BfW Immobilientag NRW in Düsseldorf. Alles wird smart!? Vernetztes Wohnen

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1 BfW Immobilientag NRW in Düsseldorf Alles wird smart!? Vernetztes Wohnen Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus Professur für Energiefragen der Immobilienwirtschaft EBZ Business School Prof. Dr. Volker Eichener

2 Gliederung 1 // Vorstellung 2 // Energiewende: Ziele und aktueller Stand 3 // Stromnutzung in Gebäuden 4 // Wohnen im Alter 5 // Smart Service Welt 6 // Pilotprojekt Energieeffizienz im Bestand V. Grinewitschus

3 Viktor Grinewitschus Studium der Elektrotechnik und Promotion an der Universität Duisburg/Essen Bis 9/2012 Aufbau und Leitung des Fraunhofer-inHaus Zentrums Seit 2011 Professur für TGA an der Hochschule Ruhr West, Bottrop Seit 2012 Professur für Energiefragen in der Immobilienwirtschaft an der EBZ Business School, Bochum Forschungsschwerpunkte Analyse der Wirtschaftlichkeit von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden (Anlagentechnik, Nutzerverhalten). Zukünftige Energieversorgungskonzepte für Immobilien. Assistenzfunktionen auf der Basis von Smart Home Technologien. V. Grinewitschus

4 Alles wird smart Aktuelle Treiber des vernetzten Wohnens sind Energiewende in Deutschland Demografischer Wandel Dienstleistungen auf der Basis vernetzter Wohnungen und Gebäude Notwendigkeit der Kostenreduzierung beim Gebäudebetrieb Welche Rolle wird die Immobilienwirtschaft bei der zukünftigen Entwicklung des vernetzten Wohnens spielen? Wie wird sie mit den Chancen und Risiken umgehen? Quellen: BMUB, tuttgarter Zeitung, V. Grinewitschus

5 Status 2015 und Ziele Energiewende Aktuelles Ziel Status Grad Zielerreichung Ausbau Photovoltaik 33,4 GW 39,5 GW 115 % In 2015 gegenüber 2014 (Deutschland) Ausbau Offshore Wind 2 GW 3,3 GW 170 % Anteil Erneuerbare an der Anstieg Primärenergieverbrauch um 2,8 % Quelle: BP Statistical Review of World Energy Report 2016 Stromproduktion 27 % 31,6 % 117 % Primärenergieverbrauch (-20 % bis 2020) PJ PJ 46 % Stromverbrauch (-10 % bis 2020) 579 TWh 594 TWh 59 % CO2-Ausstoß (-40 % bis 2020) 827 MtCO2e 925 MtCO2e 42% Haushaltsstrompreis max 125,5 % des EU-Durchschnitt 142% EEG-Umlage < 3,5 ct/kwh in ,2 ct/kwh Quelle: BMWi V. Grinewitschus

6 Klimaschutzplan der Bundesregierung Bis 2050 nahezu klimaneutraler Gebäudebestand Was erwartet uns in den nächsten Jahren? CO2-Emissionen: Bis 2030 um 41 % gegenüber 2014 reduzieren Efficiency First: Fokus auf Maßnahmen mit hoher Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit Ersatz der EnEV durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) Nutzgebäude rücken als wesentliches Aktionsfeld stärker in den Fokus Wärme, Kälte und Strom auf erneuerbare Energien umstellen Sektorkopplung durch inkl. intelligenter Steuerung der Haustechnik Transparenz über Energieflüsse im Gebäude schaffen Ziele der Energiewende erfordern einen breiten Mix von Maßnahmen V. Grinewitschus

7 Energiewende in Zahlen V. Grinewitschus

8 (Elektrische) Energie war noch nie so preiswert Durchschnittlicher Preis für eine kwh elektrische Energie an der EEX (Lieferung am Folgetag) in 2016: 2,88 ct/kwh Strompreis der letzten PV-Ausschreibungsrunde in 2016: 5,88 ct/kwh Kosten Erdgas: 2 ct/kwh (EEX) Anteil der Erneuerbaren am Strom- Verbrauch in 2016: 32,3 % V. Grinewitschus

