Nullenergiegebäuden. EnergiePraxis Seminar Claudio Menn, M.Sc. Sustainable Development

Transkript

1 Netzbezugsgrenze bei Nullenergiegebäuden EnergiePraxis Seminar Claudio Menn, M.Sc. Sustainable Development

2 Motivation i [kwh/ /m 2 EBF] Gebäudestandards von heute uar uar ärz pril Janu Febru Mä Ap Mai Ju uni Juli ust ber ber ber ber J Augu Septemb Oktob Novemb Dezemb Gebäudestandards morgen? Ziel: saisonale Differenz reduzieren mögliches Instrument: Bezugsbegrenzung Projekt im Auftrag des Kantons Zürich Auswirkungen einer Bezugsgrenze verschiedene Gebäudevarianten im Vergleich zu heute üblichen Gebäudestandards Legende: Produktion Bedarf 2

3 Status quo: Nullbilanz Bilanzierung i der Energie auf Jh Jahresbasis rückgelieferte Energie Bezüge für HLK+WW Janu uar Febru uar Mä ärz Ap pril Mai Ju uni J uli Augu ust Septemb ber Oktob ber Novemb ber Dezemb ber [kw Wh/m 2 EBF] Legende: Produktion Bedarf Jahresbilanz=0 3

4 Bezugsbegrenzung Bilanzierung i der Energie auf Monatsbasis Netzbezüge 5 kwh/m 2 p.a. [kwh/m 2 EBF] Netzbezüge= 5 kwh/m 2 p.a. 0 Jan nuar Feb ruar Legende: März April Mai Juni Juli Au gust Septem mber Okto ober Novem mber Dezem mber 5 Produktion Bedarf Bezugsüberschuss 4

5 Bilanzierungsrahmeni Systemgrenze Nullwärmeenergiegebäude Ausserhalb des Systems: Heizung Warmwasser Gerätestrom (HH Strom) Graue Energie Lüftung Hilfsbetriebe Quelle: Hall

6 EFH MFH Verwaltung I Verwaltung II Modellgebäude d Energiebezugsfläche (EBF) [m 2 ] 187 1'082 1'206 8' '000 8'000 12'000 EFH MFH Gebäudehüllzahl [ ] EFH MFH Verwaltung I Verwaltung II Verwaltung I Verwaltung II

7 Ergebnisse anhand von Fallbeispielen i l Einfamilienhaus ili Neubau Standort Olten West Süd Ost 73 m 2 48 m 2 73 m 2 Fragestellung Auswirkungen einer Bezugsbegrenzung: Bedeutung für die Bauplanung Veränderung zum Status quo (Nullbilanz) 7

8 Gbäd Gebäudevarianten 1 2 minimale übliche 3 hohe 4 Änderung Dämmung Dämmung Dämmung Gebäudetechnik Q h,li = 90% LWP Q h,li = 70% LWP Q h,li = 50% LWP Q h,li = 70% SWP Legende: Q h,li = Grenzwert für Heizwärmebedarf (sia 380/1) LWP= Luft/Wasser Wärmepumpe SWP= Sole/Wasser Wärmepumpe p 8

9 1 minimale i Dämmstärke 90% 2.8 Status quo: Jh Jahres Nullbilanz West Süd Ost min. PV [kw p ] Dach Fassade % 0% Netzbezugsbegrenzung +251% % 0.4 6% 9

10 2 übliche Dämmstärke 70% 2.8 Status quo: Jh Jahres Nullbilanz West Süd Ost min. PV [kw p ] Dach Fassade % 0% Netzbezugsbegrenzung +204% 14 75% 0% 10

11 3 hohe h Dämmstärke 50% 2.8 Status quo: Jh Jahres Nullbilanz West Süd Ost min. PV [kw p ] Dach Fassade % 0% Netzbezugsbegrenzung +120% % 0% 11

