Deutschland strebt bis 2045 die Klimaneutralität an. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, müssen in den nächsten zwei Jahrzehnten wichtige Weichen im Energiesystem gestellt werden. Das Projekt TrafoKommunE untersuchte den notwendigen Transformationsprozess mit Fokus auf die kommunale Energiewende und gibt Handlungsempfehlungen zur kostengünstigen und zeitlich umsetzbaren Ausgestaltung versorgungssicherer kommunaler Energiesysteme. Schlüsselakteure für die Umsetzung sind Energieversorger und Kommunen.

Im kommunalen Energiesystem wurden technologische, infrastrukturelle, betriebswirtschaftliche und soziale Aspekte szenarienbasiert bewertet, um daraus Strategien zur Transformation der Infrastrukturen sowie darauf abgestimmte Geschäftsmodelle im Rahmen der Ziele der Energiewende abzuleiten. Hierfür wird sowohl netz- als auch anwendungsseitig ein sektorenübergreifender Ansatz mit flankierenden sozialwissenschaftlichen Untersuchungen gewählt. Als Grundlage werden Realdaten von Stadtwerken und Energieversorgern aus bereits existierenden Reallaboren und weitere Praxis- und Forschungsdaten verwendet. Darüber hinaus wurden die aktuellen politischen Rahmenbedingungen untersucht und es fanden Aktivitäten statt, die zur Aktivierung von Energieversorgungsunternehmen beitragen eine aktive Rolle bei der lokalen Energiewende einzunehmen.

Wichtige Themenschwerpunkten in TrafokommunE waren:

• Transformation der Energieinfrastruktur in allen Sektoren für die klimaneutrale Kommune unter Berücksichtigung von Akzeptanz
• Transferleistung von Forschungsergebnissen in die Praxis verbessern und Untersuchung neuer Geschäftsmodelle
• Handlungsempfehlungen für die strategische Entwicklung von Geschäftsfeldern von Stadtwerken
• Zukunftssichere IKT-Infrastruktur für Stadtwerke und Verteilnetzbetreiber

Im Rahmen des Projekts wurde der lokale Ausbau von erneuerbaren Energiequellen, die Nutzung alternativer Technologien (z. B. Wärmepumpen und batterieelektrische Fahrzeuge) und die Umsetzung von Sanierungsmaßnahmen von Gebäuden mit Hilfe eines hochauflösenden Stadtmodells untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sanierungsrate von Gebäuden eine entscheidende Rolle einnimmt. Höhere Sanierungsraten reduzieren den Energiebedarf erheblich. Insbesondere im urbanen und hochverdichteten Raum ist der Ausbau von Fernwärme langfristig unter den im Projekt getroffenen Annahmen wirtschaftlich.

Die Verteilung von Strom, Gas und Fernwärme für Haushalte, Gewerbe und Industrie wurde auf Basis von Realdaten durch Netzsimulationen abgebildet und anhand von Szenarien in die Zukunft projiziert. Dabei wurden verschiedene Energieerzeugungs- und -Verbrauchsstrukturen sowie unterschiedliche Siedlungs- und Gewerbestrukturen untersucht. Die Netze wurden hinsichtlich veränderter Lastflüsse analysiert und Transformationspfade aufgezeigt.

Durch die Stromnetzsimulation konnte gezeigt werden, dass zusätzliche Lasten und Erzeuger (z.B. PV, Wärmepumpen, batterieelektrische Fahrzeuge) im Niederspannungsnetz zu einer deutlichen Mehrbelastung führen, wodurch ein erheblicher Netzausbau erforderlich wird. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, können sich dynamische Stromtarife positiv auf die lokalen Niederspannungsnetze auswirken.

Die Gasnetzmodelle zeigen, dass die hydraulische Kapazität der bestehenden Netze durch den Effekt der sinkenden Gasnachfrage auch in Zukunft ausreichen wird. Allerdings werden die Netzentgelte aufgrund der geringen Anzahl von Verbrauchern im Gasnetz steigen. Die teilweise Stilllegung von Gasverteilnetzen muss in Zukunft mitgedacht werden. Die anteilige Stilllegung der Netze mit Anerkennung der Stilllegungskosten in der Regulierung ist die wirtschaftlich attraktivste Option für Netzbetriebe und Netznutzende. Die Planung eines Wärmenetzes sollte gleichzeitig die Anpassung der Gasnetze beinhalten.

Die Entwicklung in der straßengebundenen Mobilität im Personen- und Güterverkehr wurde mit einer agentenbasierten Simulation abgebildet, die ortsaufgelöste Strombedarfe im urbanen Raum aufzeigte.