9 Klimaschutzplan der Bundesregierung CO2-Emissionen der Gebäude deutlich reduzieren Quelle: Klimaschutzplan 2050, Bundesregierung 11/ V. Grinewitschus

10 Installierte Leistung der geförderten PV-Anlagen Installierte Gesamtleistung aller geförderten PV-Anlagen am in Deutschland: MW Anlagen auf Gebäuden MW = 71 % Quelle: Bundesnetzagentur Anlagen von GdW-Unternehmen: 0.25 % der in D installierten Leistung Quelle: GdW-Jahresbericht V. Grinewitschus

11 Umbau der Stromversorgung Wo wird regenerative Energie eingespeist? Höchstspannung Einspeisung reg. Energie gesamt 7 % Hochspannung 26 % Mittelspannung 51 % Niederspannung 14 % Quelle: Netzausbau, Bundesnetzagentur V. Grinewitschus

12 Umbau der Stromversorgung Wo wird regenerative Energie eingespeist? Höchstspannung Einspeisung PV-Energie 0,03 % Hochspannung 8 % Mittelspannung 37 % Niederspannung 55 % Quelle: Netzausbau, Bundesnetzagentur V. Grinewitschus

13 Das Problem der lastfernen Erzeugungslandschaft Leistungsbilanz 2012 [MW] Leistungsbilanz 2022 [MW] Quelle: Übertragungsnetzbetreiber Netzentwicklungsplan 2024 Geschätzte Netzausbaukosten: 23 Mrd Quelle: Jahresbericht 2015, Bundesnetzagentur V. Grinewitschus

14 Stromerzeugung und Verbrauch in Deutschland Installierte Leistung regenerative Energie Entschädigungszahlungen nach 14,15 EEG (in Euro) Quelle: Bundesnetzagentur, EEG-Energieträger (geschätzt) 4722 GWh in 2015 Windenergie Solare Strahlungsenergie Biomasse Wasserkraft Deponie-, Klär- & Grubengas Anlagen nach dem KWKG Insgesamt %-Veränderung zum Vorjahr 32% 89% 578% -> Integration der Erneuerbaren in das Energiesystem wird zentrale Aufgabe V. Grinewitschus

15 Energie wird preiswerter, Haushaltsstrom wird teurer Quelle: agora,energiewende: Die Energiewende im Stromsektor V. Grinewitschus

16 (Elektrische) Energie war noch nie so preiswert? Kosten für Haushaltsstrom (2016): 30 ct/kwh Stromverbrauch Haushalte (2015): 132 TWh -> 8,14 Mrd Anteil am Stromverbrauch: 24,9 % Anteil an der EEG-Umlage ( 21,82 Mrd. in 2015): 38,8 % (Quelle: BMWi, BDEW, eigene Berechnungen) V. Grinewitschus

17 Energiekosten in Mietwohnungen Jährliche Stromkosten 3500 kwh/a, 30 ct/kwh Jährliche Heizkosten/ Wohnung (75 m²) Fernwärme, Öl, Gas 2000 /a 1500 /a 1000 /a 500 /a 0 Quelle: Techem Energiekennwerte 2012, eigene Berechnungen V. Grinewitschus

18 Zukunft der Energieversorgung im Gebäude V. Grinewitschus

19 Energiewende im Gebäudebereich Schlussfolgerungen aus der Studie Vollständiger Ersatz der fossilen Energieträger in der Wärmeversorgung von Gebäuden durch Strom aus regenerativen Energien Deutlicher Ausbau der erneuerbaren Energien (bis 2040 ein Ausbau der PV auf 400 GW) Reduzierung des Wärmebedarfes in Gebäuden um 25 % bis 50 % Verbot von Brennwert- und KWK-Anlagen ab 2020 Flächendeckender Einsatz von Elektro-Wärmepumpen für die Wärmeversorgung von Gebäuden V. Grinewitschus

20 RWE Zukunftshaus EFH als Plusenergiehaus V. Grinewitschus

21 Plusenergiehaus Vivawest in Bottrop Umbau eines Bestandsgebäudes auf Plusenergiestandard Technische Ausstattung Wärmepumpe für Beheizung und Warmwasserbereitung Fußbodenheizsystem Lüftungsanlage Hausautomatisierung Photovoltaik-Panels LED-Leuchten Energieeffiziente Haushaltsgeräte V. Grinewitschus

