Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand
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- Lennart Josef Tiedeman
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1 EGS-plan Ingenieurgesellschaft für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbh Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Univ. Prof. Dr.-Ing. Norbert Fisch Steinbeis-Transferzentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 1
2 Klimaneutraler Gebäudebestand Neutrale Treibhausgas- Bilanz Gebäude: 100 % CO 2 Bilanz Bilanzgrenzen Bilanzzeitraum? 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 2
3 CO 2äq -Emissionen pro Einwohner [t/(ew*a)] CO 2äq -Emissionen in Deutschland Entwicklung und Ziele (2016) THG-Emissionen Ziele EK Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 3
4 CO 2äq -Emissionen pro Einwohner [t/(ew*a)] CO 2äq -Emissionen in Deutschland Entwicklung im Bereich Gebäude 6 5 Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus 4 4,4 3, ,0 2,9 2,4 1 0,8 1,4 0,6 0 Bestand vor 1979 Neubau 2010 Bestand vor 1979 Neubau Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 4
5 Wohngebäude Bürogebäude CO 2 -Emissionen Büro- und Wohngebäude im Vergleich (Baujahr um 2014) Wärme EnEV Strom Betriebs- und Nutzerstrom CO 2 -Emission Wärme Strom EnEV Inkl. Haushaltsstrom Wärmeerzeugung (Erdgas) 202 g/kwh Stromerzeugung (Strommix) 610 g/kwh [kg/(m² a)] 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 5
6 CO 2 -Emissionen Bürogebäude (Baujahr nach 2000) Quelle: IGS TU BS, EVA-Studie (BMWi) 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 6
7 Klimaneutralität Bilanzgrenze - Lebenszyklus - Zeitraum? Fossile Brennstoffe Gebäude - Quartier StromMix CO2 - Bezug Jahresbilanz CO2 - Gutschrift Strom/Gas/Wärme- Export aus EE 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 7
8 Ganzheitlicher Ansatz erforderlich! Wirtschaftliche Optimierung durch Reduzierung des Energiebedarfs und effiziente Nutzung Erneuerbarer Energien Ist dies mit Efficiency First gemeint? 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 8
9 Kosten / Nutzen- Verhältnis Bedarfsreduzierung und Energieerzeugung WDVS von 10 cm auf 30 cm WDVS von 10 cm auf 20 cm Fenster 2fach auf 3fach Vergl. Fenster 2fach auf Vakuum Vergl. Solarthermie Wärme PV-Strom PV + WP (Wärme) Bedarfsreduzierung Heizwärme Energiebereitstellung Erneuerbare Energie 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 9
10 Klimaneutral erreichbar? Technische Konzepte für Wohngebäude (Neubau / Bestand) future:solar (BMWi 2014) capacity 0,3 m³ Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Wohnquartier Neubau Wohnfläche: 140 m 2 Pers.: 4 Wohnfläche: 613 m 2 Pers.: 17 / 8 Wohnungen Fläche: m Wohnungen Sanierung Wohnfläche: 140 m 2 Pers.: 4 Wohnfläche: 416 m 2 Pers.: 12 / 6 Wohnungen Wohnfläche: m Wohnungen 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 10
11 Klimaneutrale Gebäude Energieversorgungsvarianten (future:solar) Variante Beschreibung Gaskessel ST + PV Wärmepumpe PV BHKW PV Biomasse ST + PV el. Heizstab ST + PV Fernwärme PV* Versorgungsnetz Heizsystem Erneuerbare Energie *PE-faktor =0,7 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 11
12 Klimaneutral - Konzept Solarisierung Beispiel Mehrfamilienhaus Neubau System ST+GK+PV System WP+PV Neubau MFH 630 m² NGF EnEV Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 12
13 benötigte Dachfläche [m²] Klimaneutral Solarisierung machbar? Dachflächen Bedarf und Potenzial Einfamilienhaus (Neubau) Mehrfamilienhaus (Neubau) Max. Pultdach Max. Satteldach Max. Pultdach Max. Satteldach 0 GK+ST+PV WP+PV GK+ST+PV WP+PV Solarthermie PV 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 13
