net zero energy buildings Beispiel für zukünftige Gebäudestandards
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- Heinz Böhm
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1 Institut für Gebäude- und Solartechnik Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D Braunschweig net zero energy buildings Beispiel für zukünftige Gebäudestandards Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken
2 Wer sind wir? Netzwerk UNIV.-PROF. DR.-ING. M. NORBERT FISCH Stuttgart Braunschweig Shanghai Dubai Partner in Research + Science Steinbeis- Transferzentrum EGS EGS-plan GmbH Stuttgart Energydesign Braunschweig GmbH energy design Stuttgart GmbH Institut für Gebäudeund Solartechnik TU Braunschweig renewable energy applications renewable energy applications integral energy concepts building physics building services 70 Ingenieure und 30 Architekten 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 2
3 Technische Universität Braunschweig Institut für Gebäude und Solartechnik 30 Ingenieure aus den Disziplinen Architektur Bauingenieurwesen Maschinenbau In der Fakultät Architektur Bauingenieurwesen Umweltwissenschaften SMA, Niestetal HHS, Architekten, Kassel 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 3
4 future:workspace - 9.OG 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 4
5 Verständnis von Nachhaltigkeit? 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 7
6 Globale Herausforderungen Städte im Kontext der Welt Menschen / Tag + Stadt Einw. / Woche (äquivalent) über 30 Jahre 1950 ~ 33% in Städten 2008 ~ 50% 2050 ~ 66% Konzepte für nachhaltige / energieeffiziente und lebenswerte Städte 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 8
7 Rohstoffe Ökobilanzierung Gebäudesektor verantwortlich für 50% des weltweiten Materialverbrauchs Beton weltweit ca. 25 Milliarden t / a = > 2 t pro Kopf der Weltbevölkerung / a 5 % CO²-Emissionen für Beton 3 % CO²-Emissionen für Weltflugverkehr 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 11
8 Gebäude im Lebenszyklus Energy Plus Plus- Energy Haus Primarenergie für herstellung Graue Energie 40 [a] Passive- Haus EnEV Standard 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 12
9 Regularien schools, offices hospitals Indoor pools etc. Nichtwohngebäude -30% Gebäude mit Überschuss kwh/m²a ENEV % ENEV 2007 Durchschnitt Bestandsgebäude Wohngebäude 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 13
10 Novellierung der EnEV (2014) Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinspargesetzes Abs. 1 Die [ ] Anforderungen müssen [ ] für Gebäude gleicher Art und Nutzung wirtschaftlich vertretbar sein. Keine 30%ige Verschärfung der Anforderungen für neue Wohn- und Nichtwohngebäude! 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 14
11 Passivhaus- Standard? Kosten / Nutzen-Verhältnis Energie-Gebäudestandards 300 /m 2 / 30 kwh/m 2 a = 10 /kwh/a PV: 1,5 2,0 / kwh/a Quelle: AG für zeitgemäßes Bauen ( 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 15
12 Entwicklung des Energiebedarfs 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 16
13 Häuser der Zukunft Optimum aus Reduzierung und erneuerbarer Erzeugung 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 18
14 installierte Kraftwerksleistung und Stromlast in Deutschland Stand: BMWi 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 19
15 Energieversorgung als Chance? Erzeugung Speicherung Verteilung Bedarf 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 20
16 Aktuelle Versorgungsstruktur in Deutschland 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 21
17 Zukünftige Netzstruktur in Deutschland 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 22
18 Das Energiekonzept der Bundesregierung 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 23
19 Dezentralisierung der Energieversorgung Gewerbe Smart Grids Quartiere Elektromobilität Smart Homes E -Mobility Wohngebäude Smart Buildings Nichtwohngebäude Virtual power station 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 24
20 Entwicklung global hoher Komfort niedriger Bedarf hoher Komfort hoher Bedarf Komfort, Raumklima Ziel in China Trend in Deutschland niedriger Komfort niedriger Bedarf niedriger Komfort hoher Bedarf Primär -Energiebedarf 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 27
21 Aktivhaus Zukunftshaus? guter Wärmeschutz kontrollierte Lüftung stromerzeugende Gebäudehülle Solarthermie? 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 28
22 Entwicklung der Systemkosten Faktor 2 Faktor 8 Quelle: 2010\SYSCOST1.XLS 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 29
23 Beispiele für EnergiePLUS- Gebäude Gebäude sind Erzeuger und nicht mehr nur Verbraucher Haus Berghalde, Stuttgart, Architekten: Berschneider+Berschneider SOLON Headquarters Berlin, Architekten: HSF, Berlin SMA Solar Academy, Architekten: HHS, Kassel 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 31
24 Erfolgsstory Photovoltaik 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 32
25 Stromkosten 2011 im Vergleich Preis für Endkunden Quelle: VDEW 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 33
26 Jahres- Energiebilanz net-zero enery buildings EnEV 2009 Netto-Plus-Energie 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 34