22 Energiewende im Gebäudebereich Vision 2050: Energetische Gebäudesanierung des Bestandes auf 30 kwh/(m²*a), Neubau 10 kwh/(m²*a), Beheizung über Solarthermie und elektrische Wärmepumpen 2050 Quelle: Studie Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Energien V. Grinewitschus

23 Kosten-Nutzen-Betrachtung Bauwerkskosten vs. Betriebskosten [ /m² Wfl.] % 2, Bauwerkskosten ,95 1,87 1,85 73 % 74 % 75 % 31 % 27 % 26 % 25 % EnEV ab 2016 EffH 70 EffH 55 EffH 40 Kalte Betriebskosten Warme Betriebskosten 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Mehrkosten Einsparung + 53 /m² Wfl /m² - 0,12 /m² Wfl. Monat Quelle: ARGE Kiel e.v., Präsentation zum 8. Wohnungsbautag am 9. Juni je Wfl. - 0,20 /m² Wfl. Monat je /m² Wfl. - 0,22 /m² Wfl. je Monat BKSK zur EnEV-Stufe : Das aus volkwirtschaftlicher Sicht kostenoptimale Niveau im Sinne der europäischen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (2010/31/EU vom 19. Mai 2010) wird unter den gegenwärtigen Rahmenbedingungen als im Wesentlichen erreicht angesehen. (S. 80) BKSK: Fokus Energieeffizienz Essen

24 Denken in Quartieren Beispiel Claudius-Höfe, Bochum 41 Wohnungen, 13 Wohngemeinschaften, 15 Stadthäuser, 18 Hotelzimmer und 11 Gewerbe- / Sondernutzungseinheiten Wärmeversorgung mit Fernwärme (fp=0,54) Stromverbrauch aktuell: kwh/a Größe der PV-Anlage ca. 98 kwp Ertrag PV-Strom: ca kwh/a Speicher 67 kwh Lithium-Titanat Ziele: Assistenz der Bewohner durch Home Automation bei der Energieeffizeinz und dem Energiemanagement Test von Funktionen zum integrativen Wohnen V. Grinewitschus

25 Projekt GreenEnergyFirst Management dezentral erzeugter Energie im Quartier Optimierter Betrieb von PV BHKW Batteriespeicher E-mobility unter Verwendung von Smart Home Techologie Entwicklung modularer Energieversorgungs- Konzepte für Bestandsquartiere V. Grinewitschus

26 EU-Projekt // EBZ Business School 1. Joseph-Stiftung JOS (DE) 2. Sophia Consulting&Concept GmbH SOP (DE) 3. Rheinwohnungsbau GmbH RWB (DE) 4. Smart Homes SMH (NL) 5. Stichting Woningbeheer Betuwe SWB (NL) 6. De Woonplaats WPS (NL) 7. Foyer Remois FOY (FR) 8. Vilogia VIL (FR) 9. Volkshaard VOL (BE) 10. De Ideale Woning DIW (BE) 11. Habinteg Housing Association HAB (GB) 12. Europäisches Bildungszentrum der Wohnungs- und Immobilienwirtschaft 13. Aareon France SAS AAR (FR) Subpartner 1 Intent Technologies Subpartner 2 ISEN Institut Supérieur de l'electronique et du Numérique V. Grinewitschus EBZ (DE)

27 Sorgen älterer und behinderter Mieter Quelle: tenant s survey, Habinteg, Jan V. Grinewitschus

28 Von wem erwarten Ältere Hilfe? Quelle: tenant s survey, Habinteg, Jan V. Grinewitschus

29 Produkte für die vernetzte Wohnung EBZ-ID 057 category 9 // Safety supplier SSDL product cooker guard so what turns off the cooker V. Grinewitschus

