Künftige Entwicklung der Gebäude in energetischer Hinsicht Univ.-Prof. em. Dr. Gerd Hauser FIW Wärmeschutztag 2014 5. Juni 2014, München
Entwicklung des energieeffizienten Bauens in Deutschland am Beispiel von Wohngebäuden
Altbau Plusenergiehaus Primärenergiebedarf ~ 460 < 0 Endenergiebedarf ~ 400 < 0 kwh/(m²a)
Flächenspezifischer Nutzungsgrad verschiedener erneuerbarer Energieträger Durchschnittlicher solarer Einstrahlung von 1000 kwh/(m²a), Flächenbelegung bei PV 50% flächenspezifischer Nutzungsgrad Herstellungs- / flächenspezifischer Produktionsaufwand pro Nutzungsgrad elektrisch kwh gewonnener Energie Rapsöl/Biodiesel 0,11% > 50 % Biogas 1) 0,46 % 0,17 % 25 50 % 2) Bioethanol 0,18 % 80 90 % Btl-Diesel, Ft-Diesel 0,23 % > 50 % PV-monokristallin 7 9 % 7 9 % ca. 14 20 % PV-Dünnschicht 3 5 % 3 5 % ca. 5 10 % Windkraft onshore ca. 5 % ca. 5 % ca. 2 % 1) In [Scheffer, Konrad: Vom Bioenergiedorf zur autonomen Solarenergie-Region. In: Solarzeitalter 4/2008: 23-30 ] wird ein Konzept zur Biomasse-Nutzung mit höheren (insbesondere thermisch verwertbaren) Erträgen beschrieben; 2) der Herstellungs-/Produktionsaufwand hängt bei Biogasanlagen entscheidend vom Nutzungsgrad der Abwärme ab Quelle: Lücking, R.-M. und Hauser, G.: Nachhaltige Energieversorgung von Gebäuden, TAB (40) 2009, H. 10, S. 62-66.
Definition: Plusenergiehaus / Effizienzhaus-Plus Ein Plusenergiegebäude erzeugt im Laufe eines Jahres mehr Energie (End- und Primärenergie) als es bei durchschnittlicher Nutzung zum Betrieb benötigt Nachweisstandort: Mittleres deutsches Klima gemäß EnEV Bilanzgrenze: Grundstücksgrenze, d.h. Erweiterung des Bilanzraums der EnEV (unmittelbarer räumlicher Zusammenhang mit dem Gebäude) auf das gesamte Grundstück des zu bewertenden Gebäudes ( on-site Generation ).
Plusenergiehäuser als Tankstelle für Elektro-Mobilität Praktikable Lösungen gesucht!
Netzwerk Effizienzhaus Plus
Kumulierte Endenergie Haus 3 8000 7000 6000 kwh 5000 4000 PV-Ertrag Messwert PV-Ertrag EnEV-Berechnung 3000 2000 Stromverbrauch Messwert Endenergie EnEV Berechnung (incl. Haushaltsstrom) 1000 0 M A M J J A S O N D J F Monat
Kumulierte Energiekosten für 25 Jahre Preissteigerung 3,0 % 60.000 [ /25a] 55.000 ohne PV 50.000 45.000 SW_WP PH LW_WP 40.000 mit PV 35.000 30.000 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Gebäudebaujahr Quelle: Lüking, Hauser: Plusenergiehäuser - technische und ökonomische Grundlagen. IRB-Verlag, Stuttgart, Juli 2012
Die am häufigsten verwendeten Technologien Hochdämmende Bauteile 3fach Wärmeschutzverglasung PV (+ Batterie) Wärmepumpen Lüftungsanlage mit WRG >90 % Fußbodenheizung LED Beleuchtung Klasse A ++ Geräte
Offene Fragen Hohe Gebäude
aktiv-stadthaus in Frankfurt Bauherr: ABG Frankfurt am Main Architekten: HHS Planer + Architekten AG Kassel Energiekonzept: Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen
Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Südfassade
Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Nordfassade
Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Ostfassade
Sonneneinstrahlung auf verschieden geneigte Flächen in der Westfassade
Offene Fragen Hohe Gebäude Effizienzmaßnahmen./. PV-Module
Entscheidungskriterien Behaglichkeit Werterhaltung Versorgungssicherheit Quartiersbetrachtung Ökonomie Nachhaltigkeit Definition der Wertigkeit von Energie
Wertigkeit von Energie Exergie Verfügbarkeit (zeitlich, politisch) Speicherfähigkeit Energiedichte (Flugzeuge) Wunsch nach Autarkie Bilanzgrenzenerweiterung (Graue Energie)
Energiekosten als Funktion der Jahreszeit der Tageszeit des Angebot an regenerativer Energie des Preises an der Strombörse des Wochentags Samstags kostenlos des Tarifes, der Leistung limitiert
Energiemanagementsysteme
Speichern Passive und aktive Systeme thermische Speicher: - Gebäudemasse - Wassertanks - Latentwärmespeicher (PCM) elektrische Speicher: - E-Mobil - wechselrichterintegrierter Stromspeicher chemische Speicher: - Redox-Flow-Batterien - Power to gas (Wasserstoff)
Power to gas Quelle: Lüking,R.-M. und Günther, M.
Gebäude als Energiespeicher 1,09 TWh/K 1.090.000.000 kwh/k
Gebäude der Zukunft Energieerzeuger + Energiespeicher
Idee zur Entwicklung eines innovativen Gebäudekonzeptes Projekt-/ Kooperationspartner Krieger + Schramm Bauunternehmung (Initiator und Koordinator) Prof. Hauser (Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Technische Universität München, Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH) Prof. Hartig (Earlybirds Architekten) Walter Fenster+Türen Roberts Marken & Kommunikation GmbH Dr. Friedrich (EKS-Expertin)
Ziele und Durchführung des Forschungsprojektes