Energiestudie Neubaugebiet Hasenbrunnen

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1 Energiestudie Neubaugebiet Hasenbrunnen Energiestudie für das Neubaugebiet Hasenbrunnen Energetische Bewertung der Bauabschnitte Ausführliche Berechnung des Energiebedarfs Bewertung des technischen und investiven Aufwands Bewertung der Wirtschaftlichkeit und der Ökologie Schnepf Planungsgruppe Energietechnik GmbH & Co. KG Seite 1

2 Vorstellung Adrian Schaufert Dipl. Ing. (FH) für Versorgungstechnik 1999 Projektleiter im Planungsbüro Klaus Schnepf 2014 Geschäftsführender Gesellschafter Michael Götz B.Sc. Erneuerbare Energien Hochschule für Angewandte Wissenschaft Rottenburg Konzeptentwicklung Seite 2

3 Inhaltsverzeichnis 1. Aufgabenstellung 2. Grundlagen Leistungsbedarf Energiebedarf 3. Versorgungsvarianten 4. Vergleich der Varianten 5. Fazit 6. Alternativvariante 7. Zukunftsvision Seite 3

4 1. Aufgabenstellung Seite 4

5 1. Aufgabenstellung Erstellung eines Energiekonzeptes für das Neubaugebiet Hasenbrunnen Betrachtung von Wärme & Strom Fokus auf ersten Bauabschnitt Untersuchung der Wirtschaftlichkeit / Ökologie / Machbarkeit Untersuchung folgender Versorgungsvarianten Einzelversorgung Kaltes Nahwärmenetz mit Energiespeicher und Abwassernutzung Nahwärmenetz mit Energiespeicher und Hackschnitzelheizwerk (Solar) Seite 5

6 2. Grundlagen Seite 6

7 2. Grundlagen Neubaugebiet BA1 Bebauung 38 Einfamilienhäuser (150m²) 10 Mehrfamilienhäuser (650m²) Seite 7

8 2. Grundlagen Neubaugebiet BA 1&2 Bebauung 60 (+22) Einfamilienhäuser (150 m²) 17 (+7) Mehrfamilienhäuser (650 m²) 3 Gewerbeobjekte (800 m²) 1 Lebensmittelmarkt (1.800m²) Seite 8

9 3. Versorgungsvarianten Seite 9

10 3. Versorgungsvarianten Variante 01: Einzelversorgung Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Variante 03: Hackschnitzelheizung Seite 10

11 3. Variante 01: Einzelversorgung Versorgung der Gebäude mit Heizung und Warmwasser über eine Luft/Wasser-Wärmepumpe Photovoltaikanlage für Eigenstromnutzung Kühlung optional möglich Seite 11

12 3. Variante 01: Einzelversorgung Energiebedarf Gebäude / Energiegewinn durch Photovoltaik Seite 12

13 3. Variante 01: Einzelversorgung Jahresdauerlinie Seite 13

14 3. Variante 01: Einzelversorgung Energiekosten Energiekosten Durchschnittswerte (MFH / EFH) Verhältnis PV-Anlage zu Wohnfläche bei MFH schlechter als bei EFH Photovoltaikanlage ohne Invest Günstigere Energiekosten Photovoltaikanlage mit Invest Nur Anteilig für Wärme Höhere Kosten für Wärme Niedrigere Kosten für Strom Ohne Photovoltaikanlage Günstigerer Stromtarif für Wärmepumpe 21 Cent/kWh Seite 14

15 3. Variante 01: Einzelversorgung CO2 Ausstoß / Primärenergiebedarf CO2 Ausstoß Gesamter CO2 Ausstoß des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kg bzw kg CO2 Einsparung durch PV-Anlage von kg bzw kg CO2 Ausstoß von kg bzw kg Primärenergiebedarf Gesamter Primärenergie-Bedarf des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Einsparung durch PV-Anlage von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Bedarf von kwh/a bzw kwh/a Seite 15

