Plusenergiehäuser Erfahrungen und Beispiele

Transkript

1 Plusenergiehäuser Erfahrungen und Beispiele Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Gerd Hauser Klimaschutzstiftung Jena-Thüringen Fachtagung Energieberatung Thüringen Juli 2014 in Jena

2 Entwicklung des energieeffizienten Bauens in Deutschland am Beispiel von Wohngebäuden

3 Altbau Energieeffizienzhaus Primärenergiebedarf ~ 460 ~ 30 Endenergiebedarf ~ 400 ~ 25 kwh/(m²a)

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5 Altbau Plusenergiehaus Primärenergiebedarf ~ 460 < 0 Endenergiebedarf ~ 400 < 0 kwh/(m²a)

6 Flächenspezifischer Nutzungsgrad verschiedener erneuerbarer Energieträger Durchschnittlicher solarer Einstrahlung von 1000 kwh/(m²a), Flächenbelegung bei PV 50% flächenspezifischer Nutzungsgrad Herstellungs- / flächenspezifischer Produktionsaufwand pro Nutzungsgrad elektrisch kwh gewonnener Energie Rapsöl/Biodiesel 0,11% > 50 % Biogas 1) 0,46 % 0,17 % % 2) Bioethanol 0,18 % % Btl-Diesel, Ft-Diesel 0,23 % > 50 % PV-monokristallin 7 9 % 7 9 % ca % PV-Dünnschicht 3 5 % 3 5 % ca % Windkraft onshore ca. 5 % ca. 5 % ca. 2 % 1) In [Scheffer, Konrad: Vom Bioenergiedorf zur autonomen Solarenergie-Region. In: Solarzeitalter 4/2008: ] wird ein Konzept zur Biomasse-Nutzung mit höheren (insbesondere thermisch verwertbaren) Erträgen beschrieben; 2) der Herstellungs-/Produktionsaufwand hängt bei Biogasanlagen entscheidend vom Nutzungsgrad der Abwärme ab Quelle: Lücking, R.-M. und Hauser, G.: Nachhaltige Energieversorgung von Gebäuden, TAB (40) 2009, H. 10, S

7 Definition: Plusenergiehaus / Effizienzhaus-Plus Ein Plusenergiegebäude erzeugt im Laufe eines Jahres mehr Energie (End- und Primärenergie) als es bei durchschnittlicher Nutzung zum Betrieb benötigt. Nachweisstandort: Mittleres deutsches Klima gemäß EnEV Bilanzgrenze: Grundstücksgrenze, d.h. Erweiterung des Bilanzraums der EnEV (unmittelbarer räumlicher Zusammenhang mit dem Gebäude) auf das gesamte Grundstück des zu bewertenden Gebäudes ( on-site Generation ).

8 Netzwerk Effizienzhaus Plus

9 Plusenergiehäuser Standorte Hamburg Bremen Lüneburg Brieselang Berlin Hamburg Köln Bad Homburg Hamburg Hamburg Hamburg Darmstadt Eußenheim Münnerstadt Stelzenberg Leonberg Unterkirnach Bischofswiesen

10 us-plus-neubauten_node.html

11 Effizienzhaus Plus Berlin

12 Einweihung am 7. Dez Quelle: BMVBS Quelle BMVBS

13 Plusenergiehaus mit E-Mobilität in Berlin: Grundriss und bautechnische Kennwerte Einteilung in öffentlichen Bereich, Energiekern und privaten Bereich Schaufenster mit Informationsdisplay Elektrofahrzeuge mit konduktivem und induktivem Ladesystem Boden-/Dachkonstruktion und freitagende Wände in Holztafelbauweise mit Zellulosefaserdämmstoff (U-Wert: 0,11 W/m²K) Dreifach-Wärmeschutzverglasung mit hochdämmenden Rahmen (U W -Wert: 0,75 W/m²K) Photovoltaikpaneele an der Südwestfassade und auf dem Dach Vollständige Rezyklierbarkeit Intelligentes Energiemanagement mit bidirektionaler Hausbatterie Quelle: Werner Sobek, WSGreenTechnologies, Stuttgart 2010 Nettogrundfläche: 147 m² Bruttogrundfläche: 181 m² Bruttorauminhalt: 645 m³ Heizwärmebedarf: 21,1 kwh/m²a

