Niedrigstenergie-Technologien in der Siedlungsentwicklung. Hans Erhorn Fraunhofer-Institut für Bauphysik

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1 Niedrigstenergie-Technologien in der Siedlungsentwicklung Hans Erhorn Fraunhofer-Institut für Bauphysik

2 Die Bedeutung des Quartiers im Vergleich zu Einzelobjektlösungen Quartiere bestehen häufig aus einem Gemenge unterschiedlicher Gebäudetypen und Nutzungen Aufgrund des nicht gleichzeitig auftretenden maximalen Bedarfs können die Erzeugersysteme kleiner dimensioniert werden, aber es entstehen Zusatzkosten und verluste durch die zu installierenden Wärmenetze Nicht jedes Objekt im Quartier muss energetisch gleich gut saniert werden, entscheidend ist der mittlere Verbrauch der Objekte (Flottenverbrauch) Dadurch häufig geringere Investitionen erforderlich, die gleichzeitig geringere Verbrauchskosten generieren können 2

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4 Der EnEff:Stadt Energiekonzeptberater für Stadtquartiere 4

5 Der EnEff:Stadt Energiekonzeptberater für Stadtquartiere 5

6 Demovorhaben Zusammensetzung: 14% reine Neubaugebiete 14% reine Bestandsgebiete 72% Bestandsgebiete mit Neubaunachverdichtung 6

7

8 EnEff:Stadt Technologien Technologien Campus Aachen/Jülich Bad Aibling Berlin Adlershof Biberach Bottrop Campus Braunschweig Freiburg Weingarten Hamburg IBA Hamburg Jenfeld Hamburg Smart Power Karlsruhe Rintheim Kassel Oberzwehren Landshut Ludwigsburg Campus Lüneburg München Lilienstraße Oberursel Campus Potsdam Stuttgart Neckarpark Weimar Zöllnerviertel Wüstenrot Gebäudetyp Bauliche Energieeinsparung Anlagentechnische Effizienzmaßnahmen Bestand Neubau Fenster Wände Dach Bodenplatte Sonstige Maßnahmen Verteilung Übergabe Denkmalschutz / Bestandschutz Bereits (teilweise) saniert keine Sanierung im EnEV Projekt KfW Passivhaus EnEV Gebäudeausführung Passivhaus KfW Plusenergie Vakuumverglasung 3-fach-Verglasung Schaltbare Verglasung Sonstige Maßnahmen Vakuumdämmung Aerogel Resol Hartschaum Porenlüftungsfassade PCM Klimaputz Ziegel mit Hohlraumfüllung Kapillaraktive Kalziumsilikatplatte Sonstige Maßnahmen Dämmung Dämmung wohnungsseitig Dämmung kellerseitig Reduktion/Vermeiden von Wärmebrücken Sommerlicher Wärmeschutz Luftdichtheit Sonstige Maßnahmen Fernwärmeversorgung Verbesserte Übergabestation Rücklaufanzapfung Hydraulische Trennung Solarthermie Kombimodule PV+Solarthermie BHKW KWKK Spitzenlastkessel Grundlastkessel Einspeisung ins Fernwärmenetz Wärmepumpe Wärmerückgewinnung Sonstige Pufferspeicher Erdspeicher Bunker Schwimmbad Wärmenetz PCM-Speicher Zeolith-Speicher Sonstige Niedertemperatur-Netz Rücklaufanzapfung Reduzierung von Zirkulationsverlusten Senkung der Vorlauftemperatur Verkürzung von Leitungsstrecken Sonstige Verbesserte Übergabestation Hydraulische Trennung Wärmepumpe Wasser Luft Strombezug netzseitig Smart Grid PV-Anlage Windkraft Wasserkraft Speichertechnologie Gleichstrom-Netz Solarthermie BHKW Spitzenlastkessel Grundlastkessel Wärmerückgewinnung Wärmepumpe (Wärme) Sonstige Pufferspeicher Akkumulatoren Sonstige Zentrale Trinkwarmwasserbereitung Dezentrale Heizungspumpen Dezentrale Trinkwarmwasserbereitung Optimierte Umwälzpumpen/Förderpumpen Senkung der Vorlauftemperatur Flächenheizkörper Niedertemperatur-Heizkörper Wärmepumpe (Kälte) Wasser LED Sonstige Wärmerückgewinnung Steuerung Nachtlüftung Sonstige PV - Anlage Fernwärme zentrale netzgebundene Versorgung Nahwärme dezentrale Versorgung (gebäudeweise) Erzeugung Speicherung Verteilung Übergabe Nahkälte Strom Erzeugung Speicherung Verteilung Übergabe Kühlung Beleuchtung Lüftungstechnik Strom EnEff:Stadt-Kongress

