Plus-Energie-Haus mit Elektro-Mobilität

Plus-Energie-Haus mit Elektro-Mobilität Rahmenbedingungen Energie-Kolloquium TU Darmstadt Energy Center Dipl.-Ing. Martin Zeumer 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 1 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 2 Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Konstruktion Mobilität Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit! Strom Güter Wärme Warmwasser SYSTEMGRENZE Flächenverbrauch 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 3 Grafik: eigene Darstellung Quelle: Energie Atlas; Hegger et. al.; 2007 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 4

Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Unsanierter Altbau Plusenergiehaus Neufassung der EU- Gebäuderichtlinie 2010 Effizienzsteigerung soll im Bestand wie im Neubau erfolgen. Regelungen werden rechtsverbindlich. Heizwärmebedarf: Primärenergiebedarf: 200 kwh/m²a 300 kwh/m²a Heute Heizwärmebedarf: Primärenergiebedarf: 15 kwh/m²a - 75 kwh/m²a Die EU-Mitgliedsstaaten müssen bis zum 31. Dezember 2020 sicherstellen, dass alle ihre neu gebauten Gebäude höchste Effizienz aufweisen. Es wird von Niedrigstenergiehäusern gesprochen. Primärenergiebedarf im Betrieb Primärenergieerzeugung im Betrieb Quelle: Energie Atlas; Hegger et. al.; 2007 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 5 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 6 Bild: PEH des BMVBS Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Unsanierter Altbau Plusenergiehaus Mobilität Konstruktion Heizwärmebedarf: Primärenergiebedarf: 200 kwh/m²a 300 kwh/m²a Heute Heizwärmebedarf: Primärenergiebedarf: 15 kwh/m²a - 75 kwh/m²a Güter Strom SYSTEM BOUNDARY Primärenergiebedarf im Betrieb Komfortable Zukunftsperspektive im Bauwesen Es besteht größten Teils Sicherheit, was in zehn Jahren Stand der Technik sein wird 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 7 Primärenergieerzeugung im Betrieb Bild: PEH des BMVBS Externer Energie-Input nahezu 0 kwh/a Flächenverbrauch 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 8 Grafik: eigene Darstellung

Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 9 Quelle: eigene Darstellung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 10 Quelle: eigene Darstellung Das übergeordnete Ziel Steigerung der Gebäude-Energieeffizienz Zielstellung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 11 Quelle: eigene Darstellung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 12

Das Plus-Energie-Haus des Bundes Das Plus-Energie-Haus des Bundes Vermittlungskonzept Das Haus wirbt seit 2009 für 2-3 Jahre als Wanderausstellung für nachhaltiges, energieeffizientes Bauen München 12. Januar 2009 bis 15. April 2009 Berlin 18. Mai 2009 bis 30. September 2009 Hamburg 22. Oktober 2009 bis 25. Januar 2010 Frankfurt a.m. 22. Februar 2010 bis 21. Mai 2010 Düsseldorf 24. Juni 2010 bis zum 4. Oktober 2010 Hannover 2. November 2010 bis zum 13. Februar.2011 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 13 Bild: BMVBS, Bild: Reiseweg des Plus-Energie-Haus, FGee 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 14 Das erste Plus-Energie-Haus des Bundes Konzept 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 15 Bild: BMVBS, Amin Akhtar 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 16

Das erste Plus-Energie-Haus des Bundes Nutzungskonzept Das erste Plus-Energie-Haus des Bundes Nutzung in Frankfurt a.m. Besucherzahlen in der Veranstaltungszeit von 13 Wochen (23.02-21.05.2010): Besucher insges. (23.02. bis 21.05.2010) 2010) 19.100100 Pers. Besucher durchschnittlich pro Tag 215 Pers. Besucher durchschnittlich pro Woche 1.460 Pers. Besucher an Spitzentagen 900 Pers. 148 Führungen 39 Vorträge 9 Kinder-Workshops 8 Ausstellungen 21 Tage Energieberatung 30 Geschlossene Einzelveranstaltungen Bild: Plus-Energie-Haus, BMVBS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 17 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 18 Das erste Plus-Energie-Haus des Bundes Nutzung in Frankfurt a.m. Bilanzerweiterung Besucherzahlen in der Veranstaltungszeit von 13 Wochen (23.02-21.05.2010): Besucher insges. (23.02. bis 21.05.2010) 2010) 19.100100 Pers. Besucher durchschnittlich pro Tag 215 Pers. Besucher durchschnittlich pro Woche 1.460 Pers. Besucher an Spitzentagen 900 Pers. Konstruktion Mobilität 148 Führungen 39 Vorträge 9 Kinder-Workshops 8 Ausstellungen 21 Tage Energieberatung 30 Geschlossene Einzelveranstaltungen Güter Strom SYSTEM BOUNDARY 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 19 Externer Energie-Input nahezu 0 kwh/a Flächenverbrauch 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 20 Grafik: eigene Darstellung

Bilanzerweiterung Konstruktion Bilanzerweiterung Mobilität 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 21 Quelle: eigene Darstellung Grafik: Das Haus als Energieversorger, Dezentrale Energieerzeugung zur Elektromobilität Quelle: Team Germany, TU Darmstadt Bilanzerweiterung Weitere Möglichkeiten der Bilanzerweiterung Konstruktion Mobilität Alle elektrischen Verbraucher und Messysteme werden zentral kontrolliert Zeitliche Lastverschiebung kann manuell gesteuert Güter Strom SYSTEM BOUNDARY oder durch einem Vorhersage- modell geregelt werden Externer Energie-Input nahezu 0 kwh/a Flächenverbrauch 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 23 Grafik: eigene Darstellung Grafik: Lastmanagement von Waschmaschinenladungen in Abhängigkeit der Energieerzeugung am surplushome Quelle: Team Germany, TU Darmstadt 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 24

Ziel Vernetzung Ziel Vernetzung Aktuell: Zukünftig: 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 25 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 26 Quelle HSE Bernhard Fenn Bilanzerweiterung und Vernetzung Potenzielle elektrische Speicherkapazität des Deutschen Gebäudebestands Energieeffiziente Gebäude Wenig Energie verbrauchen Exergieeffiziente Gebäude Viel Energie erzeugen, wenn sie lokal gebraucht wird Entropieeffiziente Gebäude Wenig Energie verbrauchen und viel Energie erzeugen Annahme: In Zukunft werden diese alle elektrisch betrieben Fahrzeugbestand D: 41 Mio. Autos Kapazität Fahrzeugbestand D (Akkugröße 10kWh): 410.000 MWh An Gebäuden verfügbarer Kapazität Fahrzeugbestand D: 398.000 MWh Leistungsaufnahme Fahrzeuge D max. (Stromanschluss 230V, 15A): 137.000 MW Überschüssige Energie lokal speichern Überschüssige Energie in einer Form weitergeben, die andere große Freiheiten bei der technischen Entwicklung bietet Aktuelle elektrische Regelleistung D: 7000MW (positiv) 5500MW (negativ) 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 27 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 28

Thermische Speicherkapazität des Deutschen Einfamilienhausbestandes Aufgabenstellung Bestand freistehende Einfamilienhäuser D: 16,3 Mio Wohnfläche freistehende Einfamilienhäuser D: 1.740 Mio m² Thermische Kapazität freistehender Einfamilienhäuser in D (1m³ umbaute Fläche entspricht ca. 0,6 to Materialmasse, 2,75m Geschosshöhe, c wirk =1 kj/kgk): 798.000 MWh/K Installierte Leistung EFHs D (Annahme: pro WE 22,5KW peak ): 366.750 MW 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 29 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 30 Plus-Energie-Haus mit Elektromobilität Die Aufgabenstellung Plus-Energie-Haus mit Elektromobilität Die Aufgabenstellung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 31 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 32

