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title: "TransUrban.NRW Reallabor in Nordrhein-Westfalen; Autarke Übergabestationen \u0026 TZ-Regelung"
sdDatePublished: "2026-08-01T18:21:00Z"
source: "https://www.energie.fraunhofer.de/content/dam/energie/de/documents/03_PDF_Messen-Veranstaltungen/dokumente_bet_2026/03_Steingrube-Wilke_Reallabor-Transurban-NRW_f.pdf"
topics:
  - name: "renewable energy"
    identifier: "medtop:20000257"
  - name: "electricity"
    identifier: "medtop:20000260"
  - name: "construction and property"
    identifier: "medtop:20000235"
locations:
  - "North Rhine-Westphalia"
  - "Mettmann"
  - "Herne"
  - "Mönchengladbach"
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TransUrban.NRW Reallabor in Nordrhein-Westfalen; Autarke Übergabestationen & TZ-Regelung

03_Steingrube-Wilke_Reallabor-Transurban-NRW.pdf

Dr. Annette Steingrube | Fraunhofer ISE
Dr. Christian Wilke | E.ON Energy Solutions GmbH
Geschäftsmodelle für
sektorengekoppelte
Niedertemperatur-Wärmenetze
Ergebnisse aus dem Reallabor der Energiewende Transurban.NRW

Übersicht über TransUrban.NRW Quartiere
Shamrockpark Herne
Seestadt mg +
Wohnen am Stadtteilpark
Hassel
Düssel-Terrassen Erkrath
Gebäudenutzung
sehr diverses
(Neubau und Bestand)
Wohnen & Gewerbe
(Neubau)
Wohnen
(Neubau)
Wohnen & Kita
(Neubau)
Dämmung der Rohre
Ja
ja
nein
ja
Leitertemperaturen
konstant
(12 °C / 22 °C)
konstant
(29 °C / 44 °C)
variabel
(min. WL 3 °C / max. 14 KL)
konstant
(ca. 45 °C)
Medienstrom /
Lage der Pumpen
ungerichtet / dezentral
gerichtet / zentral
ungerichtet / dezentral
gerichtet / zentral
Konzept
Übergabestation
Wärmepumpe &
direktes Kühlen
direktes Heizen + Heizstab
&
Kompressionskälte
Wärmepumpe &
direktes Kühlen
direktes Heizen +
Heizstab in Pufferspeicher
Regelungskonzept /
MSR
Übergeordnete Regelung
des Gesamtsystems
Zunächst autarke, später
übergeordnet Regelung
Autarke Übergabestationen &
Regelung der TZ
voraussichtlich
übergeordnet Regelung
Regenerative
Wärmequelle
Niedertemperatur-
Abwärme
Abwasser & Geothermie
Geothermie & Luft
Luft

Personen: ~ 500
Wohneinheiten: 200
Baustandard: EH 55/40
Das Quartier „Wohnen am Stadtteilpark“ Hassel
15 Mehrfamilienhäuser
36 Einfamilienhäuser

Das technische Konzept
Nutzwärme
Nutzwärme
Passive Kühlung
Passive Kühlung
Gebäude MFH
Gebäude EFH
Heizraum MFH
Heizraum EFH
Dez.
WP
Dez.
WP
Thermische
Speicher
Dez. Kälte-
übertrager
Strom -
speicher
Thermischer
Speicher
Dez. Kälte-
übertrager
Tischkühler
Balancing Unit/
Netzspeicher
Luft-Wasser-
Wärmepumpe
Kaltes
Nahwärmenetz
Leittechnik
Technikzentrale
PV
Sonne
Stromnetz
Geothermie
Aerothermie
Mieterstrom

Bilddokumentation

Wärmepumpe
Wärmespeicher
Trinkwarmwasser
Wärmetauscher
Heizwärme
Temperierung
Die Grüne Quartiere GmbH liefert, betreibt und
wartet alle relevanten Komponenten
ectogrid
Systempreis
▪Wärmelieferung
▪Temperierung
▪Anlagenbereitstellung
▪Aufbau und Installation
▪Wartung und Service
▪Instandhaltung
▪Risikoübernahme
▪Einhaltung der städtischen
Vorgaben
Niedertemperatur-
system 35°C **
Geschäftsmodell: Besonderheit Systempreis