9 Besondere bauliche Maßnahmen 60% der Vorhaben planen erhöhte Maßnahmen an der Außenwand, davon: 60% Vakuumdämmung 25% Resol Hartschaum 15% Aerogel 50% der Vorhaben planen Fenster mit erhöhtem Wärmeschutz, davon: 55% 3-fach Verglasung 45% Vakuumverglasung 28% der Vorhaben planen erhöhte Maßnahmen an der untersten Geschossdecke 17% der Vorhaben planen erhöhte Maßnahmen am Dach 9

10 Besondere Maßnahmen der Infrastruktur 100% der Vorhaben haben/erhalten ein Wärmenetz, davon: 64% Nahwärme 36% Fernwärme darüber hinaus enthalten 32% der Vorhaben einzelne Gebäude mit dezentraler Versorgung 67% der Vorhaben installieren Photovoltaiksysteme 22% der Vorhaben installieren Windkraftanlagen 10

11 Besondere Maßnahmen im Nahwärmebereich Erzeugereinheiten: 33% der Vorhaben erzeugen Wärme mit BHKW und Spitzenlastkessel 67% der Vorhaben besitzen mehr als 2 Wärmeerzeugersysteme BHKW: 89% Wärmepumpe: 61% Solarthermie: 55% Fernwärme: 33% 67% der Vorhaben besitzen zentrale Speicher 64% der Vorhaben werden im Niedertemperaturbereich betrieben 11

12 Besondere Maßnahmen bei Gebäuden mit dezentraler Energieversorgung 73% der Vorhaben nutzen Wärmepumpen 40% der Vorhaben nutzen Solarthermie 33% der Vorhaben nutzen Blockheizkraftwerke 73% der Vorhaben haben Flächenheizung 60% der Vorhaben haben Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung 27% der Vorhaben haben dezentrale Heizungspumpen 33% der Vorhaben haben eine zentrale Trinkwarmwasserbereitung 67% der Vorhaben haben eine dezentrale Trinkwarmwasserbereitung 12

13 Querauswertung 10 Projekte: Bad Aibling, Bürgerheim Biberach, Campus Braunschweig, Freiburg-Weingarten, Karlsruhe-Rintheim, Landshut, Ludwigsburg, Campus Lüneburg, München Lilienstraße, Weimar Zöllnerviertel Energetische Auswertung anhand Excel-Bilanzierungstool:» Nutzflächen, Nutzflächendichte, Gebäudedichte» Primärenergiebedarf, flächenspezifischer Primärenergiebedarf» Endenergieverbrauch Wärme, flächenspezifischer Endenergieverbrauch Wärme, Wärmedichte» Anteil der Energieträger an Wärmeversorgung» Netzgebundene Energieerzeugung Wärme, Anteile Energieträger an Nahwärmeversorgung» Primärenergiefaktor der Wärmeversorgung» Stromverbrauch, flächenspezifischer Stromverbrauch» Stromerzeugung im Projektgebiet, Bilanzierung von Stromverbrauch und Stromerzeugung, Anteile der Energieträger an der Energieerzeugung Strom 13

14 EnEff:Stadt-Kongress

15 EnEff:Stadt-Kongress

16 EnEff:Stadt-Kongress

17 Erstes Fazit Die EnEff:Stadt Demovorhaben repräsentieren gut die Gebäudestruktur in Deutschland (hoher Anteil kleiner Wohngebäude) Der Primärenergiebedarf sinkt im Mittel um mehr als 60%; der Endenergiebedarf für die Wärmeerzeugung um mehr als 40%, der Strombedarf sinkt, und wird zusätzlich substituiert durch lokale Erneuerbare Alle Quartiere erhalten Wärmenetze, in die im Mittel 3 bis 4 Erzeugertypen einspeisen. Hoher Anteil an lokaler Stromerzeugung (vorrangig PV und BHKW) jedoch nur anteilige Deckung des Verbrauchs Maßnahmen konzentrieren sich auf Infrastruktur, baulich wird eher moderat vorgegangen Im Gebäude: Starke Ausrichtung auf Reduktion der Verteilverluste (dez. TWW & Heizungspumpen und Systemtemperatur) 17

18 Erstes Fazit Es gibt keine Ideallösung für alle Fälle, Konzeptstudien vor Festlegung der Quartiersstrategie dringend empfohlen EnEff:Stadt Vorhaben bilden eine gute Wissensbasis für die kommunale Umsetzung der Energiewende 18

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