Strategien und Modellprojekte. Dipl.-Ing. Carsten Beier, Fraunhofer UMSICHT Fachtagung Energieberatung Thüringen Jena, 17.

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1 Die energieeffiziente Stadt Strategien und Modellprojekte Dipl.-Ing. Carsten Beier, Fraunhofer UMSICHT Fachtagung Energieberatung Thüringen Jena, 17. Juni 2010

2 EnEff:Stadt Förderinitiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie KWK, Fernwärme (EnEff:Wärme) E N E R G I E V E R S O R G U N G Energieoptimiertes Bauen (EnOB) G E BÄ U D E

3 Zielsetzung der Förderinitiative EnEff:Stadt () Erarbeitung von Bewertungskriterien, Planungshilfsmitteln für das Thema Energieeffiziente Stadt Erstellen von herausragenden Fallbeispielen/ Pilotprojekten, die in ihrer städtischen Struktur typisch sind und eine Übertragung auf andere Bereiche ermöglichen Transfer von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen

4 Warum Stadtquartier-Projekte? n reduzierte Komplexität n Sanierung, Neunutzung, Denkmalschutz, Neubau... n Focus Energie n Quellen Senken n Realisierung statt Potenzialanalyse Gewerbe EFH/MFH MFH Neunutzung Industriefläche Neubau EFH?

5 EnEff:Stadt-Projekte Karlsruhe Kassel München Bad Aibling

6 Karlsruhe Rintheim - Integrales Quartiers- Energiekonzept

7 Karlsruhe Rintheim: Ausgangssituation Nachkriegs-Wohnquartier ca. 35 Wohngebäude, 1 Seniorenwohnsitz, 2 Schulen, DL Zustand Bestandsgebäude: teilsaniert, energet. Qualität mittel bis schlecht, teils Gas-ZH, teils Einzelöfen Ca m² Wohn-/ Nutzfläche Sehr günstige Lage zur Stadt Karlsruhe Ältere Bevölkerung, hoher Ausländeranteil

8 Karlsruhe Rintheim: Zielsetzung Wirtschaftliches Gesamtoptimum von Energieeinsparung und Energieversorgung Maximal mögliche Einsparung von fossiler Primärenergie und CO 2 -Emission Einbindung der Energieverbraucher Demo-Einsatz von technischen Innovationen zur Sanierung von 2 Pilotgebäuden, darunter Vakuumdämmung, PCM, unterschiedliche Lüftungskonzepte, dezentrale Heizungspumpen, CO 2 -Sonden für Wärmepumpen Umfassende messtechnische Begleitung der Maßnahmen, Verifizierung von Simulationsmodellen (RWTH Aachen) Laufende betriebliche Optimierung durch Energiemonitoring

9 Karlsruhe Rintheim: Konzept Integrale Sanierung der noch nicht sanierten Gebäude Anschluss an FW-Netz der Stadtwerke durch NT-Sekundärnetz (40% Abwärme, 50% KWK) Flächendeckende Anwendung technischer Innovationen auf Basis der Ergebnisse der Pilot- Sanierungsprojekte Nutzung der Einsparpotentiale durch energiebewusstes Verhalten Nachhaltiges Quartierskonzept für eine verbesserte städtebauliche Qualität

10 Ökologische Siedlungsentwicklung Kassel- Oberzwehren

11 Kassel: Ausgangssituation Träger: Stadtplanungsamt Kassel Siedlungstyp: Einfamilienhausbzw. Doppelhaussiedlung Neubau Nutzung: Wohnen 16 Wohneinheiten 2 Neubaugebiete für den Vergleich von zwei unterschiedlichen energetischen und städtebaulichen Konzepten Potenzialanalyse und Roadmap zur Umsetzung Leitfaden zur Ergebnisübertragung

12 Kassel: Zielsetzung Entwicklung eines ökologischen Baugebiets mit hoher städtebaulicher und architektonischer Qualität Energetisch und exergetisch optimierte Wärmeversorgung Umsetzung innovativer energetischer Lösungen CO 2 -neutrale Wärmeversorgung durch hohe Energieeffizienz und Einsatz regenerativer Energien Kostengünstige Lösung mit marktgängiger Technik Erprobung von LowEx-Technologien Einsatz hocheffizienter Kühlstrategien Energetischer/exergetischer Vergleich der Gebäudekonzepte Ergebnisübertragung

13 Kassel: Konzept Konzept 1: KfW40-Standard und Nutzung Fernwärmerücklauf zu Heizzwecken Konzept 2: Passivhaus und Einzelhausanlage (Wärmepumpe, Solarthermie, effiziente Lüftung) Niedrige Heiztemperaturen durch Flächenheizsysteme für den Einsatz regenerativer Energien Einbindung LowEx-Technologien Innovative Warmwassererzeugung Einsatz effizienter Kühlsysteme