Neue Wege im Einfamilienhaus mit dem
Systempreis
7
Komforttemperierung
Full-Service
CO2-Neutralität
Preisstabilität
Vorteile:
• Keine Investitionen in Erzeugungsanlagen
• Kein Anschlusskostenbeitrag
• Kein Strom für die Wärmepumpe
• KfW-55 Standard ausreichend
• Nutzerverhalten wird über Bonus-Malus-Regelung
angereizt
Wärmepumpengröße
Preis pro Monat in 2024
< 6,0 kW
Ca. 224,- EUR
< 7,9 kW
Ca. 277,- EUR
< 10,7 kW
Ca. 325,- EUR
< 13,8 kW
Ca. 378,- EUR

Geschäftsmodell: Flexibler Betrieb der
Erzeuger/Verbraucher
Motivation

Geschäftsmodell: Flexibler Betrieb der
Erzeuger/Verbraucher
Motivation
Flexibilisierung von Erzeugern
und Verbrauchern notwendig,
um Stromnetzausbau zu
begrenzen
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Investitionen VNB [Mio. €]
Jahr [-]
Reale Investitionen VNB
VNB Investitionsprognose des IMK
Eigene Darstellung auf Basis von Daten von BNetzA und IMK

Geschäftsmodell: Flexibler Betrieb der
Erzeuger/Verbraucher
Motivation
Flexibilisierung von Erzeugern
und Verbrauchern notwendig,
um Stromnetzausbau zu
begrenzen
Das Anbieten von Flexibilitäten am
Strommarkt kann außerdem
zusätzliche Erlöse generieren

Geschäftsmodell: Flexibler Betrieb der
Erzeuger/Verbraucher
Motivation
Flexibilisierung von Erzeugern
und Verbrauchern notwendig,
um Stromnetzausbau zu
begrenzen
Das Anbieten von Flexibilitäten am
Strommarkt kann außerdem
zusätzliche Erlöse generieren
Wärmenetze mit Sektorkopplungstechnologien und Speichern bieten die
Möglichkeit den Strombezug und die -erzeugung zu flexibilisieren

Geschäftsmodell: Flexibler Betrieb der
Erzeuger/Verbraucher
Optimierung
Eigenverbrauch
Dynamische
Stromtarife
Wärmepumpen-
stromtarif
Netzorientierte
Steuerung (ENWG
§14a
Spitzenlast-
reduktion
Anbieten von
Regelenergie
Wärmenetze mit Sektorkopplungstechnologien und Speichern bieten die
Möglichkeit den Strombezug und die -erzeugung zu flexibilisieren

Abbildung der Quartiere im Energiesystemmodell
▪Abbildung der Quartiere aus dem
Projekt im Energiesystemmodell
KomMod
▪KomMod ist ein lineares
Energiesystemmodell, welches mit der
Zielfunktion der niedrigsten
Gesamtenergiesystemkosten simultan
installierte Leistungen und Betrieb der
Erzeugungsanlagen und Speicher
optimiert
▪Ergebnisse
▪Installierte Leistungen
▪Stündlich aufgelöster Betrieb
▪Kostenstruktur
▪Import/Export
Windkraft
Strom
Wärme
Kälte
Brennstoffe
Wasserstoff
CO2
Wasserkraft
Photovoltaik
Batterie-
speicher
Abfälle
Haushalte
Abwärme
Biomasse
Gewerbe
Brennstoff-
speicher
Thermischer
Speicher
Fossile
Brennstoffe
Import / Export
Strom
Import / Export
Brennstoffe
Wassertoff-
speicher
Energiequellen
und -Erzeuger
Industrie
Transport
© Fraunhofer ISE
Solarthermie
Geothermie
Speicherung
Verbraucher
BHKW
Synthese /
Methanisierung
CO2-Abscheider
Brennstoffzelle
Elektrolyseur
Heizkessel
Absorptions-
kältemaschine
Kompressions-
kältemaschine
Wärmepumpe
Heizstab
Umwandlung
Wärme-
übertrager

