Campus TU Braunschweig - Auf dem Weg zum klimaneutralen Stadtquartier -

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1 Institut für Gebäude- und Solartechnik Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D Braunschweig Campus TU Braunschweig - Auf dem Weg zum klimaneutralen Stadtquartier - Univ. Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch

2 Klimaneutrale Stadtquartiere Planung und Umsetzung (MNF Netzwerk) Campus TU Braunschweig Heide Wolfsburg Heide - Rüsdorfer Camp Braunschweig Frankfurt Esslingen Neue Weststadt, Esslingen Zukunftsraum Wolfsburg Durch gemeinsame Förderung von: 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 2

3 EnEff Campus Forschungsprojekte (2010) BMBF- Wettbewerb Energieeffiziente Stadt Delitzsch, Essen, Magdeburg Stuttgart und Wolfhagen SEE Stuttgart - Stadt mit Energie-Effizienz - BMWi- Forschungsfeld EnEff Stadt 2012 EnEff Campus (Vorschlag IGS, TU Braunschweig) 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 3

4 Stadtquartier statt kompletter Stadt! EnEff Campus Quartier und Teil der Stadt Weshalb Hochschul - Campus? Reallabor - Energiewende Bestand! Klares Eigentumsverhältnis! Wenn nicht dort, wo denn sonst? 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 4

5 EnEff Campus TU Braunschweig Förderprojekt Phase II ( ) Umsetzung Masterplan (Phase I) Weiterentwicklung Tools (Phase I) Anamnese + Analyse Bestandsquartiere Quartier - Simulation Umsetzung Ziele aus Phase I 04I I Masterplan Umsetzung Ende Phase 1 Start Phase 2 Monitoring Vision 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 5

6 EnEff Campus TU Braunschweig Energetische Zielsetzung 2020 Primärenergie minus 40% (Bezug 2011) Verbesserung von Lern- und Lebensqualität Architektur Altgebäude Forum Audimax Campus TU Braunschweig Luftbild von Süden 2035 klimaneutraler Campus nahezu ausgeglichene CO 2 - Bilanz 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 6

7 EnEff Campus TU Braunschweig Forschungs - Partner + Akteure BS ENERGY MWK Netzwerk Institute TU-BS HIS IGS GB3 Stadt BS TU BS Präsidium 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 7

8 EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Phase I Gebäudespezifische Ermittlung Kennwerte (Flächen Nutzung EnEV- Nachweis) > 500 Mess-Stellen und Zähler nachgerüstet 15 Minutenwerte Strom- und Wärmeverbrauch Zentral aufgeschaltetes Energie-Management-System (EMS) Altgebäude Audimax TU Hochhaus Scheibe Informatikzentrum 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 8

9 Ausgangssituation 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 9

10 EnEff Campus TU Braunschweig Quartier im Stadtzentrum 200 Gebäude m² NGF Beschäftigte Studierende Endenergie- Verbrauch Wärme 95 kwh/(m² NGF a) Strom 83 kwh/(m² NGF a) CO 2 - Emissionen 70 kg/(m² NGF a) 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 10

11 TU Braunschweig Endenergieverbrauch Wärme + Strom Nutzungsgruppe Forschung NF 3 nach DIN 277 Wärme Strom [kwh/m² NGF a] Bundesdurchschnitt nach BMVBS 135 kwh/m² NGF a [kwh/m² NGF a] Bundesdurchschnitt nach BMVBS 65 kwh/m² NGF a 0 Gebäude 0 Gebäude 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 11

12 EnEff Campus TU Braunschweig Entwicklung der Energiekosten Kosten [Euro] 10. Mio. 9 Mio. 8 Mio. 7 Mio. 6 Mio. 5 Mio. 4 Mio. 3 Mio. 2 Mio. 1 Mio. Strom Fernwärme Strompreis 2015/16 0,184 / 0,190 /kwh FW-Preis 2015/16 0,099 / 0,102 /kwh 5 % des Gesamtbudget! Stromkosten bis 2018 ca. 9 Mio. Wärmekosten bis 2018 ca. 4,7 Mio. Verdoppelung der Energiekosten in 10 Jahren! November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 12

13 Anamnese + Analyse - Tool Energetische Sanierung Bestandsquartier Campus TU BS Klassifizierung Typisierung Typ 5 Energiekataster Baukonstruktion Baujahr Typ 01 Typ Gebäude 3316 Hans-Sommer-Str Braunschweig Nutzung: Laborgebäude Baujahr: 1962 Fläche (NGF): 4.975m² Nutzung Typ Verbrauchsdaten (Wärme/Strom) Typ Typ November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 13

