Anwendung in Stadtquartieren in Mainz, Stuttgart und Rüsselsheim
Bild 2. Fallstudie Mainz: simulierter spezifischer Wärmebedarf in kWh/m2a
im unsaniert angenommenen Zustand; blau eingefärbte Gebäude sind nicht beheizt bzw. nicht an die Versorgung angeschlossen (Quelle: HFT Stuttgart)
Bild 3. Gemessener Verbrauch und simulierter Bedarf sowie gemessene und simulierte Erzeugung für die Fallstudie Mainz (Quelle: HFT Stuttgart)
Die dargelegte Methodik wurde im Zuge des Forschungsvorhabens anhand von drei unterschiedlichen Quartieren evaluiert. Ein Bestandsquartier in Mainz, bestehend aus einer homogenen Neubau-Reihenhaussiedlung sowie einem öffentlich genutzten, teilsanierten Bestandsensemble aus den 1960er- und 1970er-Jahren und verschiedenen Gewerbeeinheiten, repräsentiert ein typisches Stadtquartier mit gemischter Nutzung. Ein Quartier im Stuttgarter Stadtbezirk Feuerbach weist dagegen eine hohe Bebauungsdichte in Blockrandstruktur aus vornehmlich Neubauten auf. Als dritter Anwendungsfall diente ein typisches suburbanes Wohngebiet der späten 1990er-Jahre in Rüsselsheim, das vorwiegend aus Ein- und Zweifamilienhäusern besteht.
Im Mainzer Quartier wurden anonymisierte und aggregierte Gebäudewärmeverbrauchsdaten zur Validierung der automatisierten Wärmebedarfsberechnung (Bild 2) in SimStadt genutzt. Hier zeigte sich im ersten Schritt eine Überschätzung des Wärmeverbrauchs durch SimStadt um 16 %, wobei diese Diskrepanz auf den unbekannten energetischen Zustand einiger Nichtwohngebäude zurückzuführen war. Wird für diese ein mittlerer Sanierungsstand nach IWU unterstellt, reduziert sich die Abweichung im Jahresmittel auf 5 %.
In Bild 3 sind sowohl die simulierten als auch die gemessenen Daten auf monatlicher Basis zu sehen, wobei der gemessene Verbrauch nur in jährlicher Auflösung vorliegt. Die Simulation in SimStadt überschätzt dabei den Bedarf in den Wintermonaten, während der Bedarf in den Monaten der Übergangszeit unterschätzt wird. Die Differenzen zwischen Verbrauch bzw. Bedarf und Erzeugung werden jeweils durch Netzverluste verursacht.
Im zweiten Schritt wurde das vor Ort betriebene Wärmeversorgungskonzept, bestehend aus einem Holzhackschnitzelkessel für die Grundlast und einem fossil befeuerten Spitzenlastkessel, in SimStadt und Insel nachmodelliert. Die Abweichungen zwischen Simulation und Messdaten liegen hier im Jahresmittel ebenfalls bei nur 6 %.