Status und Chancen energieeffizienter Anlagen

Transkript

1 Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff - FH BS/Wolfenbüttel Status und Chancen energieeffizienter Anlagen Fachseminar: Dortmund, 25. Oktober Ziele: Vortrag auf den Berliner Energietagen Mai 2007 Jahresendausgabe 2006 der Wochenzeitschrift "DIE ZEI" Nr. 52. Dort stand: "EU einig beim Klimaschutz: Die Europäische Union hat sich auf Nachfolgeregelungen zum 2012 auslaufenden Kyoto-Protokoll geeinigt. Danach sollte auf einer Pro-Kopf-Basis jedem Land das gleiche Recht zustehen, reibhausgase zu emittieren. Industrienationen wie Deutschland müssten danach ihren Ausstoß um mehr als die Hälfte reduzieren. Bundeskanzlerin Angela Merkel spricht dennoch von einem "Meilenstein". Die Gerechtigkeit verlange einen einheitlichen Pro-Kopf- Ausstoß für Menschen, sagt Merkel. China hat bereits Unterstützung für den Brüsseler Plan signalisiert" (Zitat Ende). Leider stand die Nachricht unter der Rubrik: " Nachrichten, die wir 2007 lesen wollen" Aber: Ende September 2007 tritt Frau Merkel hierfür ein! 2

2 1. Gemeinsames Ziel: minus 80% Primärenergie 3 Ziele für eine Reduzierung des C-Verbrauchs bzw. der CO2-Emissionen % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % REG 100 % 50 % 0 % Quelle: Ebel/Eicke-Hennig Feist/Groscurth Nur durch 80%-ige Verbrauchsminderung ist bis 2050 ein regenerativer Anteil von 80% erreichbar! 4

3 Aktuelle Studie der DPG: Sanierungseffizienz: 35% Studie U München & Kaminkehrerhandwerk für 2000 Wohngebäude: Einsparung am Gebäude Wunsch Realität alt neu Gebäude mit Errichtung ab 1989 zu Gebäuden vor 1977: Einspareffekt 25 % (Soll: -60 %) Einsparung durch Kesseltechnologie neue Kesseltechnik gegenüber 15 Jahren älterer Kesseltechnologie: Verbrauchsrückgang 10 % (Soll: -35%) Wunsch Realität alt neu Gründe: Fehlen von kritischer Planungsbeurteilung, von Qualifizierung und Qualitätssicherung in Planung und Ausführung, von sachgerechter Bau- und Anlagentechnik-Kontrolle 5 Kennzahlen zum Merken: Bestand: kwh/(m²a) - Neubau: kwh/(m²a) rinkwarmwasser: ca kwh/(m²a) (Nutzen + Verluste) 1 kwh Nutzenergie: 0,10 0,15 1 Wel Dauerleistung: 1-1,50 /a 1 Liter Heizöl 1 m³ Erdgas 10 kwh cent Kennen Sie die Entwicklung des Rohölpreises und des Heizölpreises in den letzten sechs bzw. in den letzten vierzig Jahren? 6

4 Entwicklung des Ölpreises: Verdoppelung für den Verbraucher alle 10 a In den letzten 8 Jahren von 10 $/b auf 80 $/b, also um den Faktor 8! In den letzten 40 Jahren von 1,36 $/b auf 82 $/b, also um den Faktor 60! Durchschnittliche Rohölpreissteigerung in den letzten 40 Jahren: 10%/a Die Heizkosten haben sich in den letzten 8 Jahren mehr als verdoppelt! Durchschnittliche Heizölpreissteigerung in den letzten 40 Jahren: 8%/a 7 Wirtschaftlichkeit von Energieeinsparmaßnahmen hese: Die wichtigste Rolle für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung spielt die vorgesehene Restnutzungsdauer des Gebäudes! Die Energiepreissteigerung der letzten 40 Jahre: 8%/a! Dies entspricht einer Verdoppelung der Energiepreise alle 10 Jahre! Und in den nächsten 40 Jahren? 2007: 0.06 /kwh 2017: 0,12 /kwh 2027: 0,24 /kwh 2037: 0,48 /kwh 2047: 1 /kwh 8

