Energiewende-Dashboard: Transparenz und Steuerung der Energiewende in Leipzig

Nutzung öffentlicher Bestandsdaten für neue Zielgruppe

Die Daten aus dem Marktstammdatenregister (MaStR), dem zentralen Register für Energieanlagen in Deutschland, liefern für das Dashboard mit umfassenden Standort-, Leistungs- und Statusinformationen eine detaillierte Analyse des bisherigen Zubaus erneuerbarer Energien in Leipzig. Die Zusammenführung dieser Daten bietet eine transparente Übersicht, die speziell auf die Anforderungen von Klimaschutzbeauftragten sowie Stadtplanenden zugeschnitten ist. So entsteht eine fundierte Basis für datenbasierte Entscheidungen.

Gebündelte Fachkompetenz im Referat Digitale Stadt
Das interdisziplinäre Team des Referats Digitale Stadt vereint energiewirtschaftliches Fachwissen, analytische Expertise und IT-Kompetenz, dies ermöglicht präzise Analysen der Energieflüsse und öffentlicher Daten und legte in Leipzig die Grundlage für die passgenaue Entwicklung des Energiewende-Dashboards für die Fachverwaltung.

Technologischer Kompetenzaufbau und agile Innovationskultur
Im Referat Digitale Stadt fördert ein innovatives Umfeld den Ehrgeiz neue Technologien wie Python und agile Projektmanagement-Methoden auszuprobieren. Durch die Einführung moderner Microservice-Architekturen, die parallel zu bestehenden Verwaltungssystemen wie dem zentralen Geoinformationssystem Leipzigs arbeiten, entstand wertvolles Know-How. Diese technologische Grundlage ermöglicht es, das Energiewende-Dashboard flexibel anzupassen und kontinuierlich weiterzuentwickeln.

Öffentliche Datenquellen

Da das Dashboard auf öffentliche Datenquellen, wie das Marktstammdatenregister, zurückgreift, ermöglicht es somit eine direkte, bundesweite Anwendung in Städten und Gemeinden – ganz ohne zusätzlichen Aufwand für die Datenerhebung. Diese bestehende Datenbasis schafft eine flexible Grundlage für innovative Anwendungen vor Ort.

Flexibel und einfach integrierbar

Die Webanwendung basiert auf einer modularen Architektur, bei der einzelne Komponenten in separaten Containern laufen. Diese enthalten alle notwendigen Abhängigkeiten, sodass die Anwendung unabhängig von der jeweiligen IT-Umgebung funktioniert. Dadurch ist sie flexibel einsetzbar, leicht zu warten und kann von interessierten Kommunen ohne großen Aufwand installiert und in bestehende Systeme integriert werden.

Bereitstellung als Software as a Service (SaaS)

Das Energiewende-Dashboard kann bereits als Minimal Viable Product direkt von interessierten Kommunen genutzt werden – ohne dass dafür komplizierte Vorarbeiten nötig sind. In einem Software-as-a-Service-Modell erhalten Kommunen Zugang zur jeweils aktuellsten Version der Software und können von automatisierten Wartungen sowie regelmäßigen Updates profitieren. 

Mit einem monatlichen Kostenrahmen von 500 bis 1.000 EUR, abhängig vom gewünschten Leistungsumfang, lässt sich das Dashboard mühelos in bestehende Prozesse integrieren. Eine erste erfolgreiche Übertragung in die Stadt Regensburg zeigt, wie effizient das Dashboard in der Praxis als skalierbare Lösung funktioniert. 

Nachhaltige Betreibermodelle aus der Entwicklungspartnerschaft

Die Entwicklungspartnerschaft der Städte Kiel, Konstanz, Kusel, Nordfriesland, Paderborn und Regensburg trägt das Energiewende-Dashboard. Gemeinsam etablieren diese Städte die Übertragung dieses nachhaltigen Betriebsmodells. Aktuell stehen zwei Ansätze im Fokus: das Self-Hosting des Tools vor Ort oder die Nutzung im Rahmen eines SaaS-Betriebsmodells. Die interkommunale Kooperation stärkt hierbei nicht nur die Skalierbarkeit, sondern hilft auch die Praxisorientierung der Lösung zu gewährleisten. 

