Wohnungsbau im Kontext der Energiewende

Transkript

1 EGS-plan Ingenieurgesellschaft für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbh Wohnungsbau im Kontext der Energiewende Energieversorgung der Zukunft Prof. Dr. Fisch, J. Baumgärtner, Dr. Mahler Steinbeis-Transferzentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik

2 Wer sind wir?

3 Energiekonzept Deutschland - Energiewende Politik?? EnEV 2016 EEG.. Gebäude als Kraftwerk und Tankstelle 3

4 Deutschlands Energiepolitik Nationales Energiekonzept (2010) Klare Zielsetzungen bis Energiewende (2011) Kulturwende 4

5 Energiekonzept der Bundesregierung (2010) noch gültig? Keine verlängerten Kernkraftwerkslaufzeiten Schrittweise Abschaltung Kernkraftwerke bis Ende 2022 Erneuerbare Energien bis % Deckung des Energiebedarfs 80% Deckung des Strombedarfs bis 2030 Ausbau von Offshore- Windkraftanlagen und der Stromnetze Energie sparen im Vergleich zu : -50% PE-Energieverbrauch 2050: -25% Stromverbrauch Gebäudebedarf an Wärme und Kühlung: - 80% im Vergleich zu : -40% Treibhausgase 2050: -80% Treibhausgase Anreizprogramme bis 2020 Unterirdische Lagerung CO : 1 Mio. Elektrofahrzeuge 2030: 6 Mio. Elektrofahrzeuge ab 2011 Energieeffizienzfond 5

6 Energiekonzept (2010) der BRD Ziele bis 2050 Änderung [%] Elektr. Strombedarf Erneuerbare Energien Primärenergiebedarf 6

7 Energieeinsparverordnung 2014 Novellierung zum 1. Mai 2014 Neubauten keine erhöhten Anforderungen! Anforderungen ab : Jahresprimärenergiebedarf minus 25 % (75 % des Referenzgebäudes) Transmissionswärmeverlust (Gebäudehülle) minus 20 % im Mittel je nach Gebäudetyp 7

8 Energieeinsparverordnung 2014 Novellierung zum 1. Mai 2014 Altbauten Keine Verschärfung der Anforderungen im Gebäudebestand! 8

9 Energieeinsparverordnung 2014 Novellierung zum 1. Mai 2014 Primärenergiefaktor für Strom ab ,8 (bisher 2,6) - Strom zum Heizen! Elektrische Speicherheizsysteme Streichung der Außerbetriebnahme-Regelung 9

10 Energieeinsparverordnung 2014 Novellierung zum 1. Mai 2014 Einführung eines Stichprobenkontrollsystems (Registriernummer) Einführung von Effizienzklassen (Wohngebäude) Neuskalierung des Bandtachos im Energieausweis 10

11 Energieeinsparverordnung 2014 Novellierung zum 1. Mai 2014 Ab 2016 Dickere Dämmschichten Dreifach-Verglasung? und / oder Effizientere Haustechnik? und / oder Verstärkte Nutzung Erneuerbarer Energien 11

12 EnEV 2016 mit Gas-Brennwertkessel und Solarthermie! Anforderungen Gebäudehülle? Dach 36 cm WD WLG 035 Außenwand 30 cm WDVS WLG 035 Fußboden zum unbeheizten Keller 20 cm WD WLG 040 Gas-Brennwertkessel Fenster 3-Scheiben-Isolierverglasung U W = 0,85 W/(m² K), g-wert = 0,5 Bodenplatte und Wand des beheizten Kellers 12 cm PD WLG 040 Solarthermie-Anlage (gem. EEWärmeG) Variante 1: Reine Abluftanlage 12

13 Erfüllung EnEV 2016? Erhöhter Dämmstandard Berechnung nach DIN V 18599: H T [W/(m² K)] Primärenergiebedarf [kwh/(m² a)] EnEV 2014 EnEV 2016 EnEV-Anforderungswert 0,50 71,4 (100%) Variante 1 Gas-Brennwertkessel + Solarthermie (EEWärmeG) + Abluftanlage 0,35 (- 30 %) 69,7 (98%) erfüllt nicht erfüllt Variante 6 Wie Variante 1 + erhöhter Dämmstandard Hülle 0,25 (- 50 %) 50,4 (70%) erfüllt erfüllt 13