14 Gebäudeklassifizierung Anzahl der Gebäude und Gesamt-NGF der jeweiligen Baualtersklassen Konstruktion / Bautyp Baujahr Anzahl bis seit 2008 Nettogrundfläche [m²] Baualtersklassen nach den Regeln der Datenaufnahme von Nichtwohngebäuden gem. BMUB Nutzung (DIN 277-2) sontige Nutzflächen 4% Bildung, Unterricht, etc. 18% Lagern, Verteilen, etc. 2% Technikflächen 1% Wohnen und Aufenthalt 4% Büroarbeit 29% Experimente und Forschung 42% Endenergieverbrauch [kwh/m² NGF a] Endenergieverbrauch Wärme (witterungsbereinigt) in kwh/m² NGF a NF 3 - Experimente und Forschung 135 kwh/m² NGF a (mittlerer Richtwert gem. BMVBS) Gebäudenummer 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 14

15 Gebäudetypologien Gebäudetyp Kategorie Bezeichnung Übertragbarkeit 4226_Verwaltung Typ_01 bis _Campus Nord Typ_ _Hauptgebäude Typ_ _Hauptgebäude Typ_ (Lochfassade) 3316_Hauptgebäude Typ_ (Bandfassade) 3310_Verfügungsgebäude Typ_ (Bandfassade) 3401_Haus_der_Elektrotechnik Typ_ (Bandfassade, auskragend) 2423_Pharmazie-Neubau 3404 Typ_ _Chemie-Neubau Typ_ _Rechenzentrum Typ_A typische Hochschulgebäude 3306_Halle_Verbr.-Kraftm Typ_B Hallenbauten 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 15

16 Anamnese + Analyse-Tool zur Gebäude-Sanierung AnSaGe Baujahr, Baualtersklassen Gebäudenutzung (DIN V 18599) phys. Kenndaten Gebäudehülle Flächen /Volumen NGF, BGF, V e Raumhöhen, Geschosse Nutzung DIN V Endenergieverbrauch [kwh/m²a] 165,9 60,7-16% Strom 0% Wärme Investition: Amortisationszeit: Einsparung Energiekosten: Primärenergie: CO2-Emissionen: (17 /m²) 6,7 Jahre /a 150 MWh/a 36 tco2/a Gebäudedatenbank Modellierung Gebäude Kostendatenbank l K l L = n 2 x l K l K l L = n 2 x l K Ableitung und Berechnung Sanierungsmaßnahmen - spez. Kosten - Maßnahmenbezogen l K l K l L = n 1 x l K l L = n 1 x l K l K l L = n 2 x l K l L = n 1 x l K l K Erfassung Bestand Beleuchtung, RLT-Anlagen, PV-Potenzial ENerGO+ 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 16

17 Sanierungsszenarien Zielsetzung 2020 Maßnahmen Szenario 01 (alle Einzelmaßnahmen) Szenario 02 Szenario 03 (kurzfristig umsetzbar) Gebäudehülle X - - Betriebsoptimierung RLT-Anlagen X X X Beleuchtung X X X Technische Ausstattung X X X Photovoltaik X X - BHKW X - - Flächeneffizienz X X - Nutzer X X X 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 17

18 EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Analysierte Einzel - Maßnahmen Gebäudehülle Gebäudetechnik Techn. Ausstattung Sanierung gem. EnEV 2009 Investition: 120 Mio. (300 /m² NGF ) Kosteneinsparung: 1,6 Mio. /a Amortisationszeit: 20 a Primärenergie: - 9 % Betriebsoptimierung RLT-Anlagen Investition: 4 Mio. Kosteneinsparung: 1,2 Mio. /a Amortisationszeit: 2,5 a Primärenergie: - 16 % Kühl- / Gefrierschränke Austausch sämtlicher Altgeräte Investition: 1 Mio. Kosteneinsparung: /a Amortisationszeit: 5 a Primärenergie: - 3 % 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 18

19 Büroräume Labore EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Maßnahmen Beleuchtung Austausch Leuchtstofflampen durch LED-Lampen Verkehrsflächen Investition: ,20 /m² Bürofläche Kosteneinsparung: /a Amortisationszeit: 6 a Primärenergie: -1 % Investition: 1,22 Mio. 19,30 /m² Laborfläche Kosteneinsparung: /a Amortisationszeit: 3 a Primärenergie: -5 % Investition: ,60 /m² Verkehrsfläche Kosteneinsparung: /a Amortisationszeit: 3 a Primärenergie: -2 % 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 19

