Wie kann man Schulen klimafreundlich sanieren? Ergebnisse des Forscherteams Gebäude des 2 Campus 2013

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1 Wie kann man Schulen klimafreundlich sanieren? Ergebnisse des Forscherteams Gebäude des 2 Campus 2013

2 Gliederung Forschungsfrage und Autor/innen Methode(n) Durchführung Ein Blick in die Zukunft Fazit und Ausblick WWF

3 Forschungsfrage & Autor/innen Wie kann man Schulgebäude klimafreundlich sanieren um ihre Energieeffizienz und Behaglichkeit zu maximieren? Helen Jerg Lukas Jochum Karolin Lenckner Kira Nowak Tristan Thost Alia Zentel WWF/ Arnold Morascher Prof. Dr. Karsten Voss Prof. Matthias Rottmann

4 Wie wirken sich Schulgebäude auf den Klimawandel aus? Warum Gebäude? Gebäude machen rund ⅓ des CO 2 -Ausstoßes in Deutschland aus Um das 2 -Limit zu halten, müssen wir die Treibhausgasemissionen in Deutschland in diesem Sektor um 98% senken. Warum Schulen? Schulen stehen stellvertretend für (öffentliche) Gebäude, wir erleben sie täglich! Schulen sollten Multiplikatoren und Vorbilder für Nachhaltigkeit und Innovation sein.

5 Methode: Forschungsdesign unsere Vorgehensweise Die Auswertung jedes einzelnen Arbeitsschritts ist die Basis für den darauffolgenden. Datenerhebung Modellbau Simulation WWF WWF WWF

6 Datenerhebung und -auswertung Welche Daten und Informationen mussten gesammelt werden, um zu verstehen, wie sich der Gesamtenergieverbrauch einer Schule zusammensetzt und wo Ansatzpunkte für eine Verbesserung sind? Als Stichprobe dienten unsere Schulen: Stromverbrauch der Schule Verhalten in der Schule kwh/a Größe der Schule (Anzahl Schüler, Räume, Fläche) Grundriss (Himmelsrichtung, Maßstab) eventuell Energieausweis Heizart Photovoltaikleistung Zeichnung von einem Standardklassenraum, inkl. Daten zur Beleuchtung, Verglasung, angrenzende Räume u.a. WWF

7 Energieverbrauch im Bestand 6 m²/schüler 14 m²/schüler Oppenheim Neunkirchen 7 m²/schüler Nürtingen Wärme Strom kwh/m²/jahr Wärme Quelle: eigene Darstellung Strom kwh/schüler/jahr Bei den untersuchten Beispielen stellt der Wärmeenergiebedarf zumeist mehr als ¾ des Gesamtenergiebedarfs dar.

8 Modellbau Wie können die heterogenen Daten der Beispielschulen für eine quantitative Simulation aufbereitet werden? Es wurden zwei architektonische Entwürfe mit je 400 m 2 Nutzfläche erstellt, die beispielhaft für zwei Gruppen von Schulgebäuden stehen: Schulen, die in den 60er Jahren gebaut worden sind und Schulen, die im 19. Jahrhundert gebaut worden sind. Die Modelle sind so entworfen worden, dass sie einen worst-case verkörpern. WWF

9 Auswertung: Simulation Wie hoch ist der Heizenergieverbrauch und der Stromverbrauch der beiden Worst-case -Schulen? Die Simulation der Ausgangssituation mit der Software EnerCalC liefert folgenden Verbrauch. Wärme Strom 60er-Jahre-Typus kwh kwh 19. Jahrh.- Typus kwh kwh WWF

10 Sommerliches Raumklima ohne Kühlung Ist maximale Dämmung der richtige Weg und was passiert im Sommer? Quelle: eigene Darstellung istock/getty Images Temperaturverlauf eines realitätsgetreuen Raumes im Monat Juli + 15 istock/getty Images Temperaturverlauf mit unrealistischem Sonnenschutz istock/getty Images Temperaturverlauf mit realistischem Sonnenschutz & Nachtlüftung

11 Heizen mit Holz oder mit Strom der PV-Anlage? Wie können wir uns den Heizenergieverbrauch und den Stromverbrauch vorstellen? Holz aus 1 m² nachhaltiger Forstwirtschaft kann 2,3 kwh Wärme jährlich erzeugen. 1 m² PV-Anlage kann im Jahr 97 kwh Strom nachhaltig erzeugen. istock / Getty Images istock / Getty Images

12 Simulation: Energielandschaft (für 60er-Jahre Bau) Wie hoch ist die Effektivität der Energieeinsparmaßnahmen? Wärme = Waldflächenäquivalent Strom = PV Flächenäquivalent 1 Faktor 0,47 Faktor Grundfläche der Schule benötigte PV-Fläche Quelle: eigene Darstellung Grundfläche der Schule Passivhausstandard Lüftung mit WRG Verbesserte Dämmung Ausgangssituation

13 Simulation: Energielandschaft (für 1830er-Jahre Bau) Wie hoch ist die Effektivität der Energieeinsparmaßnahmen? Wärme = Waldflächenäquivalent 1 Strom = PF Flächenäquivalent Faktor 0,47 Grundfläche der Schule benötigte PV-Fläche 112 Grundfläche der Schule Quelle: eigene Darstellung Lüftung mit WRG Verbesserte Dämmung Ausgangssituation

14 Simulation: Effizienzstrategien im Detail Beispielhafte Darstellung der untersuchten Energieeinsparmaßnahmen im Rahmen der Simulation. 20 cm Außendämmung 2 cm Innendämmung (Vakuum) Lüftung mit Wärmerückgewinnung (WRG) Passivhaus Institut Luftdichtes Bauen und Sanieren

15 Zukunftsvision NurStromSchule Heizen via Wärmepumpe Wenn die Schulen mit Wärmepumpen geheizt würden, wie groß wäre die benötigte PV-Fläche und welche neuen Probleme würden sich daraus ergeben? Quelle: eigene Darstellungen Stromanteil (PV+KWK) als saisonaler Übertrag Strom aus PV istock/getty Images WWF 5 5 Stromanteil (PV+KWK) monatlich nutzbar Gebäudestrombedarf kwh/(m²a) Sonstiger Strombedarf Lüften Beleuchten kwh/m Heizen Brennstoff Fernwärme Strom Bezug Jahresbilanz Strom Erzeugung Jan Feb Mrz Apr Mai Jun, Jul Aug Sep Okt Nov Dez Saisonale Verteilung

16 Fragen an die Stromwelt Speicherung Transport von der Erzeugungsstelle zum Nutzgebäude Ressourcen zur Herstellung Umweltfreundlichkeit bei der Herstellung Kosten + 15

17 Fazit WWF Ausblick Die Recherche an den Schulen ist sehr komplex und aufwendig, Zustand unserer Schule ist besser als gedacht, deshalb sollte jede Schule besser über den eigenen Energieverbrauch Bescheid wissen. trotzdem bestehen große Effizienzpotentiale. Holz als Wärmeträger ist nur bei höchster Gebäudeeffizienz sinnvoll, Schulgebäude intensiver nutzen, am Abend, Wochenende und Ferien, aber Nullenergieschulen als Nur-Strom- Haus möglich. Es bleiben viele offene Fragen an das Netz der Zukunft. deshalb sollten die Schulen mit Firmen und anderen Nutzer kooperieren.

18 Kontakt Bergische Universität Wuppertal FB Architektur Prof. Dr. Karsten Voss und Prof. Matthias Rottmann Haspeler Str. 27, Wuppertal und

19 Vielen Dank!

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