Künftige Entwicklung der Gebäude in energetischer Hinsicht. Univ.-Prof. em. Dr. Gerd Hauser FIW Wärmeschutztag Juni 2014, München

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1 Künftige Entwicklung der Gebäude in energetischer Hinsicht Univ.-Prof. em. Dr. Gerd Hauser FIW Wärmeschutztag Juni 2014, München

2 Entwicklung des energieeffizienten Bauens in Deutschland am Beispiel von Wohngebäuden

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

4 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

5 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 ).

6 Plusenergiehäuser als Tankstelle für Elektro-Mobilität Praktikable Lösungen gesucht!

7 Netzwerk Effizienzhaus Plus

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9 Kumulierte Endenergie Haus kwh PV-Ertrag Messwert PV-Ertrag EnEV-Berechnung Stromverbrauch Messwert Endenergie EnEV Berechnung (incl. Haushaltsstrom) M A M J J A S O N D J F Monat

10 Kumulierte Energiekosten für 25 Jahre Preissteigerung 3,0 % [ /25a] ohne PV SW_WP PH LW_WP mit PV Gebäudebaujahr Quelle: Lüking, Hauser: Plusenergiehäuser - technische und ökonomische Grundlagen. IRB-Verlag, Stuttgart, Juli 2012

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

12 Offene Fragen Hohe Gebäude

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

14 Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Südfassade

15 Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Nordfassade

16 Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Ostfassade

17 Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Westfassade

18 Offene Fragen Hohe Gebäude Effizienzmaßnahmen./. PV-Module

19 Entscheidungskriterien Behaglichkeit Werterhaltung Versorgungssicherheit Quartiersbetrachtung Ökonomie Nachhaltigkeit Definition der Wertigkeit von Energie

20 Wertigkeit von Energie Exergie Verfügbarkeit (zeitlich, politisch) Speicherfähigkeit Energiedichte (Flugzeuge) Wunsch nach Autarkie Bilanzgrenzenerweiterung (Graue Energie)

21 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

22 Energiemanagementsysteme

23 Speichern Passive und aktive Systeme thermische Speicher: - Gebäudemasse - Wassertanks - Latentwärmespeicher (PCM) elektrische Speicher: - E-Mobil - wechselrichterintegrierter Stromspeicher chemische Speicher: - Redox-Flow-Batterien - Power to gas (Wasserstoff)

24 Power to gas Quelle: Lüking,R.-M. und Günther, M.

25 Gebäude als Energiespeicher 1,09 TWh/K kwh/k

26 Gebäude der Zukunft Energieerzeuger + Energiespeicher

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28 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)

29 Ziele und Durchführung des Forschungsprojektes