Weiterentwicklung des Dashboards in der Anwendercommunity

Eine engagierte Anwendercommunity spielt eine zentrale Rolle bei der Weiterentwicklung des Dashboards. Durch den Austausch über neue Anforderungen und Datenquellen bleibt die Lösung relevant und zukunftssicher. Eingeplante Entwicklerressourcen und die finanzielle Unterstützung aus der Community sollen die langfristige Pflege und Anpassung des Tools sicherstellen. 

Lokale Herausforderungen

Leipzig ist eine dynamisch wachsende Stadt. Das bedeutet auch, dass sie vor der Herausforderung steht, den steigenden Energiebedarf ihrer wachsenden Bevölkerung nachhaltig zu decken. Besonders die hohe Bevölkerungsdichte und die vielfältige Sozialstruktur der Stadt erfordern eine sorgfältige Planung der Energiewende. Nur so lassen sich soziale Gerechtigkeit und Versorgungssicherheit langfristig gewährleisten. Gleichzeitig will die Stadt ihr Ziel umsetzen, den Anteil an erneuerbaren Energien deutlich auszubauen. Allerdings erschweren begrenzte Flächenverfügbarkeit und die Notwendigkeit einer effizienten Nutzung städtischer Ressourcen dieses Ziel.

Bisher fehlten transparente und zugängliche Daten, um den Fortschritt der Energie- und Klimaschutzziele zu überwachen und die Auswirkungen verschiedener Maßnahmen zu bewerten. Diese Lücke füllt das Energiewende-Dashboard als digitales Abbild der städtischen Energieversorgung und unterstützt somit Planungsprozesse.

Planungsziele

Das Energiewende-Dashboard Leipzig unterstützt die Stadt bei: 

• der gezielten Planung und Überprüfung von Maßnahmen zur Emissionsreduzierung und zum Ausbau erneuerbarer Energien. 
  Diese Maßnahmen sind im Energie- und Klimaschutzprogramm 2030 (EKSP) Leipzig festgelegt; 
• der verlässlichen Entscheidungsgrundlage für Politik und Verwaltung, um den Fortschritt der Energiewende nachvollziehbar darzustellen und Investitionsentscheidungen zu begründen; 
• der Simulation der Versorgung mit erneuerbaren Energien für unterschiedliche Szenarien, um die langfristige Versorgungssicherheit zu sichern. 
• der Daseinsvorsorge, den als Werkzeug unterstützt das Dashboard eine nachhaltige, strategische Ausrichtung der Energieversorgung..

Ansatz zur Wirkungsmessung

Wie das Dashboard zu einer besseren Maßnahmensteuerung und einer effizienteren Planung der Energiewende beiträgt, untersucht die Stadt Leipzig mittels qualitativer Erhebungen. Indikatoren dafür sind unter anderem die Wahrnehmung von Akteuren in Politik und Verwaltung, wie schnell sich Entscheidungen treffen lassen und an welchen Stellen die Informationsbasis eine wertvolle Unterstützung bietet. Langfristig könnten auch Veränderungen bei den Investitionssummen in Energiewendemaßnahmen als zusätzliche Referenz dienen, um die Wirkung des Dashboards weiter sichtbar zu machen.

Attraktivität und Anwenderfreundlichkeit des Dashboards werden anhand dieser KPIs gemessen: 

• Nutzerstatistiken (Häufigkeit und Intensität der Nutzung durch kommunale Akteure)
• Anzahl der an der Übertragung interessierten Kommunen
• Anzahl der erfolgreichen Übertragungen auf andere Kommunen

Prozessschritte

1. Problemidentifikation: Es fehlte an Transparenz, um den Status quo der städtischen Ausbauziele erneuerbarer Energien zu bestimmen.
2. Datenquellenanalyse: Insbesondere das Marktstammdatenregister wurde dahingehend geprüft, ob diese Datenbasis das identifizierte Problem lösen kann.
3. Prototyperstellung und erste Tests: Ein Prototyp diente dazu, schnell Feedback aus der Fachverwaltung zu erhalten Anschließend erfolgten Feedbackrunden zum Test mit potenziellen Anwenderinnen und Anwendern (zum Beispiel im Stadtplanungsamt, im Referat für Nachhaltigkeit und Klimaschutz, im Amt für Wohnungsbau und Stadterneuerung, im Amt für Denkmalpflege sowie im Amt für Geodateninformation).
4. Implementierung als Minimal Viable Product (MVP) und Übertragung auf andere Modellprojektstädte: Die entwickelte nutzbare Basisversion half dabei, Bedarf und Übertragbarkeit zu testen. Es erfolgten erste Übertragungen innerhalb der Entwicklungspartnerschaft zum Beispiel auf die Stadt Regensburg und die Gemeinde Nordfriesland. 
5. Betrieb des MVP und Verstetigungsplanung:
6. Behebung technischer Schulden: Optimierung der technischen Basis, um die langfristige Nutzung zu gewährleisten.
7. Klärung der Verstetigungsstrategie: Festlegung der finanziellen und technischen Ressourcen für die dauerhafte Weiterentwicklung.
8. Festlegung des Betriebsmodells: Entscheidung über den Betrieb als SaaS-Lösung und die Bedingungen für eine perspektivische Zusammenarbeit mit weiteren Akteuren.
9. Skalierung und Vertrieb: Bereitstellung der Lösung für weitere interessierte Kommunen und Prüfung der Skalierbarkeit.