16 3. Variante 01: Einzelversorgung Bewertung Vorteile Freie Wahl für ein Heizungssystem (Unabhängigkeit) Kein Anschlusszwang Eine Kühlung ist mit geringem Mehraufwand möglich (Nur bei Einsatz von Wärmepumpen) Keine Netzverluste und Speicherverluste für ein zentrales Netz Nachteile Höherer Platzbedarf für die Heizung und gegebenenfalls den Pufferspeicher im Gebäude Ohne Wärmepumpe: Kosten für Schornsteinfeger, Gasanschluss und Brennstoffspeicher Eventuelle Geräuschbelästigung bei Außenaufstellung der Wärmepumpe Seite 16

17 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Versorgung des Gebietes über ein kaltes Nahwärmenetz (40 C) Zentrale Wärmepumpe mit Abwasserwärmetauscher für Heizwärmebedarf Dezentrale Wärmepumpen für Warmwasser Photovoltaikanlage für Eigenstromnutzung Seite 17

18 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Abwasser Wärmetauscher Nachrüstung, wenn Kanaldurchmesser > 800 mm Nachrüstung 20% günstiger als integrierte Variante Vorteil integrierter Wärmetauscher Keine Rohrverengung und Verschleiß des Wärmetauschers Integrierter Wärmetauscher kostet das 8- fache eines Kanals ohne Wärmetauscher Mögliche Einbaustellen: Seite 18

19 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Abwasser Wärmetauscher Wärmeträgermedium: Glykol (<20%) Wärmetauscherlänge: 128m Entzugsleistung: 210kW Wärmepumpenleistung: 280kW (COP4) Kosten: (Ohne Rückhaltung) Seite 19

20 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Kaltes Nahwärmenetz mit Energiezentrale Länge Bauabschnitt 01 = 1,2km Länge Bauschnitt 02 = 1km Energiezentrale mit Energiespeicher Systemtemperatur 40 C Energiezentrale Energiespeicher Seite 20

21 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Energiebedarf Gebäude / Energiegewinn durch Photovoltaik Seite 21

22 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Jahresdauerlinie Seite 22

23 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Energiekosten Energiekosten Durchschnittswerte (MFH / EFH) Verhältnis PV-Anlage zu Wohnfläche bei MFH schlechter als bei EFH Photovoltaikanlage ohne Invest Günstigere Energiekosten Photovoltaikanlage mit Invest Nur anteilig für Wärme Höhere Kosten für Wärme Niedrigere Kosten für Strom Ohne Photovoltaikanlage Günstigerer Stromtarif für Wärmepumpe 21 Cent/kWh Seite 23

24 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz CO2 Ausstoß / Primärenergiebedarf CO2 Ausstoß Gesamter CO2 Ausstoß des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kg bzw kg CO2 Einsparung durch PV-Anlage von kg bzw kg CO2 Ausstoß von kg bzw kg Primärenergiebedarf Gesamter Primärenergie-Bedarf des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Einsparung durch PV-Anlage von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Bedarf von kwh/a bzw kwh/a Seite 24

25 3. Variante 02: Kaltes Nahwärmenetz Bewertung Vorteile Geringere Investitionskosten (private Kosten) Geringe Energiekosten für die Kühlung im Sommer Weniger Platzbedarf in den Gebäuden Geringer Wartungsaufwand in den Gebäuden Nachteile Höhere Energiekosten als bei der Einzelversorgung Sehr hoher technischer Aufwand Anschlusszwang für alle Teilnehmer notwendig Zusätzliches Gebäude für Technik Seite 25

26 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Versorgung des Gebietes über ein warmes Nahwärmenetz (70 C) Zentrales Hackschnitzelheizwerk Wärmeübergabestation in den Gebäuden Photovoltaikanlage für Eigenstromnutzung Spitzenlast Gas (zweiter Bauabschnitt) Solarthermie (zweiter Bauabschnitt) Seite 26

27 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Energiebedarf Gebäude / Energiegewinn durch Photovoltaik Seite 27

28 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Jahresdauerlinie Seite 28

29 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Hackschnitzelbedarf Wirkungsgrad Hackschnitzelheizwerk 86 % Höherer Hackschnitzelbedarf als Wärmebedarf Kosten für Hackschnitzel 0,038 Cent/kWh 40 LkW Lieferungen pro Jahr Seite 29