12 4 Veränderung Gebäudetechnik Gbädt hik 70% 4.1 Status quo: Jh Jahres Nullbilanz West Süd Ost min. PV [kw p ] Dach Fassade % 0% Netzbezugsbegrenzung +70% % 0% 12

13 p/m 2 A E PV Leistung W Ergebnisse Einfamilienhaus ili 120 Legende: 100 Bezugsgrenze Jahres Nullbilanz 80 Bezugsüberschuss [kwh/m 2 a] Q h,li 90% 70% 50% 70% 50% JAZ

14 p/m 2 A E PV Leistung W Ergebnisse Einfamilienhaus ili 120 Legende: 100 Bezugsgrenze (PV:O, W) Bezugsgrenze (PV:S) 80 Jahres Nullbilanz (PV:O, W) Q h,li 90% 70% 50% 70% 50% JAZ

15 Ergebnisse anhand von Fallbeispielen i l Mehrfamilienhaus h Neubau Standort Olten PV: 30 Neigung und südliche Ausrichtung Dachaufsicht Südfassade 308 m m 2 15

16 p/m 2 A E PV Leistung W Q h,li Ergebnisse Mehrfamilienhaus h Legende: Bezugsgrenze Jahres Nullbilanz Ergebnisse EFH (PV:S) 90% 70% 50% 70% 50% JAZ

17 Auswirkungen einer Bezugsbegrenzung Schlussfolgerung (1) Auswirkungen auf die Bauplanung Einfamilienhaus Bedarf undproduktion während Wintermonate massgebend höhere Dämmung, effizientere Erzeuger EFH winteroptimierte PV Fassadennutzung erscheint nicht notwendig Mehrfamilienhaus Veränderungen weniger stark Grenzwerterreichung einfacher mit hinreichend tiefem Verbrauch im Winter MFH 17

18 Auswirkungen einer Bezugsbegrenzung Schlussfolgerung (2) Auswirkungen auf die Bauplanung Verwaltung Grenzwerterreichunggenerell generell einfacher Verwaltung Standort spielt eine Rolle 18

19 Die Arbeit wurde finanziert durch hdas AWEL AmtfürAbfall Abfall, Wasser, EnergieundLuft 19

20 Anhang I: Ergebnisse Übersicht E infamilienhau us Mehrfa amilienhaus Verwaltu ung I Davos, mittel, WPL Locarno, mittel, WPL Olten, leicht, WPL Olten, stark, WPL Olten, mittel, WPS Olten, mittel, WPL + Solar Olten, stark, WPS Davos, mittel, WPL Locarno, mittel, WPL Olten, leicht, WPL Olten, stark, WPL Olten, mittel, WPS Olten, mittel, WPL + Solar Olten, stark, WPS Davos, mittel, WPS Locarno, mittel, WPS Olten, leicht, WPS Olten, stark, WPS Olten, mittel, WPL Olten, mittel, WPL + Solar 26% 14% 6% 28% 10% 35% 49% 18% 18% 3% 11% 38% 50% 54% 52% 69% 61% 66% 109% 153% Davos,mittel, WPS 47% Verwaltung II Locarno, mittel, WPS Olten, leicht, WPS Olten, stark, WPS Olten, mittel, WPL Olten, mittel, WPL + Solar 68% 41% 73% 51% 60% 100% 0% 100% 200% 20

21 Anhang II: Ergebnisse Dämmung Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Verwaltung I Verwaltung II Elektrisc he Energie [kwh h/m 2 A E ] lih leicht mittel stark lih leicht mittel stark lih leicht mittel stark lih leicht mittel stark Bedarf Produktion PV Leistung Installierte e PV Leistung [W p /m 2 A E ] 21

22 Anhang III: Ergebnisse Gbäd Gebäudetechnik hik Elektrisc he Energie [kwh h/m 2 A E ] Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Verwaltung I Verwaltung II WP Luft WP Sole WP Luft + WP Luft WP Sole WP Luft + WP Luft WP Sole WP Luft + WP Luft WP Sole WP Luft + Solar Solar Solar Solar Bedarf Produktion PV Leistung Installierte e PV Leistung [W p /m 2 A E ] 22