Plus-Energie-Haus mit Elektromobilität Baufeld Plus-Energie-Haus mit Elektromobilität Ambivalenz Ein Baufeld im Herzen Berlins Ein Haus für den suburbanen Raum ca. 130 m² Wohnfläche Veranstaltungsfläche für die Öffentlichkeit Lebenszyklusgerechte Planung über 50 Jahre komplette Rückbaubarkeit nach 2-3 Jahren Energieeffizientes Bauen 29 tkm Jahresleistung der Elektromobile für 4 Pers. Präsentationsplattform für solaren Bauens Starke Südverschattung durch angrenzende Bebauung Drei seitige Einblicksmöglichkeiten durch Beamte des BMVBS Wohnlichkeit 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 33 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 34 Plus-Energie-Haus mit Elektromobilität Rahmenbedingungen zum Wettbewerb Lösungsansätze 25.8. 2010 8.10.2010 6 Wochen Zeit im Zeitraum ein Rückfragenkolloqium Hochschulwettbewerb Das universitäre Team: Architektur Gebäudetechnik Bauphysik Das Praxisteam: Mindestens ein Büro zur Umsetzung TU Darmstadt, FGee, Prof. Hegger TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik (IGS), Prof. Dr. Fisch TU Darmstadt, FG Tragwerksentwicklung, Prof. Dr. Tichelmann HHS Planer und Architekten AG 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 35 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 36

Lösungsansätze Lösungsansätze Berlin Wohnlichkeit Elektro-Mobilität Baugeschwindigkeit Plus-Energie suburban Funktionale, räumliche Gestaltung Energiekonzept Wirtschaftlichkeit Dauerhaftigkeit Rückbaubarkeit Öffentlichkeitswirksam Präsentationsplattform Nachhaltigkeit Berlin suburban b Wohnlichkeit Funktionale, räumliche Gestaltung Energiekonzept Elektro-Mobilität Plus-Energie Dauerhaftigkeit Wirtschaftlichkeit Nachhaltigkeit Baugeschwindigkeit Rückbaubarkeit Öffentlichkeitswirksam Präsentationsplattform 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 37 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 38 Lösungsansätze Erste Varianten Berlin suburban b Wohnlichkeit Funktionale, räumliche Gestaltung Energiekonzept Elektro-Mobilität Plus-Energie Dauerhaftigkeit Wirtschaftlichkeit Nachhaltigkeit Baugeschwindigkeit Rückbaubarkeit Öffentlichkeitswirksam Präsentationsplattform 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 39 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 40

Erfahrungen aus dem surplushome Erfahrungen aus dem surplushome Nicht zuletzt kommt energieeffizienten Häusern gegenwärtig immer noch die Stellung von Prestigeobjekten zu, die sich rechnen, das Gewissen beruhigen und dabei auch noch gut aussehen. Energieeffiziente Gebäudeentwicklung beinhaltet jedoch mehr und befindet sich gerade deshalb in einer Zwickmühle, die neue Aufgaben an die Forschung stellt: Zum einen muss sie vielfältigen Nutzererwartungen entsprechen, um sich weiter zu etablieren, zum anderen einem gewandelten Verständnis der gesellschaftlichen Rolle von Bauen und Wohnen durch entsprechende Konzepte weiteren Nachdruck verleihen. Quelle: Endres, Marcel ; Fafflok, Caroline : Der Solar Decathlon interdisziplinär! 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 41 Quelle: Endres, Marcel ; Fafflok, Caroline : Der Solar Decathlon interdisziplinär! 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 42 Erfahrungen aus dem surplushome Erste Varianten Quelle: Endres, Marcel ; Fafflok, Caroline : Der Solar Decathlon interdisziplinär! 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 43 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 44

Bearbeitung Grundrissentwicklung Bearbeitung Öffnungen 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 45 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 46 Erfahrungen aus der Stadtentwicklung Erfahrungen aus dem Baubereich 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 47 Quelle: Eigene Quelle: Energie Atlas; Hegger et. al.; 2007 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 48

Gebäuderahmenbedingungen Bearbeitung Solaraktive Fassade U-Werte der Gebäudehülle: Außenwand U = 0,12 W/m² K Dach U = 0,10 W/m² K Boden an Erdreich U = 0,11 W/m² K Fenster U w = 0,70 W/m² K dreifach Wärmeschutzverglasung mit U g = 0,60 W/m² K g-wert = 0,45 [-] t-wert = 0,72 [-] außenliegender Sonnenschutz: Ost- und Westgiebel Fc = 0,25 Scheibenintegrierter Sonnenschutz im Erdgeschoss Fc = 0,30 Holzbau mit Betonkern Hohe aktive Speichermasse 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 49 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 50 Bearbeitung Energieerzeugung Bearbeitung Fassadenstudie Quelle: http://2.bp.blogspot.com/-9fiztpzz3vk/twvxssj3fsi/aaaaaaaaaew/lpio3ubdsrk/s1600/100_1212.jpg 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 51 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 52

