Smart City - intelligentes Zusammenspiel der Themen Energie, Mobilität und Stadtentwicklung „Hydrogen Cities – Wasserstoffstädte“ Hannovermesse, April 2011 Dr. Rittmar von Helmolt Bundesverband Smart City e.V.

Globale Megatrends erfordern lokale Antworten und Lösungen Fünf Megatrends, die nachhaltig auf die Stadtentwicklung wirken: Demografischer Wandel Urbanisierung Energiewandel Ersetzen fossiler Energieträger durch regenerative Quellen Energiespeicherung fluktuierender Quellen Ersatz von Großkraftwerken durch dezentrale Einheiten Neue Mobilitätsmuster Global zunehmende Mobilität Ausbau der Mobilitäts-Infrastruktur Alternative Antriebe, Elektromobilität Digitales Leben Vernetzung der virtuellen und realen Welt Ubiquitäre computerbasierte Intelligenz Konvergenz von Technologien

Mobilität: Gegenläufige Trends (Europa) Urbanisierung Schrumpfen Der Bevölkerung im ländlichen Raum Wachstum der Zentren Urbane Mobilität Kleinfahrzeuge Geteilte Nutzung ÖPNV Fußgänger- und Fahrradverkehr Angepasste Infrastrukturlösungen Geteilte Nutzung Neue Mobilitätsdienstleistungen Rinspeed General Motors Detroit People Mover Opel

Energiewandel: Beispiel Dänemark 1980 2005 Quelle: Siemens AG, 2008

Wie klein können energie-autarke Einheiten sein? Bedeutung der zentralen Energieerzeugung wird geringer Regenerative Energie  dezentrale Energieerzeugung Investition (vorab) Eingesparte Brennstoff-kosten (zukünftig) Mittel zur Beschaffung von Energieträgern fließen nicht mehr aus den Regionen ab Aber: Kann eine Stadt sich selbst mit vor Ort regenerativ erzeugter Energie versorgen?

Kann sich eine Stadt autonom mit regenerativ erzeugter Energie versorgen? Energiebedarf Frankfurts Fläche 248 km², knapp 700000 Einwohner Energiebedarf von 691518 Menschen: 20 TWh/Jahr Potential zur Energieerzeugung Solarstrom von 248 km²: ca. 25 TWh/Jahr* (Windstrom eher weniger)  Wie sinnvoll ist das? Masdar City: Selbst dort ist Versorgung von ausseralb nötig Die Stadt braucht auch in Zukunft die Versorgung von außen – auch mit Energie *Solarstrom-Ertrag max. ca. 100 - 120 kWh/Jahr∙m² (M. Kaltschmitt et al., 2006)

Wasserstoff als Langzeit-Energiespeicher Beispiel: Hybridkraftwerk (Enertrag)

Kein Science Fiction: Wasserstoff-Speicher in Salzkaverne (Texas) H2 an Kunden H2 von Produktionsquelle Datengrundlage: Speicherkapazität: 70,8 Mio. m3 Nutzbares Volumen: 39,6 Mio. m3 Max. Speicherdruck: 150 bar Arbeitsdruck: 55 – 150 bar Füllrate: ~ 2,1 Mio. m3/Tag Entnahmerate: druckabhängig Inbetriebnahme: Q4 2007 Deckschicht H2-Speicherung Salzdom Quelle: Praxair Canada Inc. Energiespeicher-Äquivalent 210 GWh  ca. 1% des Jahres-Energiebedarfs von Frankfurt Zum Vergleich: Großer Pumpspeicher: 8 GWh 1 Mio. E-Fahrzeuge: 20 GWh Alle Pumpspeicher in D: 40 GWh

Brennstoffzellen-fahrzeuge Hohe Reichweite ohne Einschränkung bei Fahrzeuggröße/Funktionalität Jederzeit null Emissionen Schnelle Betankung (3 Min.), entkoppelt vom Parken Opel HydroGen4 (Adam Opel AG)

Die „Smart City“ ist nicht autark, sondern intelligent vernetzt Intelligente Einbindung von Gebäuden in die (vorhandenen) Siedlungsstrukturen Sinnvolle Anbindung an Verkehrssystem Stadtplanung und Verkehrsvermeidung Nutzung Regionaler Wärmequellen, Nahwärmeversorgung Lokale Speicherung von Energie statt Ausbau des Verteilnetzes Vernetzung der Stadt mit der umliegenden Region Gemeinsame Zielsetzung für die Region (statt Optimierung jeder Kommune für sich selbst) Die „Smart City“ besteht nicht aus energieautarken Einzelobjekten, sondern reduziert durch systemische Optimierung und Vernetzung den „energetischen Fußabdruck“ der gesamten Region.

Smart City – mehr als die Summe der Teile Themenfelder des Bundesverbandes Smart City Stadt- entwicklung Themen Infrastruktur Technologien Gebäude Smart City Cluster Information & Kommunikation Energie Mobilität

Bundesverband Smart City e.V. Dr. Rittmar von Helmolt rvh@bundesverband-smart-city.de www.bundesverband-smart-city.de

Zweck des Verbandes Förderung von Wissenschaft und Forschung auf dem Gebiet der intelligenten Stadt der Zukunft Förderung der Entwicklung, Erprobung und Implementierung entsprechender Konzepte. Kooperationsplattform und Erfahrungsaustausch zu den Themen Umweltschonende Energieerzeugung, - verteilung und –nutzung Nachhaltige Gebäude-, Stadt- und Regionalentwicklung Smart Grids: kommunikationsgestützte und dezentral gesteuerte Energienetze Private und öffentliche Mobilität, insbesondere Elektromobilität Urbane Wertstoff- und Rohstoffwirtschaft von und für die Stadt Gesundheitsversorgung der Zukunft Erzeugung von Nahrungsmitteln im urbanen Raum Wohnen, Leben und Arbeiten in einer alternden Gesellschaft Konzipierung und Formulierung von Forschungsanträgen. Öffentlichkeitsarbeit

Deutschland: Primär- und Endenergieverbrauch (2011) Primärenergie- verbrauch 3760 TWh Endenergie- verbrauch 2430 TWh Pro Kopf: Gesamt: 29.600 kWh Strom: 7.400 kWh Privathaushalte: 1.800 kWh Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., 2012

Megacities (> 10 Mio. Einw.) 1950: Eine Stadt >10 Mio. Einwohner 2012: 26 Städte >10 Mio. Einw. 1 Megacity (10 million+ population) New York 12.4 million 7 other cities with population over 5 million London 8.7 Tokyo 6.9 Paris 5.4 Moscow Shanghai 5.3 Rhine-Ruhr Buenos Aires 5.0

verschiedener Antriebskonzepte Anwendungsfelder verschiedener Antriebskonzepte Hohe Last Fahrprofil Lastprofil Stop-and-Go (Stadtverkehr) Konstantfahrt (Autobahn) Geringe Last