14 Typischer Dämm- und Wärmeversorgungs-Standard nach EnEV 2009 (2014) EnEV 2016 Erfüllung? Lüftungstechnik Dach 20 cm WD WLG 035 Außenwand 16 cm WDVS WLG 035 Fußboden 12 cm WD WLG 040 Gas-Brennwertkessel Fenster 3-Scheiben-Isolierverglasung U W = 1,0 W/(m² K), g-wert = 0,5 Bodenplatte und Wand des beheizten Kellers 12 cm PD WLG 040 Solarthermie-Anlage (gem. EEWärmeG) Variante 1: Reine Abluftanlage Variante 2: Zu- und Abluftanlage mit WRG 80 % 14

15 Erfüllung EnEV 2016? Varianten Lüftungstechnik Berechnung nach DIN V 18599: H T (Hülle) [W/(m² K)] Primärenergiebedarf [kwh/(m² a)] EnEV 2014 EnEV 2016 EnEV-Anforderungswert 0,50 71,4 (100 %) Variante 1 Gas-Brennwert-Kessel + Solarthermie (EEWärmeG) + Abluftanlage 0,35 (- 30 %) 69,7 (98 %) erfüllt nicht erfüllt Variante 2 Gas-Brennwert + Solarthermie (EEWärmeG) + Lüftungsanlage mit WRG 80% 0,35 (- 30 %) 46,4 (65%) erfüllt erfüllt Anf: Anforderungswert TWW: Trinkwarmwasser WLA: Wohnungslüftungsanlage mit Zu- und Abluft 15

16 Erfüllung EnEV 2016 Unveränderter Dämmstandard? Varianten Wärmeversorgung Dach 20 cm WD WLG 035 Außenwand 16 cm WDVS WLG 035 Fußboden 12 cm WD WLG 040 Reine Abluftanlage Fenster 3-Scheiben-Isolierverglasung U W = 1,0 W/(m² K), g-wert = 0,5 Variante 3: Variante 4: Sole - Wasser- WP Luft - Wasser- WP Bodenplatte und Wand des beheizten Kellers 12 cm PD WLG 040 Variante 5: Variante 4 plus PV- Anlage 16

17 Varianten Wärmeversorgung Erfüllung EnEV 2016? Berechnung nach DIN V 18599: H T (Hülle) [W/(m² K)] Primärenergiebedarf [kwh/(m² a)] EnEV 2014 EnEV 2016 EnEV-Anforderungswert 0,50 71,4 (100%) Variante 3 Sole-Wasser-Wärmepumpe + Abluftanlage 0,35 (- 30 %) 51,3 (72%) erfüllt erfüllt Variante 4 Luft-Wasser-Wärmepumpe + Abluftanlage 0,35 (- 30 %) 56,8 (79%) erfüllt nicht erfüllt Variante 5 Luft-Wasser-Wärmepumpe + Abluftanlage + Photovoltaikanlage 0,35 (- 30 %) 33,6 (57%) erfüllt erfüllt 17

18 Fazit Wirtschaftliche Optimierung durch Ganzheitliche Planung! Gebäudehülle + Gebäudetechnik + Energieversorgung in einer Hand! EGS-plan. Projekttitel. TT.MM.JJJJ 18

19 Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG) Stromeinspeise-Vergütung für PV-Anlagen ca. 17 ct/kwh ab ca. 12 ct/kwh 19

20 EEG Perspektiven der Photovoltaik - EEG nur 90 % des Jahres-Stromertrags wird vergütet! ab auch ab 10 kwp Anlagen - Eigenstromnutzung wird immer interessanter Versteuerung beachten! - EEG- Umlage (ca. 6 ct/kwh) auf Eigenstromnutzung? Befreiung unter 10 kwp Anlagen Bestandsschutz? - PV- Mieten Betreibermodelle zur Eigenstromnutzung 20

21 Passivhaus war gestern Aktivhaus ist die Zukunft Zukunftstrends Energieeffiziente Gebäude Stromhaus mit Wärme- und Stromspeicher Gebäude als Kraftwerk + e-tankstelle 21