Governance

Innerhalb der Organisationsstruktur der Stadt Leipzig ist das Referat Digitale Stadt für die Durchführung und Umsetzung des Energiewende-Dashboards verantwortlich. Das Referat agiert im Rahmen des Connected Urban Twins (CUT)-Projekts, das auf die Entwicklung digitaler Zwillinge fokussiert ist. Das Referat Digitale Stadt wurde 2019 gegründet und finanziert sich über Drittmittel aus EU- und Bundesprojekten. 

Ursprünglich als innovative „Undercover“-Idee im Projekt gestartet, hat sich das Dashboard mittlerweile fest in der Verwaltung integriert. Der prototypische Ansatz und die agile Umsetzung zeigen, dass diese Lösung von der Verwaltung innerhalb kurzer Zeit umgesetzt werden konnte und zu einer erfolgreichen Etablierung geführt hat. Für den Erfolg der Tools sind enge Schnittstellen zum Stadtplanungsamt sowie zum Referat für Nachhaltigkeit und Klimaschutz entscheidend. Diese Stakeholder werden eingebunden, um die optimale Integration des Dashboards in die städtischen Planungs- und Klimaschutzprozesse sicherzustellen.

Das Besondere an Weiterentwicklung und Umsetzung ist außerdem die Entwicklungspartnerschaft mit den Städten Kiel, Konstanz, Kusel, Paderborn, Nordfriesland und Regensburg. In gemeinsamen Regelterminen bringen diese Städte ihre Softwareexpertise und spezifischen Perspektiven ein, um das Dashboard bedarfsgerecht zu gestalten und für die Anforderungen verschiedener Kommunen zu optimieren. Diese Kooperation stärkt das Projekt durch wertvolle Einblicke und trägt zur überregionalen Übertragbarkeit der Lösung bei.

Kosten bei Beschaffung und Betrieb

30.000 EUR Entwicklerkosten (1,5 VZÄ für 4 Monate (etwas unter 30 TEUR) ) + Personalkosten (Entwicklerressourcen, Studentin und punktuell Support aus dem MPSC-Netzwerk)

Partizipation und Kommunikation

Das Referat Digitale Stadt integrierte frühzeitig das Stadtplanungsamt sowie das Referat für Nachhaltigkeit und Klimaschutz, um das Energiewende-Dashboard bedarfsgerecht umzusetzen. Durch Workshops und Feedbackschleifen in den Fachverwaltungen wurden die Anforderungen der Abteilungen aktiv einbezogen und Optimierungen direkt umgesetzt.

Die Entwicklungspartnerschaft mit den Städten Kiel, Konstanz, Kusel, Paderborn, Nordfriesland und Regensburg trug dazu bei, das Dashboard gemeinsam zu gestalten und dessen Übertragbarkeit zu gewährleisten. Agile Methoden und digitale Kollaborationstools ermöglichten weiterhin einen flexiblen Entwicklungsprozess und eine kontinuierliche Abstimmung.