Eigenverbrauchsoptimierung
▪
Die Eigenverbrauchsoptimierung zielt darauf
ab mehr eigenerzeugten Strom zu nutzen und
somit weniger einzuspeisen sowie aus dem
Netz zu beziehen
▪
Dies muss nicht zwangsläufig systemdienlich
sein
▪
In Hassel ist es vorteilhaft eine höhere
thermische Speicherkapazität zu installieren,
dadurch kann der Wärmepumpenbetrieb
mehr in die Zeiten der PV Produktion
geschoben werden
▪
Auch die Nutzung der thermischen Trägheit
der Gebäude ist vorteilhaft, zumal keine
zusätzlichen Investitionskosten anfallen
Hassel
▪
Th_Speicher: erhöhte thermische Speicherkapazität
▪
TH_Trägheit: Nutzung der thermischen Trägheit der
Gebäude
-100
0
100
200
300
400
500
Basis
Th_Speicher Th_Trägheit
Kosten in 1000€
Netz, Geothermie,
Tischkühler
El. Speicher
PV
Th. Speicher zentral
Th. Speicher dez.
HP zentral
HP dez.
El. Export
El. Import

EnWG §14a und dynamischer Strompreis
Hassel
▪
§ 14a EnWG regelt seit dem 1.1.2024 die
netzorientierte Steuerung neuer steuerbarer
Verbrauchseinrichtungen wie Wärmepumpen,
Wallboxen und Speicher (>4,2 kW) im
Niederspannungsnetz. Netzbetreiber dürfen
diese bei Überlastung drosseln (Mindestleistung
4,2 kW garantiert), während sie den Anschluss
nicht mehr verweigern dürfen.
▪
Zeitvariable Netzentgelte und Stromtarife führen
im Fall von Hassel zu erhöhten Kosten, da Strom
zu Hochpreiszeiten importiert wird; zu
Niedrigpreiszeiten kann Strom aus den eigenen
PV-Anlagen genutzt werden
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
EnWG14a-Mod1+3
EnWG14a-Mod1+3-dynSP
% der Kosten im Basisszenario
Gesamt in % von Basis
El. Import in % von Basis
▪
Modul 1: feste Vergütung
▪
Modul 3: dynamische Netzentgelte
▪
dynSP: dynamischer Strompreis

Anbieten von Regelleistung
Hassel
▪
Stromerzeuger und Verbraucher können am
Regelleistungsmarkt anbieten, jedoch nur, wenn
sie über 1 MW Leistung anbieten können. Im Fall
von Hassel muss über einen Aggregator
angeboten werden, da die bereitstellbare Leistung
nicht ausreicht
▪
Es wurden zwei Szenarien verglichen, welche auf
historischen Daten des Regelleitungsmarktes
beruhen:
▪
Niedrige Wahrscheinlichkeit Regelenergie
bereitzustellen, aber hoher Preis (HP)
▪
Hohe Wahrscheinlichkeit Regelenergie
bereitzustellen, aber niedriger Preis (LP)
▪
Beide Szenarien zeigen reduzierte Gesamtkosten
gegenüber dem Basisfall
▪
AFRR: Sekundärregelleistung
▪
HP: hohe Wahrscheinlichkeit
▪
LP: niedrige Wahrscheinlichkeit
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
aFRR-HP
aFRR-LP
% der Kosten des Basisszenarios
Gesamt in % von Basis
El. Import in % von Basis

Weiterführende Informationen
… Gibt es auf der Projekthomepage, auf der in nächster Zeit noch viele neue Inhalte hinzukommen werden
Dr. Annette Steingrube | Fraunhofer ISE | annette.steingrube@ise.fraunhofer.de
Dr. Christian Wilke | E.ON Energy Solutions GmbH | christian.wilke@eon.com