Die Verbesserung effizienter und nachhaltiger Strukturen in urbanen Räumen erfordert Strategien, die die komplexen Zusammenhänge innerhalb dieser Strukturen berücksichtigen und Anpassungen an künftige Entwicklungen flexibel zulassen.

Neben der Analyse und Bewertung der Diversität von Stadtraumtypen und der darin begründeten funktionellen Abhängigkeiten ist die Kenntnis möglicher energetischer Anwendungen und Umwandlungsprozesse und deren Implementierung in diese Räume die Grundlage für  nachhaltige und energieeffiziente Stadtentwicklung.

Städtische Agglomerationen sind Schwerpunkte des Energiebedarfs. Sie sind daher geeignete Räume zur Untersuchung von Optionen zur weiteren Steigerung der Energieeffizienz.

Einen wichtigen Beitrag dazu kann die Analyse und Systematisierung der im städtischen Raum existierenden Optionen der Umwandlung von Energie vom Primärenergieträger bis zur gewünschten Form der Nutzenergie leisten. Innerhalb dieser energetischen Reihen bestehen vielfältige Möglichkeiten zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungsprozessen.

Von der Beschreibung der jeweiligen Siedlungsstruktur über die inhaltliche Definition von Stadtraumtypen bis hin zu Energieumwandlungsprozessen werden Algorithmen und Modelle zu entwickeln sein, die diese komplexen Prozesse verständlich darstellen und als Handreichung für die beteiligten Akteure vor Ort eine Entscheidungshilfe ermöglichen.

Die ganzheitliche Betrachtung des Organismus Stadt hinsichtlich seiner Energieeffizienz bedingt auch die Betrachtung der Gestehungsseite von Energie. Dies spiegelt sehr deutlich der gegenwärtige Paradigmenwechsel von mehrheitlichem Import und anschließender Verteilung hin zur anteiligen Integration von innerstädtischen Quellpotentialen wider. Ein ganzheitlicher Ansatz, der auch die oftmals unterschätzten urbanen Ressourcen „Abfall“ und „Abwasser“ integriert, ist bis dato jedoch völlig vakant. Insbesondere den Schnittstellen der Bereiche Abfall- oder Ressourcen-, Energie-, stadtnahe Land- und Siedlungswasserwirtschaft können hohe Synergiepotentiale unterstellt werden. Die Herausforderung liegt hierbei in der vollständigen Erfassung, Systematisierung  und optimaler Nutzung der Ressourcen.

Um die Potentiale in den bestehenden Strukturen ausschöpfen zu können, bedarf es zunächst einer grundsätzlichen Bewertung städtischer Bioressourcen. Beginnend bei der Identifizierung der Anfallorte und der Erfassung über den Transport hin zur derzeitigen Behandlung müssen die Stoffströme hinsichtlich ihres Verwertungs- und/oder Optimierungspotentials analysiert werden. Dies beinhaltet auch das Zusammenspiel der beteiligten Akteure, um zukünftige Entwicklungen nachhaltig zu steuern.

Die Mengen und Qualitäten von Abfall und Abwasser als große städtische Stoffströme werden derzeit noch bezüglich ihrer Emissionsminimierung analysiert und bewertet. Damit liegt die gebundene Energie brach. Die entsprechend realisierten technischen Systeme sind aufwendig und kostenintensiv. Hier gilt es, über eine Basismatrix ein belastbares Fundament für energetische Nutzungsoptionen bereit zu stellen. Erweiterungen oder Umnutzungen bestehender Anlagen stehen dabei genauso im Fokus wie die infrastrukturellen, formellen und technischen Anforderungen zur späteren Integration identifizierter, bisher ungenutzter Stoffströme. Möglichkeiten zum Ausgleich von Stoffstrom- und Energiebedarfsschwankungen werden aufgezeigt.

Großer Forschungsbedarf besteht bezüglich der ökonomischen Wirkungen von Maßnahmen zur Steigerung der städtischen Energieeffizienz. Die Forschergruppe setzt daher genau hier einen weiteren Arbeitsschwerpunkt. Es werden Kalkulationsgrundlagen und Kennzahlen zur Planung, Konzeption und Auswertung von Energieeffizienz-Maßnahmen untersucht.

Die Grundlage einer aussagekräftigen ökonomischen und insbesondere finanziellen Analyse ist die strukturierte Erfassung der Rahmenparameter. Ein bewährtes und geeignetes Instrument hierzu stellt die Lebenszykluskostenanalyse dar. Es wird der Frage nachgegangen, welche Erfahrungen mit dieser Methode zur Einschätzung von Energieeffizienz-Maßnahmen vorliegen, welche Eingangsgrößen erforderlich sind und welche Aussagekraft mit den Ergebnissen verbunden ist. Diese Untersuchungsergebnisse bilden die Grundlage für die Arbeiten zur Entscheidungsunterstützung:

Sowohl Investitionen in neue Konzepte der Energieversorgung als auch Energieeinsparinvestitionen werden i.d.R. nur dann umgesetzt, wenn sie wirtschaftlich tragfähig sind. Als Grundlage diesbezüglicher Einschätzungen dienen Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen. Die zu klärende Frage lautet, welche Instrumente und Methoden zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von (punktuellen) Maßnahmen zur Energieeinsparung bzw. -optimierung in der Stadt verfügbar und geeignet sind.

Zur Verbesserung der Transparenz der ökonomischen Auswirkungen von Investitionen in Energieversorgung bzw. Energieeinsparmaßnahmen sind als weitere Aufgabenstellung Übersichtskarten zu entwickeln, sog. ökonomische Energieflussmodelle. Ziel ist es damit auf einen Blick die ökonomische Effizienz einer baulichen bzw. technischen Maßnahme ersichtlich macht.

Um Ziele der städtischen Energieeffizienz in den Kommunen wirksam umzusetzen, bedarf es der möglichst frühzeitigen Einbindung aller beteiligten Akteure. Ziele können u.a. die Verbesserung der internen und externen Kooperation, die aktive Unterstützung durch lokale Partner oder die Generierung von Investitionsmitteln sein.

In der Praxis zeigt sich jedoch, dass Informationen oftmals nicht zielgruppengerecht aufbereitet und verständlich vermittelt werden. Daraus entstehen Informationsdefizite, die den Fortgang des Projektes wesentlich behindern und zu Konflikten innerhalb und außerhalb der Organisationsstrukturen führen können. Strategien der visuellen Informationsvermittlung leisten hier einen wichtigen Beitrag zur erfolgreichen Akteursintegration. Ziel ist es, Strategien der zielgruppenspezifischen Darstellung zu entwickeln und im Kontext der städtischen Energieplanung anwendbar zu machen.