14 Investitionskosten [ /m² NGF ] Klimaneutral Investitionskosten? Wohngebäude (Neubau / Bestandssanierung) 600 Einfamilienhaus 555 Mehrfamilienhaus Sanierung Neubau Jahresbilanz Klimaneutral 0 ST/GK/PV PV/WP BHKW/PV ST/GK/PV PV/WP BHKW/PV 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 14
15 Klimaneutral Fazit Wohngebäude (Neubau / Bestand) EFH - Neubau problemlos - Bestand hohes Potenzial! MFH Neubau (bis 4 Geschosse) möglich! MFH Neubau (> 5 Geschosse) und Bestand bedingt möglich! 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 15
16 Klimaneutral Fazit Wohngebäude (Neubau / Bestand) Klimaneutral ist nicht kostenlos! Geringste Baumehrkosten für (PV + WP) ca. 225 /m 2 NGF - EFH, Neubau bis ca. 330 /m 2 NGF - MFH, Bestand BHKW + PV ca. 300 bis 550 /m 2 NGF 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 16
17 Klimaneutral Fazit Wohngebäude (Neubau / Bestand) PV + Wärmepumpe ist die Zukunft für klimaneutral (EFH+MFH) Geringerer Dachflächenbedarf Geringere Investitionskosten (140 bis 160 / m 2 NGF) Geringere Jahres-Vollkosten (ca. 8 bis 10 / (m 2 NGF a)) Im Vergleich zu Gaskessel + Solarthermie + PV 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 17
18 Klimaneutral Stadtquartier? Neubau / Bestand 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 18
19 Klimaneutrales Stadtquartier Esslingen Weststadt Solarertrag ca MWh/a Strombedarf ca MWh/a Solarer Deckungsanteil 50% (Nutzer + Gebäudebetrieb) Import CO 2 - freier Energie erforderlich! (Strom- Gaserzeugung aus erneuerbaren Energiequellen) 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 19
20 Klimaneutrales Stadtquartier Esslingen Weststadt PV 270 kw P BHKW: 70 kw el GK: 110 kw th 640 kw th Bezug Gutschrift Bilanz Gesamt Stromeinspeisung Reststoffbiomethan StromMix Reststoffbiomethan t/a Gutschrift durch Einspeisung t/a Erdgas + 53 t/a Bilanz: -2 t/a Gasnetz StromMix +60 t/a Stromnetz 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 20
21 Klimaneutrale Gebäude Verschärfung EnEV + EEWärmeG zielführend? Verschärfung der EnEV 2014 für Nichtwohngebäude Gutachten im Auftrag ZIA, Berlin Stufe EnEV Stufe kfw 55 zusätzlich jeweils Erfüllung des EEWärmeG 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 21
22 Ordnungsrechtliche + förderpolitische Rahmen Gebäudeperformance EnEV, EEWärmeG, KfW zu komplex! > für die Praxis viel zu kompliziert! 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 22
23 Ordnungsrechtliche Rahmen Rechtliche Zusammenhänge EPBD EU- Energy Performance of Buildings Directive EnEG Energie Einsparungsgesetz EEWärmeG Erneuerbare Energien Wärmegesetz EEG Erneuerbare Energien Gesetz EnEV Energieeinsparverordnung Solarthermie PV Biomasse Gebäudehülle Primärenergie Stromnetz 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 23
24 Gutachten Wirtschaftsimmobilien Untersuchte Varianten Typgebäude: Bildquelle: Voss, 2005 Büro Klein Büro Groß Hotel Shopping Mall Energiestandard: EnEV 2014 EnEV 2016 KfW 55 Heizwärmeversorgung: Gas und Solar Fernwärme Wärmepumpe BHKW PV: Ohne PV Mit PV Analyse von 78 Varianten JAZ WP 3,5 für Einhaltung EEWärmeG f p -Faktor Fernwärme 0,7 (KWK fossil) BHKW bei Hotel und Shopping Mall Solarthermie nur beim Hotel 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 24
25 Hotel Verschärfung der EnEV Mehrinvestitionskosten und CO 2 -Emissionen [kg/(m²*a)] Referenz:EnEV2014_Gas+Solar Investitionskosten: /m² CO 2 -Emissionen: 30 kg/(m² a) Nur EnEV Bilanzgrenzen EnEV / EEWärmeG bzw. Standard nicht erfüllt ca. 15 % ca. 25 % *) KG Bezug: EnEV 2014 Gas ohne PV 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 25
26 Bürogebäude Groß Verschärfung der EnEV Mehrinvestitionskosten und CO 2 -Emissionen [kg/(m²*a)] Referenz: EnEV 2014_Gas Investitionskosten: /m² CO 2 -Emissionen: 18 kg/(m² a) Nur EnEV Bilanzgrenzen! ca. 20 % ca. 30 % *) KG Bezug: EnEV 2014 Gas ohne PV 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 26