20 EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Solarisierung - Photovoltaik Dachflächenanalyse Campus gesamt PV relevante Dachflächen: m² PV-Fläche: m² Potenzial PV ca kw p Investitionskosten *1) : ca. 6 Mio. ca. 2 T /kw p Ertrag gesamt : Einsparung: ca. 2,5 GWh/a ca. 500 T /a keine Dachintegration möglich Amortisationszeit: 5 bis 12 a Primärenergie: ca. - 6 % < 850 kwh/kwp kwh/kwp > 925 kwh/kwp * 1 ) einschl. Unterkonstruktion, Blitzschutz, Baunebenosten, 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 20

21 EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Solarisierung PV-Anlagen Umsetzung Phase II Start Umsetzung: 2018 /19 I - 04/16 85 kw p kw p kw p 3210 bewilligt am Dachflächen 9 PV-Leistung 615 kw p Investition 1,43 Mio. Förderung 50 % Amortisation: < 7 Jahre II - 11/16 32 kw p kw p 45 kw p bewilligt am Einsparung III - 04/ kw p 44 kw p 49 kw p Strom 587 MWh/a Kosten EUR/a Primärenergie MWh/a CO 2 -Emission 357 t/a 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 21

22 100% Sanierungs- Szenarien - 40 % Primärenergie Phase I oh. Verbesserung Gebäudehülle Zielgröße - 40 % Primärenergie 40% max. -51% -39% 9% 9% -31% Bestand 01 Gebäudehülle 02 Gebäudetechnik 03 Beleuchtung 04 techn. Ausstattung 05 Photovoltaik 06 BHKW 07 Flächeneffizienz 08 Nutzerverhalten 09 fehlende PE-Einsparung 50% 0% 134 Mio. 13 Mio. 8 Mio. Bestand Szenario 01 Szenario 02 Szenario 03 (Status 2011) alle untersuchten Einzelmaßnahmen 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 22

23 EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Energiekosten-Budgetierung - Umsetzung Phase II 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 23

24 EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Primärenergieverbrauch und CO 2 -Emissionen inkl. Umsetzung der Maßnahmen 9 PV-Anlagen 615 kwp 3 große RLT-Anlagen 3 Gebäude Verkehrsflächen LED-Beleuchtung Wir müssen die Umsetzung von Maßnahmen erheblich beschleunigen! 18 % Berücksichtigung Strom 100% erneuerbar 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 24

25 EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Umsetzung Interaktive Campuskarte - Dokumentation - Information - Transparenz 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 25

26 Sanierung seit Einführung Energiekostenbudgetierung ( ) EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Tool für Umsetzung Doku Maßnahmen Update Bauunterhaltung GB-Management Ergänzende Identifikation über Gebäudelastgänge (ENerGO+) Integration Gebäudesteckbriefe Neubauten Errichtete + geplante Neubauten seit 2011 Übersichtskarte Kenndaten Steckbriefe 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 26

27 Wie geht s weiter? 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 27

28 Tool - Entwicklung Phase II + III Simulationswerkzeug Stadtquartier Simulationen Bedarfsprofile Modellierung Stadtquartier Gebäudemodelle Heizwärme Heizung Lüftung Beleuchtung & Nutzerstrom Photovoltaik-Modelle Strom Photovoltaik Bedarf Deckung Erzeuger Speicher Stromnetz Wärmenetz Gasnetz Energiebilanz CO 2 -Bilanz Normen und Richtlinien Verbrauchswerte Synthetische Profile Trinkwarmwasser 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 28

29 EnEff Campus TU- Braunschweig 2020 Klimaneutrales Stadtquartier Phase III Monitoring + Qualitätssicherung P2G CO 2 - Emissionen Erneuerbare Energien 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 29

30 EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Zwischen-Fazit Campus TU Braunschweig Vorreiterrolle! Werkzeuge Energieeffiziente Sanierung Stadtquartier entwickelt! Reallabor 40% PE- Einsparung in Umsetzung! Anamnese / Analyse- und Doko Tool Stadtquartier verfügbar! Simulations-Tool von Stadtquartieren in Entwicklung Integrales Konzept CO 2 - Neutrales Stadtquartier entwickelt Umsetzung ! 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 30

31 Vielen Dank Campus TU- Braunschweig auf dem Weg zur Energiewende! 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 31