Miejskie planowanie zagospodarowania przestrzennego
Oba rządy miast wykorzystały lokalny kodeks budowlany, plan zagospodarowania przestrzennego i plan rozwoju, aby stworzyć korzystne warunki dla wdrożenia energooszczędnego budownictwa i integracji OZE. Wykorzystanie i wytwarzanie energii jest kontrolowane poprzez renowację starych budynków, budowę nowych struktur, przydzielanie terenów miejskich dla infrastruktury OZE oraz przygotowanie przestrzeni i powierzchni do późniejszego zastosowania/instalacji OZE. Na przykład, przepisy planistyczne są ustalane dla: przyszłych instalacji solarnych na dachach, fasadach lub otwartych przestrzeniach publicznych; dodatkowych podziemnych kanałów dla ogrzewania i przedłużenia sieci elektrycznej pod ulicami; zarezerwowanych podziemnych magazynów energii pod parkingami i obiektami rekreacyjnymi; oraz przyszłych lokalnych elektrowni cieplnych lub małych elektrociepłowni w pobliżu tranzytu lub miejsc handlowych. Ogólnie rzecz biorąc, konwencjonalne planowanie przestrzenne zostało zastąpione przez transformacyjne planowanie rozwoju energetycznego. Innymi słowy, planowanie i budowa budynków, ulic, przestrzeni otwartych i infrastruktury usług publicznych zostały rozważone w świetle ich zdolności do ułatwienia wytwarzania, dystrybucji i przechowywania energii z OZE.
W miastach Frankfurt i Monachium strategie rozwoju miejskiego łączyły planowanie przestrzenne z podejściem do planowania energetycznego. Przejawiały się one w postaci koncepcji energetycznych lub planów dla istniejących i nowych dzielnic, ocen energetycznych planów zagospodarowania przestrzennego, rozporządzeń dotyczących ciepłownictwa, umów prawa prywatnego (dzierżawa/sprzedaż gruntu, umowy urbanistyczne, umowy deweloperskie) oraz konkursów na zintegrowany energetycznie rozwój miejski (Unger, 2012). Koncepcja energetyczna planowanego osiedla zakłada w minimalnym zakresie budowę domów pasywnych dla wszystkich budynków, lokalne wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych w celu zaspokojenia części zapotrzebowania obszaru na energię elektryczną i cieplną oraz nowe i rozbudowane lokalne sieci ciepłownicze, często wraz z budową małych lokalnych zakładów ciepłowniczych lub kogeneracyjnych. Aspekty te stanowiły podstawę rozwoju miejskiego dla obszaru docelowego. Koncepcja energetyczna wymagałaby ponadto oceny zużycia energii w oparciu o istniejące plany zagospodarowania przestrzennego. W ten sposób powstałby plan wykorzystania energii poprzez nałożenie dodatkowych map, które nakreślają zapotrzebowanie na ciepło i energię elektryczną w przyszłym obszarze planowania, jak również mapy potencjału energetycznego dla energii słonecznej, geotermalnej i wiatrowej. Wytyczne dotyczące realizacji są dokładniej opisane w koncepcji energetycznej. W międzyczasie rozporządzenia dotyczące sieci ciepłowniczych pomagają w obowiązkowym podłączeniu nowych/istniejących budynków do nowych/istniejących lokalnych sieci ciepłowniczych. Na poziomie budynków, umowy urbanistyczne z inwestorami pomagają prawnie określić standardy energetyczne i wytyczne instalacyjne dla OZE i kogeneracji (Desthieux i Camponovo, 2008). Konkursy urbanistyczne organizowane przez miasto dodatkowo zachęcają do tworzenia bardziej innowacyjnych rozwiązań budowlanych i infrastrukturalnych oraz zwiększają zainteresowanie społeczne. Inne programy miejskie związane z poprawą przestrzeni publicznej lub renowacją budynków historycznych zapewniają więcej możliwości dla interwencji energetycznych, takich jak oświetlenie solarne w parkach i latarniach ulicznych, integracja fasad BIPV oraz renowacja energetyczna struktur historycznych. Integracja OZE nie tylko zwiększy atrakcyjność, ale także ochroni wizerunek kulturowy miasta.