14 Siedlungstypen der EnEff:Stadt-Projekte Lockere offene Bebauung Einfamilien- und Doppelhäusersiedlung Neubaugebiet Ehemaliger / städtischer Dorfkern Ländlicher Dorfkern Reihenhäuser Siedlung kleiner Mehrfamilienhäuser Zeilenbebauung mit kl. und gr. MFH Zeilenbebauung mit gr. MFH und HH Blockbebauung niedriger Dichte Blockbebauung hoher Dichte Citybebauung Historische Altstadt Sondergebiete Bad Aibling Kassel Karlsruhe München Ausgangszustand = Endzustand Endzustand nach Umstrukturierung Ausgangslage vor Umstrukturierung

15 Welche Maßnahme erzielt die höchste Effektivität? Altbausan. 500 Fotovoltaik Vermeidungskosten /t CO BWT-Technik Industrie KEM Biomasse Wasserkraft 0 WP Holzpellets KWK Rhodia Stromsp. in BHKW's FW HH Wind CO 2 -Minderungspotental in t/a Altbausanierung Solarkollektor NEH Geotherm Potenzial-Kostenkurve von Einsparmaßnahmen der Stadt Freiburg Quelle: R. Jank

16 PE-Bedarf: Gebäude im Vergleich Einfamilienhaus, schlechter Altbau Einfamilienhaus- Bestand Normal-Haus neu WP-Einfamilienhaus, neu Normal-Haus neu mit BHKW Passivhaus PE foss : Einsatz fossiler Energieträger (kwh foss /m 2 ) Quelle: R. Jank, Volkswohnung GmbH, Karlsruhe

17 Investitionskosten von Dämmmaßnahmen Quelle: Fraunhofer IBP

18 Minimierte Kosten durch Anlagenverbund ErnEn/KWK: hohe Investition, geringe Verbrauchskosten Erdgas-/Öl-Kessel: geringe Investition, hohe Verbrauchsk. Anlagenverbund im Einzelgebäude kaum realisierbar

19 Effiziente Energieversorgung 75 % CO 2 -Einsparung 100 % 200 % 100 % 200 Haushalte Wärmenetz 5,5 km 70 % Anschlussrate Wärme 5 % Quelle: Energiedorf Jühnde

20 Integrale Planung Hohe Komplexität durch Vielzahl an...» Gebäudetypen» -altersklassen» -nutzungen» Akteuren» Effizienzmaßnahmen» Energiequellen Integrale Planung erforderlich für...» Gesamtoptimum der Maßnahmen Gebäude Energievers.» Definition und Überprüfung von Zielwerten» Zusammenarbeit vieler Akteure

21 Planungshilfsmittel - Planungsphasen PLANUNGS-HILFSMITTEL (PHM) GIS TIMES MESAP Polis Deeco TOP-Energy BHKW-Plan GOMBIS COPRA T*Sol GOSOL EnEV-Tools TRNSYS EINSATZ- PHASEN L. Schrempf, Fraunhofer UMSICHT InteKomm Umberto Gemis ideales PHM strategische Planung Vorplanung Detailplanung Monitoring ANWENDUNGS- EIGENSCHAFTEN ANWENDER- ZIELGRUPPEN Simulation einzelner Gebäude Auslegung einzelner Energieversorgungsanlagen Berücksichtigung mehrerer Verbraucher Simulation verschiedener Anlagen-Kombination Wärmenetz-Auslegung Erfassung rämlicher Zusammenhänge Optimierungsrechnung Stadtplaner Energieversorger Wohnungsgenossenschaften Ingenieurbüros / Anlagenplaner Architekten Wissenschaft und Forschung

22 Gewinn durch EnEff:Stadt Kostenoptimierung mit reduzierter Preisabhängigkeit Gewinn an Qualität und Attraktivität (Gebäude, Stadtteil) Förderung der regionalen Wirtschaft Erreichen der Klimaschutzziele, Schonung der Ressourcen

23 Handlungsempfehlungen Teil 1 Datenerfassung Ist-/Referenz-Zustand:» Energieverbrauch und angebot (Art, Menge, Qualität, zeitl. Verlauf, räuml. Verteilung)» Gebäudeflächen (Bestand, Neubau)» Anforderungen (Recht, Nutzung, Sanierungsbedarf, Denkmalschutz...)» Versorgungsanlagen/-struktur Bilanzierung und Bewertung (Kosten, Energie, Qualität) Prognose: Nutzer, Rahmenbedingungen (rechtl., ökonom., ökolog.) Festlegung von Zielwerten (alle Akteure): Energieverbrauch, Investition/Kosten, Flächenverbrauch...

24 Handlungsempfehlungen Teil 2 Konzeptentwicklung: von der Potenzialermittlung und Vorauswahl bis zur Dimensionierung und Standortwahl Simulation und Vergleich (Zielwerte) Auswahl und Umsetzung der optimalen Maßnahmenkombination Erfolgsfaktoren:» ausreichende Datenbasis» Zusammenarbeit der Akteure: Kommune, Planer, Energieversorger, Nutzer...» ggf. rechtlichen Rahmen schaffen» fortlaufende Nachverfolgung der Ziele

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. Carsten Beier Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen Phone