Energiesparen Projekte aus Städtebau und Hochbau Prof. Georg Sahner BDA E2D Studiengangsleiter des Bachelor- und Masterstudiengangs Energieeffizientes Planen und Bauen HS Augsburg Forschungsgruppe Energieeffizienz HS Augsburg gas-sahner Planungsgruppe Stuttgart-Augsburg 1
Passivhaus E2D Primärenergie-Kennwerte von Baustandards KWh/m 2 a 300 250 200 150 100 50 0 Standards Sanierung Altbau 2 KfW 60 KfW40 Standards Neubau EnEV Neubau Bestand EnEV 140% EnEV EnEV -30% EnEV -50%
Vergleich der Globalstrahlung mit dem Energieverbrauch (Hamburg) Globalstrahlung auf hamburg : 689 GWh/a = 100 % Energiebedarf Hamburgs : 83 GWh/a = 12 % der einfallenden Globalstrahlung 3
Kernenergie Solarstrahlung Erdwärme Gravitation Atomenergie nicht erneuerbar Quelle: Prof. Hegger vergangene Strahlung Kohle Erdöl Erdgas aktuelle Strahlung Globalstrahlung oberflächennahe Erdwärme Atmosphärenwärme Wind Meereswärme Meeresströmung Wellenbewegung Laufwasser Biomasseproduktion oberflächenferne Erdwärme Gezeitenenergie erneuerbar 4
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Solarstrahlung Unterbrechung der Raumkante Analyse I Bebauungsplan IST I Definition der Typologien Starke Verdichtung und Verschattung durch Reihenhäuser Abstandsfläche zu gering Anstieg der Gebäudehöhen und Dichte nach Süden Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 8
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Schaffung klarer räumlicher Kanten Solarstrahlung, Schaffung lichtdurchfluteter Innen- und Außenräume Sonderform Gartenhof haus RH flankieren die aufgelockerten Bereiche aus DH und EFH Die hohen Gebäude drehen sich nach O/W Optimierung I Bebauungsplan Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 10
Verbesserungen der Typologien um 5 8% Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 11
Optimierung der Verschattungssituation I Gegenüberstellung Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 12
Optimierung der Verschattungssituation I Gegenüberstellung Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 13
Optimierung der Verschattungssituation I Gegenüberstellung Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 14
Grundlagen I Handlungsebenen 1. Handlungsebene Bauleitplanung Einfluss Überbaubare Grundstücksflächen (BauNVO 23) Stellung baulicher Anlagen (BauGB 9 (1)) Reduzierung der Verschattung Höhe baulicher Anlagen (BauGB 18) Verkehrsflächen, Flächen ruhender Verkehr (BauGB 9(1)) Verbesserung der Kompaktheit Bauweise (BauNVO 22) Flächen für das Anpflanzen von Bäumen (BauGB 9(1)) Orientierung der Gebäude Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 15
Grundlagen I Handlungsebenen 2. Handlungsebene Städtebauliche Verträge Einfluss Städtebaulicher Vertrag (BauGB 11) Festgesetzter Energiestandard Maximale Emissionswerte der Heizungsanlagen Private Kaufverträge für kommunales Bauland BGB Maximaler Wärmedurchgangskoef -fizient einzelner Bauteile Definition der Systemgrenze Einführen eines Punktekataloges? Wärmebrückenfreie Konstruktion Nachweise und Berechnungsverfahren können vereinbart werden Nürnberg Kornburg-Nord Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 16
Heizleistungsbedarf [kw] Wärmebedarf [MWh/a] 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 Basisdaten Bedarf 0 1.736 1.322 1.115 EnEV KfW 60 KfW 40 Passivhaus 744 2.836 744 2.009 Wärmebedarf WW-Bereitung Heizwärmebedarf 744 1.442 EnEV KfW 60 KfW 40 Passivhaus 496 744 595 Heizleistung: 1.740... 500 kw 1.320 kw Wärme (Hzg+WW): 3.580... 1.340 MWh/a 2.750 MWh/a KfW 60: Basis für Untersuchung Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 17