5 Kosten und Wirtschaftlichkeit von Energieeinsparmaßnahmen hese: Die Bewertungsgröße "Kosten der eingesparten kwh Energie" bzw. "Äquivalenter Energiepreis" ist das am besten geeignetes Kriterium zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Energieeinsparmaßnahmen im Gebäudebestand. Auch zum Vergleich verschiedener Alternativen! Die Kosten der eingesparten kwh Energie ergeben sich aus den annuitätischen Kosten der Maßnahme dividiert durch die jährlich eingesparten Energiemengen. Mehrkosten Einsparung / a kwh / a 9 Maßnahme Energieeinsparung in kwh/(m²a) Investition in /m² Äquivalenter Energiepreis in /kwh Dämmung (Dach, Kellerdecke, Außenwand) ,02 0,20 Fenster ,06 0,30 Kesseltausch ,02 0,20 Komfortlüftung (max) ,08 0,25 Solare rinkwassererwärmung 5 20 (max) ,10 0,30 Solare rinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung (max) ,10 0,40 Hydraulischer Abgleich und Heizungsoptimierung nach baulicher Modernisierung ,02 0,04 Bezugsfläche für bezogene Größen: beheizte Fläche 10

6 2. Innovationspotenziale Nachhaltige Strategien: Integrierte Gebäudetechnik bei Instandsetzung und Modernisierung OPIMUS-Projekt 11 Optimierung von Heizungsanlagen OPIMUS-PROJEK Die Optimierung in der Planung und Ausführung umfasst: 1. den hydraulischen Abgleich mit Voreinstellung von hermostatventilen, 2. die Einstellung der ausreichenden Förderhöhe an der Pumpe 3. die Einstellung der Vorlauftemperatur am zentralen Regler. Optimierung zur Verminderung des Verschwendungspotentials für Wärme, der elektrischen Hilfsenergie für die Pumpe und zur Komfortverbesserung 12

7 Überblick: Erreichte Energieeinsparungen Heizwärmeersparnis: 7 kwh/(m²a) kwh/a Endenergieersparnis: 8 kwh/(m²a) kwh/a Primärenergieersparnis: 10 kwh/(m²a) kwh/a CO 2 -Ersparnis: 2,1 kg/(m²a) kg/a Die erreichte Einsparung ist bei gleichen Bewohnern in den neuen Gebäuden (nach 1978) deutlich höher als in den alten Gebäuden (vor 1977) Gebäuden mit geringem Heizwärmeverbrauch (unter 130 kwh/m²a) deutlich höher als bei hohem Heizwärmeverbrauch (über 130 kwh/m²a) MFH im Mittel etwas höher als in den EFH Gebäuden mit Kessel höher als in den Gebäuden mit Fernwärme 13 Einzelbetrachtung: neues MFH in Braunschweig Mehrfamilienhaus mit 18 Wohneinheiten, Baujahr 1998, 1250 m² Wohnfläche Optimierungsmaßnahmen ohne Investitionen in Komponenten: Voreinstellung der hermostatventile Einstellung der optimalen Pumpenförderhöhe Optimale Einstellung der Regelung Verringerung des Verbrauchs thermischer Energie durch Optimierung von 99 auf 78 kwh/(m²a) 21 % 14