27 Gesamtbilanz - Energiebedarf / Energieeinspeisung Energiegutschrift aus Netzeinspeisung Gutschrift höher als Energiebezug Plusenergie Gutschrift geringer als Energiebezug Einspeisegutschrift Eigenstrom- Nutzung Energie- Einsparung (Primär-) Energie EnEV + Nutzerstrom 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 35
28 . SMA Solar Academy, Kassel HHS- architects, Kassel Energy Design, Braunschweig 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 36
29 Integrales Energiekonzept SMA Solar Akademie 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 37
30 ... gebäudeintegrierte PV 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 38
31 die Zukunft ist heute! 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 39
32 monatliche Strombilanz Bedarf Strom [kwh] Lieferung Strom Mover [kwh] Lieferung Strom Fassade [kwh] Lieferung Strom Dach [kwh] Lieferung Strom BHKW [kwh] Strombedarf u. -lieferung [kwh/monat] Dach Mover Fassade Strombedarf ca. 144 MWh/a (rd. 104 kwh/(m 2 a) BHKW Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monat 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 40
33 Netto-Plusenergie Wohnhaus Berghalde 2008 Idee/ Entwurf 2009 Umsetzung Seit 2010 Nutzung + Monitoring 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 41
34 Integrales Energiekonzept EnergiePLUS Leonberg Warmbronn 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 42
35 NT- Flächenheizung ideal für Plusenergie- Standard 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 43
36 Investitionskosten Energiepreis.. Solarthermie ca kwh/kw P ct/kwh Strom 5-7 ct/kwh ct/kwh w ct/kwh Strom Öl / Gas/ Fernwärme: 6 bis 10 ct/kwh 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 44
37 EnergiePLUS Standard Gebäudemasse im Kontext zur Energiespeicherung und Lastmanagement 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 45
38 Steigerung Anteil Eigenstromnutzung Eigenstrom-Nutzungsanteil %..Stromlast- Management Speicher E-Mobilität Wärmepumpe Haushaltsgeräte Maßnahmen 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 46
39 Last-Management Gebäudemasse als Speicher Thermische Gebäudemasse als Speicher für die Erträge aus erneuerbaren Energien Beladen Wärmepumpe am Tag Entladen in Nacht 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 47
40 Strom- Management Batterien und Wechselrichter Elektro- PkW - Ladestation 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 48
41 PV-Stromertrag und Stromverbrauch 2011/2012 Überschuss Defizit Defizit 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 49
42 Eigenstrom und Deckungsanteile (2011 zu 2012) 180 % 145 % 100 % % September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 50
43 Eigenstromnutzung und Deckungsanteile Januar bis Juni 2011 und September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 51
44 Aktiv-Stadthaus, Frankfurt ABG, Frankfurt MFH 74 WE, ca m September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 52
45 Aktiv-Stadthaus, Frankfurt ABG, Frankfurt PV als Fassadenelement 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 53
46 Energiekonzept PV- gesamt : Leistung ca. 300 kw p Jahresertrag ca kwh/a Q E rd. 41 kwh/(m 2 Wfl a) Q E rd kwh/(we a) Photovoltaik ca. 300 kw p Abwasser Wärmepumpe Stromnetz 26. September 2013 STZ Dipl.. Ing. Architekt Thomas Wilken. Aktiv-Stadthaus Vortrag net-zero. energy buildings Seite
47 Spezifischer Primärenergiebedarf Jahresbilanz Bezugsstandort: Frankfurt 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 55
48 Monatliche Bilanz 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 56
49 und was kommt jetzt? Energieversorgungskonzept über die Gebäudeebene hinaus Neue Weststadt Esslingen Biogas KWK Power to Gas H 2 - Speicherung E-Mobility (EGS-plan, Stuttgart) 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 57
50 Stadtraum / Stadtentwicklung Nachverdichtung der Städte Kompensation durch Nutzung erneuerbarer Energien Regenerative Energien Reduzierter Verbrauch 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 58
51 Energetische Stadtquartiersanierung 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 59
52 Energetische Stadtquartiersanierung Denkmalschutz 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 60
53 Energetische Stadtquartiersanierung Energetische Gebäudesanierung 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 61
54 Energetische Stadtquartiersanierung Neubau Plusenergie 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 62
55 Energetische Stadtquartiersanierung Photovoltaik 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 63
56 Energetische Stadtquartiersanierung Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 64
57 Energetische Stadtquartiersanierung Nachversorgung des Gebäudebestands 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 65
58 Time Multiplikations- und Reboundeffekte Quelle: Detail Green Books, in 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 66
59 EnergiePLUS Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequellen Wie werden Gebäude zum Kraftwerk? Buch Neuerscheinung September September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 67
60 Vernetzung E- Mobilität Smart Grids Smart Homes Virtuelle Kraftwerke Smart Buildings Foto: Fotolia 26. September 2013 Dipl. Ing. Architekt Thomas Wilken Vortrag net-zero energy buildings Seite 68
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Informationstage in Senden UNSER HAUS SPART ENERGIE
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