В рамках проекта «smood — умное соседство» 16 компаний, четыре научно-исследовательских института и ассоциация работали вместе при научной поддержке Fraunhofer над будущим мер по обновлению, связанных с энергетикой, в течение последних нескольких лет. Охватывая все, от оцифрованных процессов планирования и инновационных систем районного хранения электроэнергии и тепла до интеллектуальных решений для контроля и оперативного управления, проект направлен на то, чтобы существующие районные объекты были готовы к переходу на энергию, а арендаторы получали выгоду от более низкой стоимости жизни в качестве результат.

Стоимость электроэнергии, газа и других ископаемых видов топлива резко возросла в последние месяцы. Энергоснабжение Германии и Европы столкнулось с серьезными проблемами. Здания играют ключевую роль в общем социальном контексте: потенциал экономии энергии составляет до 40%, в зависимости от уровня и качества реконструкции.

Повышение энергоэффективности существующих районов на благо окружающей среды и общества.

На этом фоне в 2019 году был запущен проект «smood — умный район » с видением систематического создания ценности за счет ремонтных работ в существующих жилых районах. Он является частью федеральной программы финансирования Innovative Regionale Growth Cores (Innovative Regionale Wachstumskerne), в рамках которой формируется региональный альянс компаний, университетов прикладных наук и научно- исследовательских институтов в восточной Германии, которые совместно используют совместную технологическую платформу в своем регионе и расширяют уникальные возможности продаж в область их специализации. До 2022 года ядра роста этого типа получали финансирование от Федерального министерства образования и исследований Германии (BMBF).

Помимо экологических аспектов, решающим критерием успеха проекта smood является экономичность. Создавая тщательно продуманное сочетание инновационных технологий энергоснабжения и управления с подходящими интегрированными технологиями в существующих зданиях, его конечной целью является снижение затрат на коммунальные услуги. Проект направлен на достижение этой цели, позволяя районам покрывать большую часть своих потребностей в энергии за счет собственных источников и обеспечивать жителей электроэнергией и теплом по доступной цене.

«Жизненно важной целью ядра роста в целом является борьба с так называемыми эффектами сегрегации, то есть с ситуациями, когда менее обеспеченные семьи больше не могут позволить себе жить в определенных жилых районах», — говорит профессор Питер Бретшнайдер. и директор Института передовых системных технологий (AST) при Фраунгоферовском институте оптроники, системных технологий и использования изображений IOSB, и научный представитель smood.

smood: Пять совместных исследовательских проектов, многочисленные инновации

Партнеры, участвующие в технологической платформе, представляют мир науки, промышленности и ассоциаций и вносят свой вклад, охватывающий всю цепочку создания стоимости, от обследований, детального планирования и реконструкции зданий и районов до оперативного управления. Они вместе работают над несколькими совместными исследовательскими проектами: один из них, smoodPlan, связан с анализом и планированием района (на цифровой основе) с использованием таких инструментов, как дроны и тепловизионные камеры.

Между тем, инновационные методы подключения к источникам тепла и хранения тепла находятся в центре внимания GeoHoP (который использует новую технологию бурения для установки горизонтальных геотермальных зондов в форме звезды) и GeoHeatStorage (который обеспечивает экономически эффективный геотермальный метод хранения тепла в летом и позволяет рекуперировать тепло с помощью насосов зимой). Совместный исследовательский проект EStorage, в котором Институт керамических технологий и систем им. Фраунгофера играет ведущую роль, обеспечит устойчивую, безопасную и недорогую натриево-никелевую хлоридную батарею для локального хранения электроэнергии, полученной, например, от фотоэлектрических систем. В проекте smoodACT работа участников включает в себя разработку, проектирование и тестирование системы управления энергопотреблением для зданий и районов.

«С помощью smood нам удалось разработать всеобъемлющую систему, которая знаменует собой важный шаг на пути к постепенному отказу от использования ископаемого топлива», — говорит д-р Керстен Розелт, деловой представитель smood. «Мы начинаем с некоторых удивительных разработок, таких как планирование районов с помощью дронов, новые экологически чистые системы хранения электроэнергии для районов, методы рекуперации геотермальной энергии и тепла под существующими зданиями, а также интеллектуальная и недорогая система управления энергопотреблением для районов.»

smoodACT: интеллектуальное управление потоками энергии

Fraunhofer IOSB-AST взял на себя функции координации подпроекта smoodACT на основе своего многолетнего опыта в области систем управления энергопотреблением. Один из аспектов работы включает в себя оценку потоков энергии в районах, в которых уже была проведена реконструкция, ориентированная на энергопотребление, и использование алгоритмов для обеспечения того, чтобы энергия была доступна в точках, где ее можно использовать максимально эффективно.

Например, рассматривается вопрос о том, следует ли подавать электроэнергию, вырабатываемую фотогальванической системой на крыше в солнечный день, но не использующую ее сразу, в систему накопления энергии или использовать для зарядки электромобиля или работы теплового насоса. Введенные данные позволяют системе управления энергопотреблением принимать автоматизированные решения о наилучшем способе использования доступной энергии с учетом текущей ситуации и потребностей. Однако существующие системы также необходимо скорректировать с учетом большей эффективности и объединить с новыми компонентами. Путем оптимизации системы таким образом можно эксплуатировать оборудование с эффективным и экологически безопасным подходом, используя местные ресурсы. Как утверждает профессор Бретшнайдер, «только интеллектуальные системы управления могут помочь зданиям использовать примерно на 30% больше местной возобновляемой энергии».

Из лаборатории в реальную жизнь

Как только консорциум, запущенный в 2019 году, достиг конца своего этапа в декабре 2022 года, партнеры по проекту представили общественности полученные на данный момент результаты и решения. На сегодняшний день вся концепция smood готова к полному тестированию в режиме реального времени в лабораторных условиях. Следующими шагами предполагается запуск демонстрационных проектов, то есть реальных модельных районов, что участники проекта уже обсуждают с частными и муниципальными жилищными компаниями. По словам профессора Бретшнайдера, как частный бизнес, так и агентства по городскому развитию проявляют большой интерес: «Мы верим, что первые проекты будут запущены и запущены по-настоящему в течение следующих четырех-пяти лет». Частные компании даже рассматривают возможность создания собственных энергетических компаний,

Open District Hub, также запущенный Fraunhofer-Gesellschaft и работающий в аналогичной области, представляет собой образец для подражания для испытания моделей, разработанных в лаборатории, в практических сценариях. Являясь некоммерческой ассоциацией, она занимается успешным внедрением энергетического перехода и развитием климатически нейтральных городов за счет использования синергетических эффектов в районах, возникающих, например, при выработке возобновляемой энергии или объединении секторов электричества, тепла и мобильности. Чтобы оценить, как концепции инновационных решений воплощаются в жизнь на основе моделей, Open District Hub уже работает с эталонными районами, отражающими широкий спектр существующих типов районов.

Инновационные решения, разработанные консорциумом smood, вызвали интерес не только в Тюрингии (федеральная земля, в которой базируется проект), но и в Германии в целом, при этом регулярно поступают запросы из США и азиатского региона. Профессор Бретшнайдер добавляет: «Для меня было особой честью представить smood в рамках выставки Expo 2020 Dubai».