8 OPIMUS-Beispiel II: MFH mit Gasetagenheizung In acht Etagenwohnungen eines MFH wurden auf Vorschlag des Projektantragstellers Dipl.-Ing. Stein im Zuge der Optimierung die im Kessel integrierten, ungeregelten Pumpen durch geregelte ersetzt. Heizwärmeersparnis 28 kwh/(m²a) bzw. 21 % von 132 kwh/(m²a) Hilfsenergieersparnis 1,4 kwh/(m²a) bzw. 18 % von 7,6 kwh/(m²a) Hocheffizienzpumpen: 65 80%! Optimierung mit Pumpentausch: großer Energiesparerfolg - aber nur zusammen mit dem Nutzer 15 Kosten für die Optimierung Maßnahmenpaket / yp: 1. nur Komponenten einstellen 2. voreinstellbare hermostatventile einbauen 3. neue Pumpe / neuen Differenzdruckregler einbauen 4. Pumpe / Differenzdruckregler und HKV einbauen im Mittel der Optimus- Gebäude: 3,7 /m² Kosten für die Optimierung (Werte bezogen auf die beheizte Fläche) Investitionskosten ohne MWSt, in [ /m²] yp 1 (1) yp 2 (8) yp 3 (9) alle EFH MFH yp 4 (12) 16

9 Äqivalenter Energiepreis: 0,02 0,03 /kwh für bereits modernisierte Gebäude und für Neubauten aber wie steuerlich einordnen? Wirtschaftlichkeit der Optimierung (Werte bezogen auf die beheizte Fläche) äquivalente Energieeinsparung, in [kwh/(m²a)] (30) EFH (19) MFH (11) bis 1977 (18) 1978 bis 1994 (9) ab 1995 (3) notwendige Einsparung Erreichte Einsparung Fernwärme (8) Gas/Öl (22) alle Gebäudetyp Baujahr Versorgung Energieeinspargarantie als neues Geschäftsfeld von Kooperationen: Energieversorger Energieberater Architekt/Fachplaner Produkthersteller Handwerk - Qualitätssicherer 18

10 Ehrliche anstelle verschleierter Energiebilanzen - Chancen für eine zukünftig verbesserte Vermarktung von Produkten und Dienst- Leistungen das Problemfeld: Energieausweis Beispiel 1: "Brennwertkessel in der Praxis" Der Nutzungsgrad der Wärmerzeugung und Verteilung vorhandener Anlagen liegt bei nur ca % bezogen auf den Brennwert! Auswertung der Nutzungsgrade und Verluste aus dem Projekt OPIMUS für neuwertige Brennwert- und Niedertemperaturkessel: Nutzungsgrad (BW-K):79% Nutzungsgrad (N-K): 73% Kesselverluste: 39 kwh/(m²a) Kesselverluste: 59 kwh/(m²a) Gesamtverbrauch: 191 (BW) 220 (N) in kwhhs/(m²a) Nach einem Bedarfsorientierten Energieausweis hätten sich Kesselverluste von 22 anstelle 39 kwh/(m²a) und nach den "Normnutzungsgraden" aus Kesselherstellerangaben hätten sich 5 10 kwh/(m²a) ergeben! 19 Energiepassdiskussion: Bedarf und Verbrauch - Was kommt 2008? Wenn die aus Bedarfsrechnungen ermittelte Einsparung größer ist als der derzeitige Verbrauch sollte man aufhorchen! Vergleich des Heizwärmebedarfs nach einem Rechenprogramm mit Verbrauchsmesswerten % Prozentuale Abweichung der Messwerte bezogen auf die Ergebnisse des EID Bestand vor 1978 B = 1,1 1,2 V ab 1995 B = 0,7 0,8 V < >