Technische Infrastruktur

Funktionsumfang:

• Datenaufbereitung und Analyse: Verwendung der Programmiersprache Python (https://www.python.org/), die besonders für Datenanalyse und maschinelles Lernen geeignet ist, für Data Jobs (= automatisierte Aufgaben zur Verarbeitung und Bereitstellung von Daten) und Analytics-Tasks (= Aufgaben zur Analyse von Daten, um Erkenntnisse und Trends zu gewinnen).
• Datenhaltung: Verwendung von PostgreSQL (https://www.postgresql.org/) als leistungsstarkes, quelloffenes Datenbankmanagementsystem zur Speicherung und Verwaltung der Energie- und Klimadaten sowie für schnelle Abfragen und eine effiziente Verwaltung großer Datenmengen. Kommunikation mit der Datenbank über PRISMA (https://www.prisma.io/docs/orm/overview/databases/postgresql).
• Backend- und Frontendentwicklung: Python-basiertes Backend für stabile Datenverarbeitung und -bereitstellung (fastAPI: https://fastapi.tiangolo.com/); Frontend basierend auf React.js (https://react.dev/), einer JavaScript-Bibliothek für dynamische, interaktive Benutzeroberflächen mit benutzerfreundlichen Möglichkeiten zur Visualisierung und Interaktion mit Daten.
• Niederschwellige Einrichtung bei anderen Kommunen: Die niederschwellige Einrichtung ermöglicht eine schnelle Implementierung des Energiewende-Dasboards und setzt nur einen virtuellen Server oder ein sogenanntes Kubernetes-Cluster voraus.

Software & Hardware:

• Docker: Software zur „Verpackung“ von Anwendungen in Container (https://www.docker.com/)
• Git: Versionskontrollsystem für Code (https://git-scm.com/)
• Virtueller Server: Digitalumgebung, die wie ein physischer Server agiert.
• Kubernetes-Cluster: Plattform zur Verwaltung und Skalierung containerisierter Anwendungen (https://kubernetes.io/de/)

Schnittstellen & Standards:

• Microservice-Architektur
• Test Driven Development
• Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD): kontinuierliche Softwareentwicklung und Bereitstellung 

Datengrundlagen

Das Energiewende-Dashboard nutzt ausschließlich Daten aus dem Marktstammdatenregister (MaStR), ohne zusätzliche Datenerhebungen. Das MaStR ist eine zentrale und kontinuierlich aktualisierte Datenquelle, die von Marktakteuren wie Anlagen- und Netzbetreibern gepflegt wird. Es bietet umfassende und aktuelle Informationen, die für die Planung und Umsetzung der Energiewende unerlässlich sind.

Die besondere Rolle des MaStR als Datengrundlage ergibt sich aus seiner umfassenden Erfassung von Daten zu Energieanlagen, Betreibern und Verbrauchern. Für die Stadt Leipzig ermöglicht das MaStR eine tagesaktuelle, standardisierte und transparente Grundlage für Analysen und Szenarien, ohne dass eigene Datenerhebungen erforderlich sind. Dies reduziert erheblich die Kosten und den Aufwand für die Kommune.

Auch für andere Städte und Kommunen bietet die Nutzung des MaStR einen klaren Vorteil: Als nationale, einheitliche Datenbasis erlaubt es eine einfache Übertragbarkeit und Nachnutzung von Konzepten und Lösungen wie dem Energiewende-Dashboard. Kommunen können durch die standardisierte Datenstruktur des MaStR vergleichbare Ansätze verfolgen und eigene Projekte effizient aufsetzen. Wichtige Datenkategorien im MaStR sind:

1. Anlagendaten:

• technische Angaben zu Anlagenarten, zum Beispiel Solaranlagen, Windenergieanlagen, Biomasse, Wasserkraft, Gasanlagen
• Standortdaten und Netzanschlusspunkte
• Leistungskapazitäten (installierte Leistung, Erzeugungskapazität)
• Betriebsstatus (zum Beispiel: „in Betrieb“, „in Planung“, „stillgelegt“)

2. Betreiberdaten:

• Informationen über Anlagenbetreiber (Privatpersonen, Unternehmen, Kommunen)
• Zuordnung zu Marktrollen (Stromerzeuger, Speicherbetreiber, Netzbetreiber)

3. Verbraucher- und Speicheranlagen:

• Angaben zu Verbrauchern, die signifikante Energiemengen beziehen
• Daten zu Speichertechnologien (Batteriespeicher, Pumpspeicher)

4. Marktrollen und Akteure:

• Netzbetreiber, Lieferanten, Direktvermarkter, Bilanzkreisverantwortliche
• Zuordnung von Marktrollen zu spezifischen Anlagentypen und Standorten

5. Relevante Daten für die Energiewende-:

• Angaben zur EEG- und KWK-Förderung (zum Beispiel: Einspeisevergütung)
• Netzanschlusskapazitäten und Einspeiseprioritäten