Bearbeitung Innenraumstudie Bearbeitung Innenraumstudie 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 53 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 54 Bearbeitung Freiraumkonzept Bearbeitung Kommunikationskonzept 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 55 Quelle: Umfrage der TNS Emnid, CO 2-Gebäudereport 2007, BMVBS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 56

Bearbeitung Kommunikationskonzept Quelle: Umfrage der TNS Emnid, CO 2-Gebäudereport 2007, BMVBS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 57 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 58 Ergebnisse Ergebnis Das Haus 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 59 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 60

Ergebnis Konzept 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 61 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 62 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 63 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 64

Flexibilität Lageplan Freiraumkonzept Nutzungsneutrale Räume Intelligente Erschließung und Schaltung der Räume Möglichkeit der Vergrößerung/Verkleinerung durch modularen Aufbau Alle Räume um den Kern können unter sich neu organisiert und verschaltet werden Freie Wahl des Grundrisses je nach Standort und Nutzerbedürfnissen Raumstrukturen bildet sich durch leichten Ausbau Kernerschließung Umlauferschließung verhindert Sackgassensituationen bei öffentlichem Betrieb Klare Trennung von Öffentlichkeit und Privatheit (Sichtschutz) Übergangszonen im EG Veränderung der Bautiefe durch einachsiges Spannen der Tragkonstruktion leicht möglich Barrierefreien (Um-)Bau Barrierefreiheit im EG 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 65 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 66 Lageplan Freiraumkonzept Ansichten Schnitte 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 67 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 68

Wandaufbau Konstruktion Energiekonzept Winter 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 69 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 70 Exemplarischer Temperaturverlauf August Energiekonzept Sommer 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 71 Quelle: IGS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 72

Exemplarischer Lastgang Sommer Ladetechnik 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 73 Quelle: IGS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 74 Energiekonzept Stromumgang Stromversorgung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 75 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 76 Quelle: IGS

Kennwerte das Haus Kennwerte Referenzgebäude Quelle: IGS Quelle: IGS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 77 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 78 Energiebilanz Energiekaskade 16000 Energiebilanz im Jahresverlauf Exergie Energiemenge [kwh/m² a) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Überschuss E Mobilität Gebäudebedarf PV Ertrag 2000 Wohnen 0 Energiebedarf Energieertrag Deckung des Energiebedarfs 110 % Anteil Eigennutzung 62 % 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 79 Quelle: IGS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 80 Zeitliche Verschiebbarkeit der Last

Lebenszykluskostenberechnung Lebenszykluskostenberechnung 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 81 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 82 Primärenergie (PEI) [MJ] im Lebenszyklus Ökobilanz 900.000 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0-100.000 900.000 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 Baukörper Technik 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 83 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 84

Schlussfolgerungen Eingereichte Projekte (Auswahl) 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 85 Bild: Projekte des Wettbewerbs Plus-Energie-Haus mit Elektro-Mobilität Quelle: BMVBS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 86 Protokoll der Preisgerichtssitzung Protokoll der Preisgerichtssitzung Universität Stuttgart TU Dresden Universität der Künste Berlin Eigennutzungsgrad 50% 53% 35% 63% TU Darmstadt Pufferspeicher 40 kwh 30 kwh 7 kwh Li-Ion 25 kwh Ni-Cd Besondere technische Kritikpunkte (Auswahl) Lobende Darstellung (Auswahl) Mechanische Lüftung Mechanische Lüftung Mechanische Lüftung; knappe Interpretation des Energiekonzepts Showcase, innovativer Beitrag Prägnante Eigenständigkeit; Ortsund Lageanpassbare Fassade Umsetzung als Stadtbaustein, ökologisch positive Materialien Mechanische Lüftung Lebenszyklusberechnung Kosten Im höheren Bereich Im höheren Bereich Im unteren Bereich Im mittleren Bereich Marktfähigkeit Variante Berlin nur bedingt massenmarktfähig, Alternativen bieten gute Potenziale Potenzial für vermarktungs-fähiges Konzept Kubische Figur spricht aus Marktsicht begrenzte Käuferschicht an Gute Potenziale Universität Stuttgart TU Dresden Universität der Künste Berlin Eigennutzungsgrad 50% 53% 35% 63% TU Darmstadt Raum- und Formgebung Mechanische Lüftung geraten dabei eine Lebenszyklusberechnung Spur zu normal, [ ] Pufferspeicher 40 kwh 30 kwh 7 kwh Li-Ion 25 kwh Ni-Cd Besondere technische Kritikpunkte (Auswahl) Lobende Darstellung (Auswahl) Mechanische Lüftung Mechanische Lüftung Mechanische Lüftung; knappe Interpretation des Energiekonzepts Showcase, innovativer Beitrag Prägnante Eigenständigkeit; Ortsund Lageanpassbare Fassade Umsetzung als Stadtbaustein, ökologisch positive Materialien Kosten Im höheren Bereich Im höheren Bereich Im unteren Bereich Im mittleren Bereich Marktfähigkeit Variante Berlin nur bedingt massenmarktfähig, Alternativen bieten gute Potenziale Potenzial für vermarktungs-fähiges Konzept Kubische Figur spricht aus Marktsicht begrenzte Käuferschicht an Gute Potenziale 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 87 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 88