11 Zusammenfassung und Ergänzungen: hesen zur ehrlichen CO2-Minderung und zur Energieeinsparung 1. Energieversorger werden zu Energiedienstleistern DIE ZEI (16. November 2006) Autor Fritz Vorholz: Der Klimapolitik entgegen stehen die Interessen der mächtigen Konzerne und Gewerkschaften die der Energiewirtschaft und der Autoindustrie zum Beispiel. Von einem regelrechten Verhinderungskartell spricht Hermann Ott vom Wuppertal-Institut. Wenn zukünftig die Industrie, das Handwerk und die Energieversorger nicht mehr Produkte, Geräte oder Energie verkaufen, sondern die Dienstleistung: Komfortable Beheizung und Belüftung von x m² Nutzfläche bei minimalen Energieeinsatz könnten alle am gleichen Strang ziehen und tatsächlich Energieeinsparen! 21 hesen zur ehrlichen CO2-Minderung und zur Energieeinsparung 2. Maßnahmen zur Energieeinsparung müssen kontinuierlich auf ihren Erfolg hin überprüft werden (Montoring) Garantierte Einsparungen! 3. Das Mieter-Investor-Dilemma im Mietwohnungsbau ist zu beseitigen: Warmmiete 4. Miet-/Steuerrechtliche und Förderpolitische Rahmenbedingungen müssen drastisch vereinfacht werden Einspar-Contracting! 5. Das beibehaltene Anforderungsniveau der EnEV 2008 ist nicht akzeptabel. Bei heutigen Energiepreisen sind bereits das 3 l- Haus und sogar das Passivhaus im Bestand wirtschaftlich! 22

12 Kosten der Instandsetzung, einer Modernisierung nach EnEV (Mind.) und EnEV (Neubau) sowie einer darüber hinaus gehenden Modernisierung mit Passivhauskomponenten 1. Die Sowieso-Kosten einer Instandsetzung ohne energetische Verbesserungen im Bereich von Nachkriegs-Mehrfamilienhäuser typisch: 50 /m² + 2,50 /(m² a) mal [2000 Baujahr] also bei z. B. 150 /m² beheizte Fläche für ein Mehrfamilienhaus mit Baujahr Die Modernisierung auf den Neubau-Standard der EnEV kostet zusätzlich zwischen /m² (Amortisationszeit: > 15 Jahre) 3. Die Zusatzkosten auf den bestmöglichen Standard mit Passivhauskomponenten liegen bei nur noch /m² (> Jahre) 23 Praxis Kostenvergleich untersuchter Modernisierungsvarianten Baukosten, in /m² basisvariante EnEVsan. EnEVneu PHPP-Komp. Gerüst Aussenwand Fenster Dach Kellerdecke Lüftung Heizung Äquivalente Energiepreise: 0,11 /kwh (EnEVneu) bzw. 0,15 /kwh (PH-Komp.) Langfristige Energiepreise: 2007: 0,06 /kwh 2027: 0,24 /kwh 2047: 1 /kwh 24

13 Praxis Modernisierung mit Passivhauskomponenten - Feldergebnis Bezogene Energiekennwerte des Jahresenergieverbrauchs der 12 Wohnungen eines spez. auf Jahresenergieverbrauch Passivhausniveau sanierten MFH 110,0 100,0 65,2 50,1 95,4 99,7 Energieverbrauch, in [kwh/m²a] 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 18,1 7,8 1,6 17,5 17,3 99,7 95,4 Mittelwert 43kWh/m²a 17,3 46,5 78,1 20,3 17,5 18,1 20,3 46,5 50,1 65,2 78,1 10,0 0,0 1,6 7,8 II.OG Mitte rechts II.OG Mitte links I.OG Mitte I.OG links II.OG links EG rechts II.OG rechts DG rechts DG links I.OG rechts EG Mitte EG links 25 Praxis Noch nicht gelöstes Problem: Regelbarkeit der Wärmeübergabe: Sind beibehaltene Heizkörper oder Fußbodenheizungen bei extrem geringen Heizlasten überhaupt noch vernünftig stetig regelbar oder gibt es nur noch den Auf-/Zu-Betrieb der hermostatventile mit entsprechendem Verschwendungspotential? C C C 70 (30) C 70 (30) Altbau NEH PH 1K 60 (40) C* 0 (3) 25 (10) C 25 (10) 38 (29) C* 10 (4) 29 (24) C* 1K C Altbau NEH PH 0 (3) 0 (3) 0 (3) 10 (4) 1K 0 (3) 0 (3) Fremdwärme * Volllast (eillast) ransmission + Lüftung 26