We Frankfurcie, przykładem koncepcji energetycznej dla nowego obszaru rozwoju jest projekt Frankfurter Bogen, rozwijany od 2004 roku na północnych obrzeżach miasta. W oparciu o koncepcję ochrony klimatu miasta Frankfurt, celem była oszczędność energii pierwotnej, minimalizacja emisji CO2 poprzez kogenerację oraz zabezpieczenie dostaw energii. Obecnie na 72-hektarowym terenie znajduje się 2500 mieszkań dla około 5000 mieszkańców. Oprócz budowy „domu pasywnego” w ramach projektu dokonano konwersji wcześniejszego systemu kogeneracyjnego, który zasilany był paliwami kopalnymi, na bio-metan. Systemy kogeneracyjne zaopatrują obecnie nowe przedmieście oraz sąsiednie osiedla mieszkaniowe w Preungesheim w ciepło za pośrednictwem lokalnej sieci ciepłowniczej. Sieć ta rozrosła się obecnie do > 10 km i stała się setną stacją przesyłu energii w mieście, zapewniającą przyjazne dla środowiska ogrzewanie komunalne. Wytworzona energia elektryczna jest wprowadzana do sieci, co zmniejsza import energii elektrycznej i obciążenie sieci (Stadt Frankfurt am Main, 2013b). Rzeczywiście, rozwój systemów wymagał wysokiej wydajności w początkowym układzie planu generalnego. Obszar składał się z > 1000 działek z > 300 właścicielami na początku, a to stało na przeszkodzie natychmiastowej realizacji. W związku z tym uchwalono procedurę przekształcania gruntów budowlanych zgodnie z federalnym kodeksem budowlanym, aby umożliwić restrukturyzację gruntów na tereny zgodnie z grupami mieszkaniowymi (Stadt Frankfurt am Main, 2017). Stopniowy rozwój tego obszaru mógł przebiegać w kilku etapach, a wraz z rosnącymi oszczędnościami energii ułatwił rozbudowę infrastruktury w postaci połączenia kolejowego i ulepszonej sieci drogowej. Przyczyniło się to również do rozwoju mieszanych form użytkowania oraz powstania instytucji prywatnych i publicznych. Dzielnica jest przykładem ogólnej koncepcji zintegrowanego rozwoju miejskiego miasta Frankfurt, która ma na celu wzmocnienie ośrodków metropolitalnych i połączenie ich poprzez połączenia infrastrukturalne, współpracę sektorową i udział władz miejskich. Dzięki lokalnemu ciepłownictwu i kogeneracji, impulsy infrastrukturalne oznaczają postępującą koncentrację.
Podobnie jak w Monachium, Freiham-Nord na zachodnich obrzeżach jest przykładem zintegrowanego energetycznie planu generalnego, który nie tylko napędził odnowę istniejących dzielnic, ale także wpłynął na rozwój nowych dzielnic, które utrzymują technologie OZE jako podstawowe elementy planowania. W oparciu o ideę zrównoważonego i energooszczędnego rozwoju miejskiego (Energiegerechte Stadtentwicklung), środki energetyczne są wykorzystywane we Freiham jako środek zapewniający budowę niskoemisyjnych budynków w ramach zwartej morfologii miejskiej, która również osiąga rozsądne samozaopatrzenie w energię dla ogrzewania z energii geotermalnej i dla energii elektrycznej z fotowoltaiki. Środki te zostały ustalone poprzez połączenie trzech kluczowych aspektów: koncepcji projektu energetycznego, programu renowacji oraz konkursu urbanistycznego, które zostały opracowane przez władze miasta. Miejska koncepcja energetyczna wymagała, aby projekty uwzględniały rozwój niskoemisyjny/minimalny pod względem energetycznym, co w rezultacie oznaczało prace konkursowe zawierające zwarte formy urbanistyczne. Takie zwarte morfologie stworzyłyby lepsze zagęszczenie klientów i krótsze odległości do pokonania dla efektywnego wdrożenia niskotemperaturowej sieci ciepłowniczej opartej na lokalnym cieple geotermalnym. Taka zwartość oznaczałaby również bardziej zorientowane na pieszych sąsiedztwo miejskie i łatwiejszą zdolność do wdrażania lokalnych multimodalnych połączeń transportowych (Landeshauptstadt Muenchen, 2013).
W przypadku mniejszych miast w szerszym regionie Frankfurtu i Monachium, gminy angażują lokalne plany przestrzenne i czerpią wskazówki z państwowych planów regionalnych, aby rozwijać lokalne OZE. Podobnie jak ich śródmiejskie odpowiedniki, lokalne plany zagospodarowania przestrzennego nakreślają minimalne standardy energetyczne dla nowych i istniejących budynków oraz wyznaczają obszary dla małych instalacji OZE, takich jak ciepłownie na biomasę, panele fotowoltaiczne i małe turbiny wiatrowe, często wraz z katastrem solarnym i geotermalnym w celu określenia odpowiednich miejsc i instalacji. Wybór i mieszanka małych OZE będą się różnić w zależności od obciążenia energetycznego, klimatu i wymagań geograficznych każdego miejsca. W miarę wdrażania tych małych projektów OZE, nastąpiła zauważalna poprawa regionalnych cech miejskich oraz tożsamości miejsc, które stały się wyraźnie oparte na energii odnawialnej. Według Bridge et al. (2013), miasta są obecnie w stanie ponownie umocnić swoje charakterystyczne tożsamości (a nie tylko odpowiadać na zewnętrzne oczekiwania) zgodnie z nowymi systemami energetycznymi, które aktywnie angażują się w ich lokalne warunki środowiskowe, społeczne i ekonomiczne. Tożsamość ta jest dodatkowo definiowana przez korzyści, jakie przynoszą OZE, w tym wzmocnioną infrastrukturę miejską (np. poszerzone drogi, ulepszona telekomunikacja), zmodernizowane obiekty użyteczności publicznej (np. ratusze, obiekty sportowe, parki, ogrody), rozszerzone usługi komunalne (np, pocztowe, turystyczne, edukacyjne), odnowione tereny (np. tereny poprzemysłowe, opuszczone), zregenerowana bioróżnorodność (aby zrekompensować przestrzenne skutki OZE) oraz nowe możliwości rekreacyjne (np. nowe ścieżki rowerowe, ścieżki przyrodnicze, centrum informacyjne).