30 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Energiekosten Energiekosten Durchschnittswerte (MFH / EFH) Verhältnis PV-Anlage zu Wohnfläche bei MFH schlechter als bei EFH Photovoltaikanlage ohne Invest Günstigere Energiekosten (Strom) PV-Anlage nur für Haushaltsstrom Photovoltaikanlage mit Invest Niedrigere Kosten für Strom Ohne Photovoltaikanlage Höhere Stromkosten Seite 30

31 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung CO2 Ausstoß / Primärenergiebedarf CO2 Ausstoß Gesamter CO2 Ausstoß des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kg bzw kg CO2 Einsparung durch PV-Anlage von kg bzw kg CO2 Ausstoß von kg bzw kg Primärenergiebedarf Gesamter Primärenergie-Bedarf des Neubaugebietes für Wärme und Strom von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Einsparung durch PV-Anlage von kwh/a bzw kwh/a Primärenergie-Bedarf von kwh/a bzw kwh/a Seite 31

32 3. Variante 03: Hackschnitzelheizung Bewertung Vorteile Geringer Platzbedarf für die Wärmeübergabe in den Gebäuden Nahezu CO2 neutrale Beheizung der Gebäude Keine großen Preissprünge der Hackschnitzelpreise wie bei Öl oder Gas Solarthermie ist erweiterbar und hält auf Dauer die Energiekosten gering (B2) Nachteile LKW-Verkehr für die Anlieferung der Hackschnitzel Eventuell Geruchsbelästigung bei der Anfeuerung Anschlusspflicht der Gebäude an das Nahwärmenetz Keine Kühlung der Gebäude über das Nahwärmenetz möglich Separates Gebäude für Technik Seite 32

33 4. Vergleich der Varianten Seite 33

34 4. Vergleich Energiekosten (Strom) Seite 34

35 4. Vergleich Energiekosten (Wärme) Energiekosten Durchschnittswerte (MFH / EFH) Verhältnis PV-Anlage zu Wohnfläche bei MFH schlechter als bei EFH Photovoltaikanlage ohne Invest Günstigere Energiekosten PV nur für Haushaltsstrom Höhere Energiekosten mit PV-Anlage Kosten/Erlös von PV-Anlage nur Anteilig an Energiekosten (Wärme) Ohne PV-Anlage Nutzung von Wärmepumpentarif möglich (21Cent/kWh) Seite 35

36 4. Vergleich Investitions- & Energiekosten Energiekosten Inkl. Investitionskosten Inkl. Wartungskosten Seite 36

37 kg kg kg 4. Vergleich CO2 Ausstoß und Primärenergie CO2 Faktor Strom Gas Hackschnitzel = 0,606 kg/kwh = 0,25 kg/kwh = 0,024 kg/kwh Primärenergiefaktor Strom = 1,8 Gas = 1,1 Hackschnitzel = 0,2 Seite 37

38 4. Vergleich Kühlung der Gebäude Seite 38

39 4. Vergleich Kriterien Variante 01 Einzelversorgung Variante 02 kaltes Nahwärmenetz Variante 03 Hackschnitzelheizwerk Außentemperaturabhängig HOCH MITTEL KLEIN Investitionskosten KLEIN HOCH HOCH Betriebskosten KLEIN MITTEL MITTEL Wartungskosten MITTEL KLEIN HOCH Preissteigerung Energiekosten HOCH MITTEL KLEIN CO2 Ausstoß MITTEL MITTEL KLEIN Primärenergiebedarf MITTEL MITTEL KLEIN Einsatz Erneuerbarer Energien MITTEL HOCH HOCH Technischer Aufwand gesamt KLEIN HOCH HOCH Platzbedarf in den zu versorgenden Gebäuden HOCH MITTEL KLEIN Optionale Kühlung ohne Mehraufwand möglich? JA JA NEIN Unabhängigkeit (Auswahl Heizung) HOCH MITTEL KLEIN Separates Gebäude für Technik NEIN JA JA Anlieferung des Energieträgers (LKW Verkehr) NEIN NEIN JA Betreiber notwendig NEIN JA JA Seite 39