14 Praxis Die Frage ist: ab welchem Standard ist diese Maßnahme notwendig? 27 Bilanz von Nutzen und Verlusten einer Solar-Kombi-Anlage: 1793 kw h el /a (Heizzeit) Solarkollektor Gaszähler E- Zähler Heizung E- Zäh ler EV U FB HZ 931 kwh el /a 480 kwh/a Abgas WMZ kw h/a WMZ kwh/a Ke ss el So lar 2835 kw h/a WMZ kwh/a 1315 kw h/a Pu ffer speiche r WMZ 1487 kw h/a WZ KW 2710 kw h/a 1223 kw h/a 28

15 Üppig verrohrter NEH-Keller mit Kombi-Solar-Anlage: 29 Aktuelle Ergebnisse eines erfolgreichen "Kesselaustauschs": Neuwertiger Brennwertkessel in einem Neubau nach WschV (EnEV) wurde 2003 ersetzt durch ein Kompaktheizwasserspeicher-Gasbrennwert- Gerät mit solarer Warmwasserbereitung Ergebnis: ca. 30% geringerer Gasverbrauch bzw. ca kwh/a Endenergie nach Witterungsbereinigung und bei angenommen gleicher Nutzung. Nur 1 kw mittlere Nutzleistung für Raumheizung und rinkwarmwasser (200 m³ Gas bzw kwh bzw ) von 1. Okt. 6. Dez bzw. ca. 1/3 der Heizperiode mit Kompaktgerät) Mittlere Leistung für rinkwarmwasser im Sommer: 0,4 kw (2 m³ Gas bzw. 20 kwh bzw. 1 1) von Juni Juli 2004 mit Kompaktgerät) 1) Annahme: 0,05 je kwh 30

16 Aufwandsleistung, in [kw] Vergleich von Aufwands- und Nutzleistung für die beiden Wärmeerzeugungssysteme 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Jahresmittel Sommer Q & Auf Q Nutz - 30 % = 0, 11kW + 1, 16 & Solvis Max Brennwertkessel vorher = 0,32kW + 1,20 & Auf Q Nutz 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Nutzleistung, in [kw] Q & Q& K = 20kW 31 Effizienzsteigerung durch ECM-echnologie WILO Stratos im MARIIM Flughafenhotel HAN Beschreibung der Messtechnik und der zu erwartenden Ergebnisse Vom Institut für Heizungs- und Klimatechnik der Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel wurden über einen Zeitraum von mindestens 4 Wochen Vor- und Rücklauftemperaturen sowie der Stromverbrauch ausgewählter Heiz- und Kühlkreise aufgenommen. Die Daten der Heizkreise wurden seit dem 10. März 2004 aufgezeichnet, die Kühlwasserkreise wurden im Sommer 2004 untersucht. 32

17 Vergleich Stromverbrauch P 80/160 Stratos 80/ Einsparung 82% 634 kwh kw/h = 523 kwh kwh age 33 hesen zur ehrlichen CO2-Minderung und zur Energieeinsparung 6. Man sollte sich vom Bilanzierungsprinzip für den End- bzw- Primärenergienachweis nach der EnEV verabschieden! Von der Möglichkeit zwischen baulichen und anlagentechnischen Alternativen Kompensationsmöglichkeiten zu schaffen, sollte man sich verabschieden! Die drastisch gestiegenen Energiepreise und der nicht mehr in Frage gestellte Klimawandel erfordern ein viel höheres Anforderungsniveau in einer zukünftigen EnEV, der sich am technisch und selbstverständlich auch wirtschaftlich bestmöglichen baupraktisch realisierbaren Standard orientieren muss! Deshalb besser: Höchst-Anforderungen an Bauteile und Komponenten! 34

18 Mehr Informationen: