Plusenergieversorgung von Gebäuden und -verbänden mit Erneuerbaren Energieträgern

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1 Plusenergieversorgung von Gebäuden und -verbänden mit Erneuerbaren Energieträgern Armin Knotzer AEE - Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) A-82 Gleisdorf, Feldgasse 19 Diskussionsforum Überblick Ausgangssituation, Motivation Projekt Smart ABC (Ziele, ) Grundlagen Gebäude, -verbände Grundlagen Erneuerbare Energieträger Ergebnisse MFH 1

2 Diskussionsforum Ausgangssituation EU-Gebäudeeffizienzrichtlinie 21/31/EU: Standard Niedrigstenergiegebäude (nzeb) Energie aus erneuerbaren Quellen Am Standort oder in der Nähe erzeugt Begriff der Nähe ist nicht weiter erläutert Frage der Systemgrenzen und Rahmenbedingungen Diskussionsforum Motivation Vielzahl an Gebäudekonzepten mit Plus am Markt Unterschiedlicher Stellenwert der Energieeffizienz und möglicher Technologiekombinationen für den Einsatz Erneuerbarer Energieträger in den Konzepten Solaranlagen, PV und Wärmepumpen bisher eher als Effizienzfaktoren, aber nicht aktiv abgebildet Null- oder Plusenergiekonzepte bisher nur Democharakter und verschieden bilanziert Andere Konzepte wie Minergie-A in CH oder Quartierslösungen in D gehen auf die Nähe der Versorgung ein, Ö derzeit nicht 2

3 Diskussionsforum Ziele Energetische (PEB) und ökologische (CO 2 ) Bewertung relevanter Gebäude- und Technologiekombinationen Wissenschaftlich fundierte Basis für politische und strategische Entscheidungen Beitrag zur Festlegung von Systemgrenzen (vom Einzelgebäude zum Gebäudeverband) Diskussionsforum Workshop 1 Active Building AB (Einzelgebäude) Var. 1 Szen. 1 Workshop 2 Workshop 3 Einzelgebäude Gebäudeverband Var. 2 Var. n Var. 1 Var. 2 Var. n Modellrechnungen Komponentenzerlegung Modellrechnungen Konzeption u. Bewertungssystem Sensitvitätsanalysen Szen. 2 Szen. n Szen. 1 Szen. 2 Szen. n Interpretation der Ergebnisse Empfehlungen Active Building Cluster ABC (Gebäudeverband) 3

4 Diskussionsforum Einzelgebäudevarianten AB Systemgrenze Gebäude Wärme am Standort (dezentral) Strom am Standort (dezentral) oder vom Netz (zentral) Ø Lastprofil (WW, Strom) Diskussionsforum Gebäudeverbandsvarianten ABC 28,46 m 81 m² 81 m² 81 m² Je 9 EFH oder 9 MFH (á 1 WE) Wärme (in der Nähe) innerhalb des Verbands Strom am Standort (dezentral) oder vom Netz (zentral) Geglättete Lastprofile (WW, Strom) 81 m² 81 m² 81 m² 81 m² 81 m² 81 m² 4

5 Diskussionsforum Variantenüberblick Smart ABC Gebäude HWB SD th SD PV Gebäude HWB SD th SD PV Einzelgebäude EFH MFH Gebäudeverbände MonoEFH MonoMFH Anzahl Varianten Anzahl Varianten Diskussionsforum Grundsatzentscheidung Sparsamer Haushalt EFH MFH Bruttogrundfläche BGF 162 m² 1.27 m² Bezugs-Grundfläche (St.A, EA) 13 m² 821 m² Fensteranteil Südfassade 4% 4% Stockwerke 2 3 Höhe 6,6 m 9,9 m Dachfläche 45 nach Süden 57 m² 242 m² Haushaltsgröße (St.A) 2,28 Personen 2,28 Personen Wohneinheiten 1 1 WWWB Ø (HfE, EA, polysun) HH-Strombedarf Ø (St.A, EA) HWB Referenz (nach OIB) 2.7 kwh/hh.a 2.8 kwh/hh.a 1 und 5 kwh/m²a Heizungsvorlauf-/-rücklauftemperatur bei HWB1: 35/28, bei HWB5: 4/3 Strombedarf bei Lüftungsanlage mit WRG (EA) 52 kwh/a 4.41 kwh/a 5