Plus-Energie-Haus des Bundes Perspektiven der Zukunft Bild: 1. Preis des Wettbewerbs Plus-Energie-Haus mit Elektro-Mobilität, TU Stuttgart, Quelle: BMVBS 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 89 Technologieschnittstellen Netz und Mobilität Prozessuale Entwicklung befördern, Vernetzung ermöglichen Das Verhältnis von Nischenprodukten zu Mainstream Produkten wird sich dabei wandeln. Bühne und Umsetzung Das Haus des BMVBS bietet die hervorragende Bühne für neue Technologien. Für die Umsetzung in die Praxis sind wir alle gefordert. Ebenso müssen alle Marktsegmente angesprochen werden. Die Menschen interessieren sich für die Gesamtheit aber besonders für einen eigenen Lösungsansatz Es bedarf besonders an technischen Querverweisen und einer Unterstützung bei der Suche nach Lösungsansätzen im Dschungel der Möglichkeiten. Der Markt des Bauens wie des Wohnens ist dabei eher konservativ. In einem so grundlegenden Wechsel wie er uns mit der Energiewende bevorsteht dürfen nicht gleichzeitig alle bestehenden Grundsätze umgeworfen werden. Kostenentwicklung entgegenwirken Nicht immer ist die neues Technik überhaupt notwendig (z.b. standortfeste Speichertechnik). Der Aufbau einer neuen Energieinfrastruktur muss insbesondere hohe Dauerhaftigkeitsanforderungen und langfristige Kompatibilität erfüllen. 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 90 TU Darmstadt Energy Center Energiepreis 2011 Kategorie Sonderpreis Perspektiven der Zukunft Entspricht etwa 15% des BIP 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 91 Quelle: Energie Atlas; Hegger et. al.; 2007 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 92

Perspektiven der Zukunft Perspektiven der Zukunft Examples of global emission pathways where cumulative CO 2 emissions equal 750 Gt during the time period 2010-20502050 (1 Gt C= 3.67 Gt CO 2 ). At this level, there is a 67% probability of limiting global warming to a maximum of 2 C. The graph shows that the later the peak in emissions is reached, the steeper their subsequent reduction has to be. The figure shows variants of a global emissions scenario with different peak years: 2011 (green), 2015 (blue) and 2020 (red). In order to achieve compliance with these curves, maximum annual reduction rates of 3.7 % (green), 5.3 % (blue) or 9.0 % (red) would be required (relative to 2008). (Source: German Advisory Council on Global Change; WBGU 2009). Wir! Langsame Lösung Identitätsbildung Ergebnisoffenheit Lokale Mehrwerterzeugung Ihr! Schnelle Lösung Globale Akzeptanz Thematisches Freikaufen des Einzelnen Quelle: The Copenhagen Diagnosis, 2009 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 93 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 94 Quelle: IBA Hamburg, Desertec Plus-Energie-Haus mit Elektro-Mobilität Energie-Kolloquium TU Darmstadt Energy Center Dipl.-Ing. Martin Zeumer zeumer@ee.tu-darmstadt.de 2. Mai 2011 Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 95