40 5. Fazit Seite 40

41 5. Fazit Welche Variante weiterverfolgt wird, entscheidet das gesetzte Ziel: Ökologie Variante 03 Hackschnitzelheizung Kein CO2 Ausstoß und ein geringer Primärenergiebedarf Kühlung Variante 02 kaltes Nahwärmenetz Geringste Kosten für eine Kühlung der Gebäude Wirtschaftlichkeit Variante 01 Einzelversorgung Beste Wirtschaftlichkeit durch geringe Energiekosten Seite 41

42 6. Alternativvariante Seite 42

43 6. Alternativvariante Stromtrasse Nahwärmeleitung PV-Anlage Seite 43

44 6. Alternativvariante Einzelversorgung der Einfamilienhäuser Zentrale Wärme- und Stromversorgung der Mehrfamilienhäuser Wärme durch Blockheizkraftwerk und Gaskessel Wärme- und Stromnetz Photovoltaik auf den Dächern Seite 44

45 6. Alternativvariante Energiebedarf Gebäude / Energiegewinn durch BHKW / PV Seite 45

46 6. Alternativvariante Energiekosten Wärme Erlös/Einsparung durch BHKW (Strom) Strom Erlös/Einsparung durch PV-Anlage (Strom) Einzelversorger Keine PV-Anlage Wärmeerzeugung durch Wärmepumpe Seite 46

47 6. Alternativvariante Investitionskosten / Energiekosten / Amortisation Investitionskosten Wärme Betreibervariante ca. 10% teurer Förderungen für Betreibervariante höher Energiekosten inklusive Investitionskosten 20% Gewinn für Betreiber Einzelversorgung 0,092 /kwh 100m² Wohnung ca. 506 /a Betreibervariante 0,094 /kwh 100m² Wohnung ca. 517 /a Amortisation der Betreibervariante in Bezug auf eine Einzelversorgung Preissteigerung 3% Strom und 2,5% für Gas Seite 47

48 6. Alternativvariante CO2 Ausstoß / Primärenergiebedarf CO2 Ausstoß (Betreiber) Gesamter CO2 Ausstoß für Wärme und Strom von kg CO2 Einsparung durch PV-Anlage von kg CO2 Ausstoß von kg CO2 Ausstoß (Einzelversorgung) CO2 Ausstoß von kg Keine Einsparungen, da keine PV-Anlage Primärenergiebedarf (Betreiber) Gesamter Primärenergie-Bedarf für Wärme und Strom von kwh/a Primärenergie-Einsparung durch PV-Anlage von kwh/a Primärenergie-Bedarf von kwh/a Primärenergiebedarf (Einzelversorgung) Primärenergie-Bedarf von kwh/a Keine Einsparungen, da keine PV-Anlage Seite 48

49 6. Alternativvariante Vergleich Kriterien Alternativvariante Einzelversorgung Alternativvariante Betreibermodell Außentemperaturabhängig HOCH KLEIN Investitionskosten KLEIN HOCH Betriebskosten HOCH KLEIN Wartungskosten KLEIN HOCH Preissteigerung Energiekosten HOCH MITTEL CO2 Ausstoß HOCH KLEIN Primärenergiebedarf MITTEL HOCH Einsatz Erneuerbarer Energien MITTEL HOCH Technische Aufwand gesamt KLEIN HOCH Platzbedarf in den zu versorgenden Gebäuden HOCH KLEIN Optionale Kühlung ohne viel Mehraufwand möglich? JA NEIN Unabhängigkeit (Anschlusszwang) HOCH KLEIN Separates Gebäude für Technik NEIN NEIN Anlieferung des Energieträgers (LKW Verkehr) NEIN NEIN Betreiber notwendig NEIN JA Seite 49

50 6. Alternativvariante Bewertung Vorteile Günstiger Wärmepreis auch langfristig Wartung nur für eine Anlage (zentral) CO2 Ausstoß Günstigerer Stromtarif auch langfristig 1 Ansprechpartner (Wärme & Strom) Nachteile Betreiber finden Fossiler Brennstoff (Wärme) Gemeinsame Bebauung notwendig Seite 50

51 7. Zukunftsvision Seite 51

52 6. Zukunftsvision Regionaler Wärme- & Stromverbund Einsatz von Stromspeichern Gesetzeslage wichtig Stadtwerke (Netzbetreiber) Seite 52

53

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