6 Diskussionsforum Grundsatzentscheidung Lastprofile Diskussionsforum Erneuerbare Energieträger Rahmenbedingungen: Solarthermie (ST), Photovoltaik (PV), Biomasse (Biom), Wärmepumpe (WP) eingesetzt Speichergrößen für Biom-ST: 1 bis 14 m³ Jeweils dynamisch mittels polysun und TRNSYS auf stündliche solare Deckung berechnet Flächenpotenziale (nur S-Orientierung, ohne Verschattung): Solarflächen in m² Fassade 9 Dach 45 EFH EFH MFH MFH

7 Diskussionsforum Solarthermie Thermische Solarkollektoren: Anlagenschema für MFH (polysun, 213) Flachkollektor gut (polysun) Bruttofläche Kollektor 2 m² Bei 1% ST-Varianten: Restenergie bei EFH1, EFH5 und MFH1- Gebäuden immer direkt-elektrisch! kwh/m² Kollektorfläche bei MFH Vorrang auf Fassade, dann Dach Solare Deckung 1%: Toleranz bis -5% Solare Deckung 5%: Toleranz +/- 2,5% Diskussionsforum Photovoltaik Dezentrale Stromproduktion: Quellen: PV Austria, YINGLI Modultyp YL 245P-29b (polykristallin) 1 Modul 1,6 m², 245 W Modulwirkungsgrad: 15% Ca. 146 kwh/m² Modulfläche Vorrang auf Dach, dann Fassade Jährl. solare Deckung 5 oder 1%: Toleranz +/- 2,5% 7

8 Diskussionsforum Biomasse Pelletkessel 25 und 56 kw für MFH Brennstofflager für 1 Jahr Heizwert Pellets 4,8 kwh/kg Heizwert Hackschnitzel 75 kwh/srm Flächen auf den Verbandsheizzentralen: Dachfläche in m² Fläche Fassade in m² MonoEFH1 22, 31, MonoEFH5 41, 64, MonoMFH1 99, 112, MonoMFH5 99, 136, Diskussionsforum Wärmepumpe Holzheizung: Erdwärmesonden: 1-2 Sole/Wasser-WP Systemgrenze JAZ 6-8 Tiefenbohrungen je 11 m für MFH Entzugsleistung 5-6 W/m Kältemittel R 47c Typen im MFH: SWC 14H (13,7 kw) SWC 17H (16,7 kw) SWC 23 (22,1 kw) Abstand der Sonden zueinander mind. 6 m 8

9 Diskussionsforum Ergebnisse Endenergie Gesamtstrombedarf Aufteilung, Beispiel MFH HWB 1, 1% ST Pumpen HHSB Lüftung Diskussionsforum Ergebnisse Endenergie Übersicht Endenergie und Flächenbedarf Endenergie th. Endenergie el. gelieferte Energie Flächen ST-Fassade Flächen ST-Dach Fläche PV-Dach Gesamtfläche MFH MFH MFH MFH MFH MFH MFH MFH Nomenklatur: MFH HWB ST PV Siehe Flipcharts! 9

10 Diskussionsforum Ergebnisse Endenergie Übersicht Flächenbedarf Flächenbedarf in m² 242,4 m² - Dach 45 19,9 m² - Fassade 9 MFH1--,,% %, % % MFH ,4 47,3% 47%, % % MFH , 94,6% 95%, % % MFH1-5-,,% % 72, 65,5% 65% MFH ,4 47,3% 47% 72, 65,5% 65% MFH , 94,6% 95% 72, 65,5% 65% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% MFH5--,,% %, % % MFH ,9 42,5% 43%, % % MFH ,8 85,% 85%, % % MFH5-5- 1, 41,3% 41% 19,9 1% 1% MFH ,9 83,8% 84% 19,9 1% 1% MFH ,5 99,4% 99% 19,9 1% 1% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% MFH , 99,2% 99% 19,9 1% 1% Siehe Flipcharts! Diskussionsforum Ergebnisse Endenergie Übersicht noch zu liefernder Restenergiebedarf 14. zu liefernde Endenergie [kwh] Siehe Flipcharts! 1

11 Diskussionsforum ProjektpartnerInnen und Masterstudierende: Gusti Mandl Jürgen Ullmann Peter Trauner Ein herzlicher Dank! Team: Susanne Geissler, Nina Braschel, Johannes Fechner, Werner Pölz, David Venus, Armin Knotzer und deren Unterstützung durch die Masterarbeitsbetreuung von Thomas Zelger, IBO, und Ernst Blümel, FH Pinkafeld, sowie Richard Heimrath, IWT TU Graz Vielen Dank dafür! Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 11