30 IMPRESSIONEN 4th conference, Lienden, Netherlands, September V. Grinewitschus

31 IMPRESSIONEN 4th conference, Lienden, Netherlands, September V. Grinewitschus

32 IMPRESSIONEN 4th conference, Lienden, Netherlands, September V. Grinewitschus

33 B // Keynote Von Mietern gewünschte Assistenzsysteme (Tenant s survey, Habinteg, Jan 2013) autom. Notruf Einbruchsicherung autom. Abschaltung elektr. Geräte autom. Überwachung von Vitalfunktionen autom. Nachtlicheinschaltung autom. Raumtemperatursteuerung Kommunikation über Videosystem Sessel mit Aufstehhilfe Lernsysteme Lieferung gesunder Mahlzeiten virtuelle soziale Netzwerke Erinnerung an Medikamente Nachrichten und Informationen Spiele Vorlesegerät Teilnahme an öff. Veranst. per Video 27% 27% 27% 24% 23% 23% 22% 19% 49% 48% 44% 42% 42% 39% 64% 76% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% Prof. Dr. Viktor Grinewitschus / Friederike Külpmann, M.Sc.Arch. EBZ Business School

34 B // Keynote Bedingungen für die Akzeptanz von AAL (Tenant s survey, Habinteg, Jan 2013) starke Ablehnung Ablehnung Zustimmung starke Zustimmung Assistenzsysteme sind Aufgabe für Wohnungsunternehmen/soziale Dienste 6% 7% 34% 34% Würden Sie die Systeme akzeptieren, wenn Sie Ihrer Familie helfen würden? 10% 12% 40% 22% Würden Sie für die Systeme zahlen, wenn sie Ihnen Ihre größten Sorgen nehmen würden? 21% 14% 29% 14% Sie würden Assistenzsystemen nicht trauen, weil sie Sie überwachen würden 41% 22% 15% 10% Prof. Dr. Viktor Grinewitschus / Friederike Külpmann, M.Sc.Arch. EBZ Business School

35 Smart Service Welt V. Grinewitschus

36 Smart Home und Smart Service Welt Smart Home Systeme ermöglichen zukünftig die personalisierte Assistenz in der Wohnung Der Umfang der Assistenz ist dynamisch, lässt sich schnell auf sich ändernde Bedürfnisse und Situationen anpassen Dienstleistungen können mit Smart Home Daten zu passgenauen Angeboten angereichert werden Dienstleistungen erfordern ein medienbruchfreie End-to-End Unterstützung und das Zusammenspiel von unterschiedlichen Akteuren Beispiele: V. Grinewitschus

37 Smart Home und Smart Service Welt Dash replenishment Service: Digitale Schnittstelle zum Amazon Shop Wird aktuell auch von Brita, Brother, Samsung oder General Electric unterstützt V. Grinewitschus

38 Sprachsteuerung im Smart Home Kooperationspartner: Taxi-App "MyTaxi", Spotify TuneIn, Heizungs-Vernetzer Tado, "Chefkoch.de" "Kitchen Stories" "Bild", "Tagesschau.de" und n-tv. Auch SPIEGEL ONLINE entwickelt ein Angebot für den Echo. Spiegel online vom V. Grinewitschus

39 Fütterung von Haustieren V. Grinewitschus

40 Smart Home als Basis für Dienstleistungen Smarthome-Haussteuerung für mehr Sicherheit, Komfort und Effizienz Steuerung der Rollläden bei Abwesenheit Überwachung von Fenster- und Türkontakten sowie Bewegungsmeldern Paniktaste Steuerung von Rauchmeldern Steuerung von Alarmanlagen Steuerung weiterer Funktionen wie zum Beispiel Rasensprenger oder Garagentor V. Grinewitschus

41 Verhinderung von Wasserschäden V. Grinewitschus

42 Pilot-Projekt Smart Home BWG Halle Merseburg V. Grinewitschus

43 2/3 der Probanden haben witterungsbereinigt Einsparungen erzielt 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% -10,00% Teilnehmer -20,00% -30,00% Home Automation System wurde erst im September 2014 montiert Verbräuche für 2013 und 2014 wurden ausgewertet (< 50 % der Heizperiode) Mittlere Einsparung 5,5 % bzw 6,7 % (ohne Proband 7) Einsparungen korrespondieren mit der gemessenen Spreizung der Raumtemperaturen V. Grinewitschus

