierung von PV-Modulen und die Größe des Speichers, um den Eigenverbrauch auf Quartiersebene zu erhöhen. Das  übergeordnete Ziel bestand darin, Möglichkeiten der Stadtplanung mit Photovoltaik aufzuzeigen und eine Fachgrundlage für die PV-Integration in eine ambitionierte und umsetzbare Stadtplanung auf Quartiersebene zu schaffen.

Methodische Vorgehensweise

Im Rahmen des Projekts wurden Modelle zur Simulation von aggregierten PV-Erträgen für verteilte und teilverschattete Anlagen entwickelt. Es wurden Energieerzeugungsprofile erneuerbarer Energien und Lastprofile unterschiedlicher Gebäudetypen auf Quartiersebene generiert. Zudem wurde ein Tool auf Basis von Grasshopper for Rhino entwickelt, das Stadtplanern die Simulation von Quartieren in der frühen Planungsphase ermöglichte. Es wurden ganzheitliche Lösungsvorschläge für abgestimmte Energienutzung und energieeffiziente Komponenten, Integrität in BIM, bis hin zur Begrünung erarbeitet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Das entwickelte Tool auf Basis von Grasshopper for Rhino ermöglicht Stadtplanern die Simulation von Quartieren in der frühen Planungsphase und die Bewertung von Optimierungspotenzialen im Vergleich zu Bestandsquartieren und nicht optimierten Use-Cases. Es gibt viele Vorteile, bei energetischen Aspekten der Dekarbonisierung des Gebäudesektors die Bezirkslösung vorzuziehen, anstatt einzelne Gebäude zu berücksichtigen. Insbesondere die Aufteilung von Energieverbrauch und -produktion führt zu einer Verbesserung des Eigenverbrauchs und der Autarkie sowie zu optimalen Gestaltungsmöglichkeiten (sowohl aus architektonischer als auch aus systemischer Sicht). Daher kann die Nachhaltigkeit von Projekten im Bereich erneuerbare Energien sowohl aus energetischer als auch aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht durch die Übernahme der Bezirkslösung verbessert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Bezirksszenario eine Vergrößerung der Systemgröße, wodurch die Systemkosten gesenkt werden und innovative Lösungen und Technologien auch für den Gebäudesektor zugänglich gemacht werden.

Ausblick

Das Projekt VITALITY District bietet einen Innovationsvorsprung für österreichische Stakeholder im Bereich der CO2-armen Energiekonzepte auf Quartiersebene. Die erzielten Ergebnisse tragen zur Erreichung der Klimaziele der Stadt Wien und der Republik Österreich bei und legen die Grundlage für eine zukunftsorientierte Stadtplanung auf Quartiersebene.

Publikationen

Optimierte Energiekonzepte in der frühen Planungsphase von resilienten, energieeffizienten Quartieren (Vitality District)

Ziel ist es, bereits in der Entwurfsphase von Stadtgebieten und Quartieren das gesamtheitliche elektrische und thermische Last- und Erzeugungs-Profil aufeinander abzustimmen, um somit das Energiekonzept von energieeffizienten Quartieren zu optimieren. Zu diesem Zweck wurden Smart City Indikatoren und deren Bezug auf Detailebene sowie Modelle, Grundlagen und Kriterienkataloge für energieoptimierte Stadtquartiere erstellt und die Ergebnisse kompakt auf Quartiersebene dargestellt, um als Input für zukünftige Stadtplanungsprojekte zu dienen. Schriftenreihe 67/2025
 Shokufeh Zamini, Marcus Rennhofer, Bernhard Kubicek, Karl Berger, Anyla Berisha, Martin Kaftan, Sebastian Sautter, Ivan Dmitriev, Gernot Becker, Oleg Stelzhammer, Georg W. Reinberg, Marcello Turrini, Lily Hergovich, Jens Leibold, Frederike Ettwein, Pierre Laurent, Mattia Dallapiccola, Jennifer Adami, Rafael Werluschnig, Susanne Formanek
Herausgeber: BMIMI
Deutsch, 154 Seiten

Projektbeteiligte

Projektleitung

AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

  • Technische Universität Graz, Institut für Gebäude und Energie IGE
  • DI Sebastian Sautter - SAUTTER ZT
  • ATB-Becker e.U.
  • Architekturbüro Reinberg ZT GmbH
  • Fachhochschule Technikum Wien
  • GrünStattGrau Forschungs- & Innovations GmbH
  • Accademia Europea di Bolzano

Kontaktadresse

AIT Austrian Institute of Technology GmbH
DI Dr. Shokufeh Zamini
Giefinggasse 6
A-1210 Wien
Tel.: +43 (505) 50 64 28
E-Mail: Shokufeh.Zamini@ait.ac.at
Web: www.ait.ac.at/themen/photovoltaics/