23 Anhang IV: Ergebnisse Standort Elektrisc he Energie [kwh h/m 2 A E ] Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Verwaltung I Verwaltung II Olten Davos Locarno Olten Davos Locarno Olten Davos Locarno Olten Davos Locarno Bedarf Produktion PV Leistung Installierte e PV Leistung [W p /m 2 A E ] 23

24 Anhang V: Modellgebäude d EFH MFH Verwaltung I Verwaltung II Standort Olten Luzern Zürich Zürich EBF 187 m m m m 2 A th /A E Lüftung 1.9 kwh/m kwh/m kwh/m 2 3 kwh/m 2 WW 50 MJ/m 2 75 MJ/m 2 25 MJ/m 2 25 MJ/m 2 Dach 2x 69 m m m m 2 Fassade (S) 49 m m m 2 (SO) 553 m 2 24

25 Anhang VI: Hi Heizwärmebedarf bd EFH MFH Verwaltung I Verwaltung II Standort Olten Olten Olten Olten EBF [m 2 ] Q h,li [MJ/(m 2 a) Q h,li [MJ/(m 2 a) MuKEn Q h [MJ/(m 2 a) leicht Q h [MJ/(m 2 a) mittel Q h [MJ/(m 2 a) stark Wärmebedarf WW [MJ/(m 2 a)

26 Anhang VII: Gewichtungsfaktoren Energieträger/Energiequelle Gewichtungsfaktor Sonne, Umweltwärme, Geothermie 0 Biomasse (Holz, Biogas, Klärgas) 0.7 Fernwärme (min. 50% erneuerbare Energien, Abwärme1), WKK) 0.6 Fossile Energieträger (Öl, Gas) 1.0 Elektrizität

27 Anhang VIII: Tagesprofile Der zeitliche ilih Stromverbrauch hfür die Warmwasserproduktion ist vom Warmwasserverbrauch abhängig Drei Tagesspitzen sind zu erkennen MFH leicht versetzt Tagesprofile Warmwasser esverbrauch Anteil am Tag 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Zeit [h] MFH EFH 27

28 Anhang IX: PV Erträge Erträge einer 5kWp PV Anlage Neigung Ausrichtung PV Erträge [kwh p.a.] Olten Davos Locarno 0 Süd 4'228 5'375 4' West 2'546 3'505 2' Ost 2'595 3'652 2' Süd 3'238 5'361 3' West 3'940 4'930 4' Ost 3'982 5'082 4' Süd 4'811 6'656 5'432 28

29 Anhang X: PV Masse Masse bi bei aufgeständerten PV Modulen und Solarkollektoren ll k Technologie Masse (l= Länge, b= Breite) Abstandzwischen den Modulen bei Aufständerung EffektiveBreiteder aufgeständerten Module Photovoltaik l: m, b: m m bei 30 Neigung m bei 30 Neigung Solarkollekto l: m, b: m bei 45 Neigung m bei 45 ren m Neigung 29

30 Anhang XI: Hilfsmitteli l Vorgehen zur Berechnung monatlicher Strombezüge 30

31 Anhang XII: MuKEn 2014 Verwaltung Verwaltung EFH MFH I II Neubau [MJ/(m 2 a)* Standardlösung 8 PV Leistung [W p /m 2 ] * gewichteter Energiebedarf pro Jahr für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Klimatisierung in Neubauten 31

32 Anhang XIII: Auswirkungen Bezugsbegrenzung [kwh/m m2ebf] % 50% kw p EKZ: 35 kwh/m 2 p.a. 1.6 kw p EKZ: 2.9 kwh/m 2 p.a. Produktion Wärmepumpe Hilfsenergie Lüftung Bedarfsüberschüsse 32