Auswahl von Versorgungsvarianten Kriterien: Geschwindigkeit der Aufsiedlung mögliche Betreiberformen (abhängig von Größe der Versorgungseinheit) Einsetzbarkeit von Technologien Hauszeile Baufeld Bauabschnitt Gesamtgebiet 35-70 kw 100 250 kw 400 500 kw 1.320 kw Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 18
Vergleich von Versorgungsvarianten dezentral A1: Gas A2: Gas+Solaranlage A3: Pellets A4: Pellets+Solaranlage A5: Erdsonden-WP zentral / RH-Zeile B1: Pellets B2: Pellets+Solaranlage B3: Gas-BHKW zentral / Bauabschnitt C1: Pellets C2: Gas-BHKW C3: Pflanzenöl-BHKW C4: Solaranlage mit Mehrtagesspeicher Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung 19
Jahresgesamtkosten 4.000 dezentral RH-Zeile zentral (BA) 3.500 Stromerlös restl Energiekosten 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 921 251 720 Instandsetz., Wartung, Betrieb, Abrechnung Kapitalkosten 816 326 1.121 697 449 1.291 609 521 495 357 1.670 1.584 654 229 687 572 284 1.080 425 507 597 684 556 273 324 362 807 746 756 1.478 581 547 638 313 962 1.019 0 20 A1 Gas A2 Gas + Solar A3 Pellets A4 Pellets + Solar A5 Erdsonden-WP B1 Pellets B2 Pellets + Solar B3 BHKW (Erdgas) C1 Pellets C2 BHKW (Erdgas) C4 Solar MT-Sp Jahresgesamtkosten in /a pro Haus ohne MWSt., mit Planungskosten Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung
Investitionskosten für alle Energiestandards 25 dezentral RH-Zeile zentral (BA) 20 15 10 Wärmeschutz nach EnEV Wärmeschutz entspr. KfW 60 Wärmeschutz entspr. KfW 40 Passivhausstandard 5 0 A1 Gas A2 Gas + Solar A3 Pellets A4 Pellets + Solar A5 Erdsonden-WP B1 Pellets B2 Pellets + Solar B3 BHKW (Erdgas) C1 Pellets C2 BHKW (Erdgas) C4 Solar MT-Sp 21 Investitionen [T /Geb.] Kosten pro EFH ohne MWSt., mit Planung Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung
Primärenergie für alle Energiestandards 120 dezentral RH-Zeile zentral (BA) 100 80 60 22-67 -67-65 -26 31 26 23 17 30 25 21 16 29 24 21 16 27 22 18 14 30 25 22 17 34 34 31 45 42 36 34 46 53 59 58 55 58 65 71 76 84 80 77 74 88 101 99 113 40 20 0 spezif. Primärenergiebedarf in [kwh/m²ana] -20-40 Wärmeschutz nach EnEV Wärmeschutz entspr. KfW 60 Wärmeschutz entspr. KfW 40 Passivhausstandard A1 Gas A2 Gas + Solar A3 Pellets A4 Pellets + Solar A5 Erdsonden-WP B1 Pellets B2 Pellets + Solar B3 BHKW (Erdgas) C1 Pellets C2 BHKW (Erdgas) C4 Solar MT-Sp Nürnberg Kornburg-Nord Energie Pilotprojekt für eine energieeffiziente Bauleitplanung
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Bausubstanz und Werterhaltung, mangelnde Effizienz 24
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Bei einer Kommune mit 2000 Einwohner würde eine zentrale Versorgung mit erneuerbaren Energien, die vorort erzeugt und eingesetzt werden sich wirtschaftlich folgendes Bild ergeben: 1. Die Ausgaben für die Heizwärme der privaten und öffentlichen Einrichtungen belaufen sich auf ca. 2,8 Mio /a. Diese würden jedes Jahr in einer Firma vorort als Umsatz/Wertschöpfung verbleiben. KEINE Ausgaben, die unwiederbringlich abfliesen! 2. Die Investitionskosten für den Energieerzeuger und das Netz werden vorort für die Bauindustrie ausgegeben und nicht an eine Bohrinsel im Atlantik! 30
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131 kwh/m²a 84 kwh/m²a 10 % 110 kwh/m²a 70 kwh/m²a 21 kwh/m²a 14 kwh/m²a 37
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Prof. Georg Sahner BDA E2D Energetische Beratung für energieeffiziente Gebäudetypen und Infrastruktureinrichtungen (Sanierung Neubau - Passivhaus) Energieeffiziente Stadtplanung Nachhaltigkeitsanalysen DGNB LEED Green Building georg.sahner@hs-augsburg.de 40