13. Hessischer Energieberatertag , Frankfurt Gebäude mit Energiegewinn

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1 13. Hessischer Energieberatertag , Frankfurt Gebäude mit Energiegewinn Marc Großklos Institut Wohnen und Umwelt GmbH (IWU)

2 Begriffe Gewinn [Wikipedia]: Gewinn = Aufwendung < Ertrag Plus [Duden]: Etwas, was sich bei der Endabrechnung über den zu erwartenden Betrag hinaus ergibt Gebäude: Hier: Wohngebäude

3 Worüber wir reden Zero-Emission-Haus Plusenergiehaus Minergie-A Plus-Energiehaus Nullenergiehaus Effizienzhaus Plus SolarAktiv-Haus Sonnenhaus Passivhaus mit Energiegewinn Passivhaus Premium KfW Effizienzhaus 40+

4 Effizienzhaus Plus, Berlin

5 Effizienzhaus Plus / Sonnenhaus, Burgdorf

6 Minergie-A, Neubau EFH Huttwil, Schweiz Bildquelle: E. Fäsecke

7 Aktiv-Stadthaus, Frankfurt a.m.

8 Plusenergiesiedlung Freiburg Bildquelle: Rolf Disch Solararchitektur

9 Gebäude mit Energiegewinn müssen die Anforderungen an die Klimaschutzziele 2050 bereits heute erfüllen Bildquelle: Atlas, it s time for your bath; Woodleywonderworks; Piqs.de

10 Was sind die Anforderungen an Gebäude 2050? Gebäude besitzen nur noch einen sehr geringen Energiebedarf, der verbleibende Energiebedarf wird durch erneuerbare Energien gedeckt und sonstige direkte Treibhausgasemissionen werden vermieden. 2050: Primärenergiebedarf - 80 % gegenüber : Treibhausgase Gebäude - 41 % gegenüber 2014 Efficiency First Sektorkopplung Quelle: Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung vom 14. November 2016

11 Zusammenhang Dekabonisierung und Reduktion Energieverbrauch Reduktionsziel erreicht 2015: 13,2 % Reduktionsziel nicht erreicht Bildquelle: Prognos, ifeu, IWU: Hintergrundpapier Energieeffizienzstrategie Gebäude, Berlin, Heidelberg, Darmstadt, 2015

12 Motive der Bauherren Energiegewinn als Anreiz Für klimafreundliches Wohnen Einnahmen mit dem Haus erzielen und damit Geld verdienen Unabhängigkeit von Energieversorgern An der Spitze der Entwicklung stehen ( Early Adopters ) Hohe Wohnqualität

13 Gebäude mit Energiegewinn Bilanzgrenzen Energieüberschuss Mobilität, Herstellungsenergie strom Haushaltsstrom Heizung Warmwasser Anlagenverlust Hilfsenergie EnEV Bilanzierte Energieströme Gebäude Grundstück Quartier Stadt Land Räumliche Bilanzgrenze Sekunde Stunde Monat Jahr Lebenszyklus Zeitliche Bilanzgrenze

14 Bilanzierungswerkzeuge Anlehnung an nationales Berechnungsverfahren (mit zusätzlichen Kriterien ) EnEV + Ergänzungen Passivhaus Projektierungspaket (PHPP) Bildquelle: Balance ; Steinrund; Piqs.de

15 Gutschrift für Netzeinspeisung/ Erzeugung Darstellung des Energiegewinns mit Energieerzeugung Minimierung Energiebedarf Ist-Zustand/ Standardausführung Energiebedarf Quelle: nach Voss, Karsten; Musall, Eike: Nullenergiegebäude. ; Detail Green Books, München, 2011

16 Anforderungen an Gebäude mit Energiegewinn In der Jahresbilanz: Primärenergieüberschuss Endenergieüberschuss [Effizienzhaus Plus] Keine (direkten) CO 2 -Emissionen Minimierung des Energiebedarfs (Überwiegend) Regenerative Energieversorgung Weitere Gebäudequalitäts- und Öko-Indikatoren (z. B. Punktesystem für Materialwahl, Wohnqualität oder Rezyklierbarkeit) Es existieren unterschiedliche Definitionen für Gebäude mit Energiegewinn!

17 Erzeugung/Bedarf [kwh/monat] Weitere Anforderungen an Gebäude mit Energiegewinn Zeitlicher Ausgleich zwischen Erzeugung und Bedarf minimieren Zusätzlicher Bedarf, der über Netze von außen bezogen werden muss Endenergiebedarf Passivhaus Endenergiebedarf EnEV-Haus PV-Erzeugung Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

18 Offene Fragen: Wie hoch darf der saisonale Ausgleich über Netze sein? Wie muss die Interaktion des Hauses mit dem Netz erfolgen? oder

19 Wichtige Kenngrößen Eigenverbrauch Autarkiegrad f Eigenverbrauc h,i = n min Verbrauch 1, Eigenerzeugung n 100 [%] f Autarkiegrad,i = n min 1, Eigenerzeugung Verbrauch n 100 [%] Bildquelle: SMA Deutschland:

20 Autarkiegrad [%] Zeitlicher Ausgleich Autarkiegrad elektrische Energie 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Stündliche Bilanz: Potenzial für el. Energiespeicher 0% Jahr Monat Tag Stunde Quelle: nach Voss, Karsten; Musall, Eike; Lichtmeß, Markus: From Low-Energy to net Zero-Energy Buildings: Status and Perspectives; Journal of Green Building Volume 6, Number 1; 2011

21 Neubau MFH Frankfurt Passivhaus mit Energiegewinn > 80 % Autarkiegrad gemessen durch die Kombination Biomethan-BHKW, Solarthermie, PV + Speicher

22 Schritte zum Gebäude mit Energiegewinn 0. Suffizienz: Was braucht der Mensch? Wohnfläche, Gebäudeart/-form, Komfort 1. Energieeffizienz: Reduktion des Energiebedarfs Heizung, Warmwasser, Verteilung, Strom 2. Deckung des Restenergiebedarfs mit regenerativen Energieträgern Sonne, Umweltwärme, Biomasse, etc.

23 Schritte zum Gebäude mit Energiegewinn - Energieeffizienz Sehr geringer Heizwärmebedarf (Passivhaus oder KfW-Effizienzhaus 40)

24 U-Wert des Bauteils [W/(m²a)] U-Werte im Feldversuch zum Effizienzhaus Plus 0,24 0,23 0,22 0,21 0,20 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 Mittelwert Außenwand Mittelwert Boden Außenwand Boden Haus Anforderungen an den Passivhaus-Standard

25 Schritte zum Gebäude mit Energiegewinn - Energieeffizienz Sehr geringer Heizwärmebedarf (Passivhaus oder KfW-Effizienzhaus 40) Reduktion Wärmebedarf für Warmwasserbereitung Spararmaturen, möglichst gering WW-Temperaturen, Wasserwärmerückgewinnung Minimierung Verluste Wärmespeicherung und verteilung Leitungslängen minimieren, Dämmung besser EnEV, Vermeidung von Zirkulationsleitungen Minimierung Stromverbrauch (Hilfs- und Haushaltsstrom) beste Energieeffizienzklassen (besonders in Küche), Verzicht auf Wäschetrockner, LED-Beleuchtung,

26 Wärmeversorgung für Gebäude mit Energiegewinn Wärmepumpe Solarthermie Blockheizkraftwerk, regenerativ versorgt (Mehrfamilienhaus) Biomassekessel oder -öfen

27 Bewertung der Biomasse Biomasse steht nur begrenzt zur Verfügung Flächen- und Nutzungskonkurrenz mit Ernährung und stofflicher Verwertung Berücksichtigung eines Biomasse-Budgets: max. 35 kwh/(m² EBF *a) [Diefenbach 2002] max. 20 kwh/(m² EBF *a) [Passivhaus Institut 2014] Biomasse-Budget reicht kaum für eine alleinige Wärmeversorgung Spitzenlastabdeckung

28 Stromerzeugung für Gebäude mit Energiegewinn Photovoltaik Blockheizkraftwerk, regenerativ versorgt (Mehrfamilienhaus) Kleinwindkraft am Gebäude (meist geringes Potenzial)

29 Energiespeicher Thermische Speicher wichtig für Ausgleich über wenige Tag und zur Abpufferung von Lastspitzen Erhöhen die Wärmeverluste, sind aber kaum verzichtbar Elektrische Speicher (nur) sinnvoll für Tag-Nacht-Ausgleich Netzdienlicher Betrieb wichtig

30 Anlagenkonzepte Wärmepumpe + Photovoltaik

31 Anlagenkonzepte Solarthermie + saison. therm. Speicher Restwärmeerzeuger: Biomasse

32 Anlagenkonzepte Biomasse, Solarthermie, Photovoltaik Mehrfamilienhaus

33 Effizienzhaus Plus, Bischofswiesen

34 Sanierung EFH Mühltal Bildquelle: energie+ Home

35 Neubau EFH Münnerstadt Bildquelle: A. Miller, Münnerstadt

36 Sonnenhaus Jenni, Oberburg (CH)

37 Weitere Informationen Definitionen, Bilanzierung, Energieeffizienz, Anlagentechnik, thermische und elektrische Speicher, Varianten für die Planung, Beispielgebäude IRB Verlag, Stuttgart, 2016

38 Zusammenfassung Gebäude mit Energiegewinn sind ein Baustein, um die klimapolitischen Ziele bis 2050 zu erreichen Wichtig ist die Kombination aus Energieeffizienz und erneuerbare Energien Vielfältige Möglichkeiten zur Umsetzung Zukünftig Anforderungen an die Netzdienlichkeit Neubau muss der Technologiemotor für den Gebäudebestand sein Gebäude mit Energiegewinn treiben die Energiewende im Gebäudesektor voran, wichtig für die Reduktion der Treibhausgasemissionen und können der Baubranche neue Impuls liefern.

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bildquelle: Sunrise in the Caribean by Nessquick,