44 Vergleich der Heizkosten (Plattenbau) Mieter 23: 114 m², Energieverbrauchsausweis 89 kwh/(m²*a) Grundkosten: 250 /a, 570 /a Verbrauchskosten (820 ), 0,60 /(m²*a) entspricht ca. 71 kwh/(m²*a) Mieter 8: 55 m², Energieverbrauchsausweis 91 kwh/(m²*a) 114 /a Grundkosten, 470 /a Verbrauchskosten (584 /a), 0,88 ct/(m²*a), entspricht ca. 105 kwh/(m²*a) V. Grinewitschus

45 Niedrige Luftqualität V. Grinewitschus

46 Sehr gute Luftqualität V. Grinewitschus

47 Gefahr durch Schimmelbildung V. Grinewitschus

48 Keine Gefahr von Schimmelbildung V. Grinewitschus

49 Vergleich des JNG von Heizungsanlagen Anlagen mit WW-Bereitung Anlagen ohne WW-Bereitung Wohnungswirtschaft Wohnungswirtschaft V. Grinewitschus

50 Ziele der Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand Die Allianz für einen klimaneutralen Gebäudebestand" ist ein Gemeinschaftsprojekt von Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Verbänden. Sie hat das Ziel: den Wärmeverbrauch in Wohnimmobilien zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten deutlich zu verringern, den CO 2 -Ausstoß im Wärmebereich deutlich zu reduzieren und einen klimaneutralen Wohngebäudebestand bis 2050 zu erreichen. Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand 51

51 Forschungsprojekt - Ziele Wie wirken Energieeffizienz-Maßnahmen in Bestandsgebäuden? Welche Maßnahmen sind besonders effektiv? Welche Maßnahmen sind besonders effizient? Alle relevanten Maßnahmen werden in einem Verbundprojekt untersucht, das sich in 4 Teilprojekte gliedert Vergangenheitsbezogene Datenanalyse (zum Effekt von Sanierungsmaßnahmen) Optimierung Wärmeerzeugung Optimierung Wärmeverteilung (hydraulischer Abgleich) Nutzerassistenz (Smarte Thermostate, Verbrauchsvisualisierung, Smart Home, Lüftungsassistenz) Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand 52

52 Projektplan Das Projekt umfasst zwei Heizperioden. Erfahrungen aus der ersten Heizperiode fließen in den zweiten Untersuchungszeitraum ein. Installation Geräte Setup Messtechnik Analyse Kesseleffizienz Wärmeverteilung Nutzerverhalten Analyse Historie Modifikation Projektdesign Installation Messtechnik Analyse Kesseleffizienz Wärmeverteilung Nutzerverhalten Vergangenheit Heizperiode Heizperiode 2016 /2017 Auswertung Sommer /2018 Auswertung Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand 53

53 Forschungsprojekt - Aufbau. Studie/Zeitrahmen Thema Liegenschaften Ansatzpunkt Vergangenheitsbezoge ne Datenanalyse Untersuchung der Wirksamkeit von Sanierungsmaßnahmen max. 500 Dämmung Kesseleffizienz & -tausch Technische Maßnahmen Optimierung Wärmeerzeugung Untersuchung der Effizienzsteigerung von Heizungskesseln im Bestand 350 Kesseleffizienz & -tausch Optimierung Wärmeverteilung Untersuchung technischer Optimierungsmaßnahmen Wärmeverteilung 23 Technische Maßnahmen: Wärmeverteilsystem Nutzerassistenz Untersuchung technischer Optimierungsmaßnahmen Nutzerverhalten 23 Technische Maßnahmen: Heiz- und Lüftungsverhalten Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand

54 Forschungsprojekt - Aufbau. Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand 55

55 Forschungsprojekt Erwartete Aussagen 1. Welche Einsparungen sind im Bestand durch die Maßnahmen - Energetische Sanierung - Steigerung der Kesseleffizienz - Optimierung der Wärmeverteilung - Nutzerassistenz erzielbar? 2. Wie wirkt die Kombination von Maßnahmen? 3. Für welche Gebäude, Nutzergruppen sind welche Maßnahmen(-bündel) optimal geeignet? 4. Wie steht es um die Effektivität (Potenzial) und die Effizienz (Wirtschaftlichkeit) der untersuchten Maßnahmen? Allianz für einen klimaneutralen Wohngebäudebestand 56

56 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Prof. Dr.-Ing. Viktor Grinewitschus EBZ Business School Springorumallee Bochum Tel