14 Plusenergiehaus mit E-Mobilität in Berlin: Anlagentechnik Luft/Wasser-Wärmepumpe erwärmt Trinkwarmwasser, versorgt Fußbodenheizung und Zuluft-Nachheizregister (Heizleistung 5,8 kw) Mechanische Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung aus Abluft (Luftvolumenstrom 400m³/h, Wärmerückgewinnungrad > 80 %) 171 m² Photovoltaik-Module (Dachund Fassaden 98 / 73 m²) mit einer Nennleistung von 22,1 kwp und Bypass-Diodensteuerung Lokal erzeugter Strom wird in 40 kwh- Lithium-Ionen-Batterie gespeichert Plus an Energie mit E-Mobilität ( km/a): kwh/a Quelle: Werner Sobek, WSGreenTechnologies, Stuttgart 2010

15 Effizienzhaus Plus Berlin

16 Effizienzhaus Plus Berlin

17 Effizienzhaus Plus Berlin

18 Effizienzhaus Plus Berlin

19 Effizienzhaus Plus Berlin

20 Effizienzhaus Plus Berlin

21 Effizienzhaus Plus Berlin

22 Effizienzhaus Plus Berlin

23 Effizienzhaus Plus Berlin

24 Effizienzhaus Plus Berlin

25 Bien-Zenker, Köln

26 Bien-Zenker, Köln

27 Bien-Zenker, Köln

28 Haus Höfling, Eußenheim

29 Haus Höfling, Eußenheim

30 Haus Höfling, Eußenheim

31 Haus Fisch, Leonberg

32 Haus Fisch, Leonberg

33 Haus Fisch, Leonberg

34 Schwörer, Köln

35 Schwörer, Köln

36 Schwörer, Köln

37 Kennwerte Haus A/V beheiztes Gebäudevolumen Nutzfläche A N nach EnEV Transmissionswärmeverlust H' T beheizte Wohnfläche PV Fläche PV Leistung Kollektorfläche pro Wohnfl. PV Leistung pro Wohnfl. m 1 m³ m² W/m²K m 2 m 2 kwp m²/m 2 Wp/m² Berlin 0, , ,0 22,1 1,15 148,3 Bien Zenker 0, , ,4 16,3 0,51 83,8 Eußenheim 0, , ,0 13,4 0,33 46,5 Leonberg 0, , ,0 15,0 0,46 57,7 Schwörer 0, , ,0 11,0 0,63 79,1

38 Die am häufigsten verwendeten Technologien Hochdämmende Bauteile 3fach Wärmeschutzverglasung PV (+ Batterie) Wärmepumpen Lüftungsanlage mit WRG >90 % Fußbodenheizung LED Beleuchtung Klasse A ++ Geräte

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40 Idee zur Entwicklung eines innovativen Gebäudekonzeptes Projekt-/ Kooperationspartner Krieger + Schramm Bauunternehmung (Initiator und Koordinator) Prof. Hauser (Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Technische Universität München, Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH) Prof. Hartig (Earlybirds Architekten) Walter Fenster+Türen Roberts Marken & Kommunikation GmbH Dr. Friedrich (EKS-Expertin)

41 Ziele und Durchführung des Forschungsprojektes 41

42 Speichern im Dynahaus wechselrichterintegrierter elektrischer Speicher SMA Integrated Storage System Sunny Boy 5000 Smart Energy - SB5000SE integrierter Speicher mit nutzbarer Kapazität von ca. 2 kwh bei jährlicher Erzeugung und jährlichem Verbrauch von 5000 kwh: ca. 52 % weniger Strombezug vom Energieversorger Steigerung der Eigenverbrauchsquote von 30 auf typisch 55 %

43 aktiv-stadthaus in Frankfurt Bauherr: ABG Frankfurt am Main Architekten: HHS Planer + Architekten AG Kassel Energiekonzept: Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen

44 Probleme bei der Systemoptimierung Energiekosten als Funktion der Jahreszeit der Tageszeit des Angebot an regenerativer Energie des Preises an der Strombörse des Wochentags Samstags kostenlos des Tarifes, der Leistung limitiert