Modellierung energetischer Sanierungstätigkeiten im Gebäudebestand Das Gebäudemodell GEMOD des Instituts für Energie- und Umweltforschung
Hintergrund: Gebäude-Ziele der Bundesregierung Reduktion Endenergieverbrauch (Dämmung) nahezu klimaneutraler Gebäudebestand 2050-80% Primärenergieverbrauch Reduktion Anteil fossiler Energieträger 2 Leitstudie BMU 2012
Entwicklung des Gebäudemodells GEMOD ifeu 2015 Dämmrestriktionen Dämmpotenziale Anlagenpotenziale Welcher Anteil des Wärmeverbrauchs kann nicht reduziert werden? Wieweit kann der Wärmeverbrauch maximal reduziert werden? Wieweit kann der Primärenergiefaktor der Heizanlagen reduziert werden? 3
Konzept GEMOD: Bottom-Up-Modellierung des Energieverbrauchs ifeu 2015 1. Mengengerüst Basisjahr 2011 nach Zensus und BBSR Auflösung in des Gebäudebestands in Typen 52 Wohngebäude (IWU-Typologie) 182 Nicht-Wohngebäude (Eigene Typologie) Typ Baualter Wohnfläche EFH C (1919-1948) m² MFH D (1949-1957) m² Bildung E (1958-1968) m² Handel F (1969-1978) m² 2. Wärmebedarfsberechnung nach DIN 4108-6 Geometrische Auflösung der Gebäudehülle Bauteil Fläche U-Wert Wand m² W/m²*K Dach m² W/m²*K Keller m² W/m²*K Fenster m² W/m²*K 3. Verbrauchs- Bedarfsabgleich nach Studienauswertung (IWU u.a.) 4
Sanierungsszenarien bis 2050 Gebäudeklassen - Gebäudetyp - Baualtersklasse - Gebäudegröße - Dämmrestriktionen - Belegung Berechnung Warmwasserwärmebedarf Berechnung Heizwärmebedarf Berechnung Nutzwärmebedarf Berechnung Nutzwärmeverbrauch Zustand im Startjahr Verbrauchsdaten Entwicklung interne Gewinne Klimaentwicklung Entwicklung Dämmstoffe Thermische Eigenschaften Fortschritt bei Lüftungstechnik Lüftungsart Fortschritt bei Luftdichtheit Luftdichtheit Entwicklung Ambitionsgrad Sanierungstiefe Entwicklung Nutzungsdauern der Bauteile Bevölkerungsentwicklung Entwicklung der Pro- Kopf-Wohnfläche Sanierungsrate Anzahl Gebäude Neubau- und Abrissraten 5 ifeu 2015
Beispiel 1: Entwicklung Dämmstoffe Der minimal erreichbare U-Wert von Bauteilen ist abhängig von Kostenoptimum der Gesamtkosten aus Dämmstoffkosten (mit Lernkurve bis 2050) Montage- und Nebenkosten eingesparten Heizkosten in der Nutzungsdauer Entwicklung Energieträgerpreise Entwicklung kalkulatorischer Zins Mineralfaserdämmung 0,035 W/mK Aerogeldämmung 0,0136 W/mK 0,14 W/m²K 0,47 W/m²K 6 ifeu 2015
Beispiel 2: Entwicklung Ambitionsgrad Konventionelle Sanierung entspricht EnEV-Niveau und etwas darunter Ambitionierte Sanierung entspricht KfW Einzelmaßnahmen Sanierungsniveaus verbessern sich in der Zeit Sanierungsrate wird berechnet aus Nutzungsdauer und Anteil energetischer Sanierungen 7 ifeu 2015
1800 1809 1818 1827 1836 1845 1854 1863 1872 1881 1890 1899 1908 1917 1926 1935 1944 1953 1962 1971 1980 1989 1998 2007 2016 2025 2034 2043 Gebäudeanzahl 1800 1809 1818 1827 1836 1845 1854 1863 1872 1881 1890 1899 1908 1917 1926 1935 1944 1953 1962 1971 1980 1989 1998 2007 2016 2025 2034 2043 Sanierungstätigkeit Beispiel 3: Entwicklung Nutzungsdauern der Bauteile Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit mit Weibull-Funktion Berücksichtigung von Lock-In-Effekten durch Pinselsanierungen Berücksichtigung von Vorzieheffekten 3% 3% 2% 2% 1% 1% 0% konventionelle Sanierung ambitionierte Sanierung Pinselsanierung 1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 400.000 200.000 0 konventionelle Sanierung ambitionierte Sanierung Pinselsanierung unsaniert 8 ifeu 2015
Beispiel 4: Wohnfläche & Bautätigkeit Wohnfläche = statisch Neubau/Abriss = variabel, szenarienabhängig Trend Ambitioniert 9 ifeu 2015
Sanierungszustände im Zeitverlauf bis 2050 Trendszenario (moderate Sanierung) Ambitioniert (hohe Sanierung) 10 ifeu 2015
GIS-Koppelung aktuell Datengrundlage: Wärmeatlas der Bundesrepublik Deutschland ( GEF Ingenieur AG, Geomer GmbH, Casa Geo Data+Services GmbH) 17,4 Millionen Wohngebäude Geometrien: Haumumringe, Baublöcke Größentyp als Schlüssel ifeu 2015 11
Anwendung: Potenzialerhebung Wärmeversorgung Wärmenetze Verschneidung mit Straßengeometrien Gemeindestrukturtypen Wärmepumpen Verschneidung mit Wasserschutzgebieten (Hydro-)geologischen Daten Empirische Erhebung Sondendichte OpenStreetMap 2015 Google Maps 2015 12 Verwaltungsgrenzen: Bundesamt für Karthographie und Geodäsie 2015. Potenziale oberflächennaher Geothermie: Geologische Dienste der Länder.
GIS-Koppelung erweitert Bisherige Defizite: Ungenauigkeiten bei der Klassifikation von Größentypen Fehlendes Baualter auf Einzelgebäudeebene Fehlende Klassifikation von Nicht-Wohngebäuden Erweiterung: Bundesweite 3D-Gebäudemodelle (LoD1) Attribute Wohngebäude auf 100m-Rasterebene (Zensus 2011) AdV 2015 Geomer 2015 13
Danke für ihre Aufmerksamkeit Download Projektbericht Dämmpotenziale Sebastian Blömer Sebastian.bloemer@ifeu.de, +49 (0) 6221 4767-28 Wilckensstraße 3 69120 Heidelberg Telefon +49 (0)6 221. 47 67-0 Telefax +49 (0)6 221. 47 67-19 www.ifeu.de