22 Netto-Plusenergie Wohnhaus Berghalde 2008 Idee/ Entwurf 2009 Umsetzung Seit 2010 Nutzung + Monitoring 22

23 Photovoltaik + WP zur Wärmeversorgung 100 % Solarenergie PV-Anlage % % Wärmepumpe JAZ 3,5 bis 5 Wärme Stromnetz 23

24 Last-Management Steigerung Eigenstromnutzung 24

25 PV-Produktion und Eigenstromnutzung kumuliert seit

26 Gesamtstromverbrauch ( ) nach Kategorien -Verbrauch für E-Mobil 2011 berechnet 26

27 Stromverbräuche 2011 bis

28 EnergiePLUS bei Nacht!

29 Herausforderung Gebäudebestand 29

30 EPA Effizienzhaus Plus im Altbau Wettbewerb des BMVBS Zwei Pilotgebäude in Neu-Ulm 30

31 Quantensprung nach 100 Jahren Gesamtkonzept für Gebäudehülle, Heizen, Lüften, Warmwasser, Fotovoltaik Gebäude- und Nutzerstrom Quelle: o5 architekten 31

32 Energieflussschema Komfortlüftung Verknüpfung von Lüftung und Warmwasser 32

33 Nutzung für das gesamte Gebäude 33

34 Mehrfamilienhaus Quartier - AktivhausPlus 34

35 Energiekonzepte im Mehrfamilienhaus und Quartier Mehrfamilienhäuser mehr Personen pro Grundfläche -> Dach + Fassade Verschattung -> solaraktive Flächen knapper Energieerzeuger nutzer -> Stromvermarktungskonzept EFH MFH Stadtquartier Mehrere Gebäude Bestand / Infrastruktur Mobilität -> Interaktion? -> berücksichtigen -> Integration 35

36 Aktiv - Stadthaus Entwicklungsgrundlage für städtische Mehrfamilienhäuser in Plusenergiebauweise nach EU 2020 und zur Vorbereitung eines Demonstrativ-Bauvorhabens in Frankfurt am Main Bauherr Forschung Steinbeis Transferzentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik Projektpartner 36

37 Regelgrundriss OG 1. bis OG 6. Quelle: HHS Planer + Architekten

38 Innenraumatmosphäre einer Eckwohnung Quelle: HHS Planer + Architekten

39 Technikintegration im Badezimmer

40 Technikkonzept Aktiv-Stadthaus, Frankfurt 250 kw 74 Wohneinheiten Photovoltaik Wechselrichter Energiemanagement Stromspeicher Haushaltsgeräte Elektronische Geräte Beleuchtung Warmwasser 80 kw Raumwärme Pufferspeicher Wärmepumpe Dezentrale Lüftung mit WRG Gebäudeautomation Luft Abwasserkanal 250 kwh Stromnetz E-Mobilität 120 kwth 40

41 Photovoltaik an der Fassade Hohe ästhetische Ansprüche an Photovoltaik an der Fassade Berücksichtigung von Verschattung der unteren Geschosse Vergleich verschiedener Modultechnologien erforderlich Optik unterschiedlicher Modultypen: Quelle: Schott Solar Quelle: Arnold Glaswerk Quelle: MAGE Sunovation Quelle: Sunways Quelle: Solarnova 41

42 Endenergiebilanz - Jahresbetrachtung 19,7% 42

43 Energiemanagement für den Nutzer Startseite Verhaltensinformationen für alle 74 WE Darstellung der wichtigsten Angaben für den Mieter Einfache Darstellung Signalfarben Quelle: FGee, TU Darmstadt 43

44 Ein neuer Gebäudestandard entsteht Aktivhäuser optimieren Energiebedarf, Energieerzeugung und Interaktion mit dem Nutzer so, dass Umwelt und Infrastruktur entlastet werden. 44

45 AktivhausPlus e.v. EnEV 2009 Vernetzung Erneuerbare Energie Mobilität Stromnetz Ökobilanzierung Energie Gebäudehülle Anlagentechnik Nutzerstrom Graue Energie Nutzer Nutzerkomfort Nutzerfeedback Nutzereinfluss 45