27 Büro Groß Verschärfung der EnEV Fazit Verschärfung EnEV 2014 > KfW 55 (Basis EnEV EEWärmG): CO 2 - Einsparung (Heizung, Kühlung, Beleuchtung) ca. 25 % im Mittel inkl. nutzerspezifischer Strombedarf (rd. 50 kwh/(m 2 a)) Verschärfung EnEV 2014 > KfW 55 (Basis EnEV EEWärmG): CO 2 - Einsparung nur ca. 10 % im Mittel Weitere Verschärfung des Jahresenergiebedarf nach der jetzigen EnEV ist nicht zielführend im Kontext klimaneutral 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 27
28 Bürogebäude klein Verschärfung EnEV und Import grünen Strommix (2050) CO 2 - Einsparung Einfluss Grüner Strom CO 2 -Strommix 560 g/kwh CO 2 -Strommix 150 g/kwh Mittelfristige CO 2 -Ziele im Gebäudebereich erfordern höheren Grünen Strom- und Gasanteil, insbesondere bei ganzheitlicher Betrachtung. 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 28
29 Environment first Neuausrichtung CO 2 Emissionen statt Primärenergie Ganzheitlicher Ansatz erforderlich, der die gesamten klimaschädlichen Emissionen von Gebäuden bewertet CO 2 - Label für Gebäude [kg CO 2 / (m 2 a)] Erweiterung der Bilanzgrenzen Betrieb (Heizung, Kühlung, Lüftung, Beleuchtung) Nutzung (Haushaltsstrom, Nutzerstrom,..) Errichtung bzw. Sanierung (im Material gebunden) 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 29
30 Vorschlag zur Novelle Energieeinsparrecht kurzfristig Bestehende Gesetze und Verordnungen vereinfachen EnEV Anforderungen (Q P, H T ) werden bis 2020 festgeschrieben Dies ist bereits Niedrigstenergie-Standard Vereinfachungen im Nachweisverfahren EEWärmeG durch Solarthermie (Wohnen) und Photovoltaik (Nichtwohnen) im Referenzgebäude (EnEV) ins Gebäudeenergie-Gesetz integrieren. Anrechnung von extern erzeugtem Grünen Gas- und Strom für Gebäude und Quartiere sowie ein Gebäudeportfolio ( Virtueller Campus ) sollte möglich sein. 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 30
31 Vorschlag zur Neuorientierung mittelfristig Hauptanforderung: CO 2 - Label für Gebäude (kg CO 2 /(m 2 a)) - berücksichtigt die durch den Betrieb (Heizung, Kühlung, Lüftung, Beleuchtung), die Nutzung sowie Erstellung bzw. Sanierung verursachten CO 2 -äquivalenten Emissionen eines Gebäudes. Nebenanforderung: Thermische Mindest-Qualität der Gebäudehülle (H T -Stand EnEV 2016) CO 2 - Grenzwerte für Gebäudetypologien in Fünf-Jahresschritten absenken bis Zielsetzung 2050 erreicht ist! Einführung der Überprüfung im Betrieb ( Gebäude-TÜV ) >>> Einsparpotenzial 30 bis 40 % Etablierung bundeseinheitliches Berechnungstool (inkl. CO 2 -Datenbank) für Gebäudeperformance - basierend auf Simulationen. 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 31
32 Klimaschutzziele der BRD Energiekonzept der Bundesregierung (2010) Max. zulässige CO 2 - Emission für MFH (Neubau, Wärme und Strom) Einführung von Grenzkurven für Gebäudetypologien 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 32
33 Auf dem Weg zur Klimaneutralität Ist nicht kostenlos! Statt Förderung von Maßnahmen sollten künftig die tatsächlichen CO 2 - Einsparungen belohnt werden! Finanzierung durch CO 2 - Steuer ( / t CO 2 ) auf fossile Brennstoffe zur Wärmeerzeugung! 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 33
34 Schlussbemerkung Bisherige Ansätze sind zu überdenken! Wir brauchen mittelfristig eine Neuausrichtung! Gebäude- Energie- / Klimaschutz- Gesetz 3. Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 34
35 Gropiusplatz 10 D Stuttgart Tel Fax Mai 2017 Univ.-Prof. Dr. -Ing. M. Norbert Fisch Intelligente Wege zum klimaneutralen Gebäudebestand Berliner Energietage Seite 35
Univ. Prof. Dr. Ing. M. Norbert Fisch
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