Versorgungskonzepte für die Energiewende Beispiele für Neubau und Bestandssanierung Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff Ostfalia-Hochschule Wolfenbüttel 28. Berliner Gesundheitstechnische Tagung Berlin - 21. Oktober 2016 1 Ergebnisse zu Versorgungskonzepten aus Projekten von 1991 2016 Gliederung 1. Vier Praxisbeispiele zu Quartieren, Mehr- und Einfamilienhäusern 2. Energieanalyse aus dem Verbrauch - Messung anstelle Berechnung 3. Endenergien, CO2-Emissionen und Wirtschaftlichkeit als Maßstäbe 4. Vorschläge für ein zukünftiges Gebäudeenergiegesetz 2
Entwicklung weltweit (Anteil D: ca. 2,4%) 14 000 Giga Tonnen CO2 als Äquivalent fossiler Energieträger (ca. 90%) müssen in der Erde bleiben Wünsch, M.: Zukunft der KWK und Fernwärme Kassel 06/2016 3 1. Praxisbeispiele zu Quartieren, Mehr- und Einfamilienhäusern 4
Beispiel 1: DBU-Projekt: Behindertenstiftung im Dorf Neuerkerode 5,3 ha Fehlentscheidung 1973 5,6 ha Neues Nahwärmenetz Verlust: 40 kwh/(m²a)! Teilweiser Rückbau 2017 beschlossen wirtschaftlich allein aus den vermiedenen Netzverlusten 7,9 ha 5 Seit Projektbeginn: Minus 3%/a Rückgang Endenergie Energieverbrauch für Nahwärme in Neuerkerode (Nahwärme aus Gas, Biogas, Heizöl - mit Witterungskorrektur, heizwertbezogen) 18.000.000 Heizöl Biowärme Gas 16.000.000 14.000.000 Verbrauch, in kwh/a 12.000.000 10.000.000 8.000.000 6.000.000 4.000.000 2.000.000 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Heizöl 125.812 113.352 115.385 111.593 116.039 115.334 120.200 134.633 126.856 0 0 0 0 598.287 0 Biowärme 0 0 0 0 0 0 2.311.316 2.861.1412.855.453.214.0843.475.50 3.537.26 3.830.00 4.526.00 4.879.00 Gas 15.949.8115.508.8915.446.0915.130.34 16.132.3015.644.8912.810.7912.676.9011.904.6610.848.399.908.87 11.049.68 10.198.28 7.988.32 8.297.82 6
Beispiel 2: Solare dezentrale Nahwärme Feldanlage Speyer Alter Schlachthof - BMU-Projekt: Solar Kessel 7 Beispiel: Solare Nahwärme - Macht das Sinn? 550 m² Kollektorfläche und 100 m³ Speicher mit Nahwärme für 61 Einfamilienhäuser 8
Jahresbilanz leider ein Nullsummenspiel Kollektorertrag 380 kwh/m²koll. QV,Kessel 40 MWh QN, Kollektorkreis 209 MWh QV, Speicher+ Heizzentrale 14 MWh QV,Nahwärmenetz 197 MWh QF, Kessel 715 MWh Gas- Brennwertkessel Viessmann Vitocrossal 300 CT 575 kw QK, gesamt 675 MWh QN, Nahwärmenetz 870 MWh QN, Wohnhäuser 673 MWh Kesselnutzungsgrad > 94% > 104% (Heizwertbezug) 24% regenerativer Anteil am Wärmeenergiebedarf Aber: Keine Endenergieeinsparung gegenüber dezentraler Gasbrennwerttechnik und doppelt so hohe Energiekosten 9 Beispiel 3: Mehrfamilienhäuser BMU-Projekt: Solar-Kessel Solarertrag 8 kwh/(m² a) Endenergie minus 7 kwh/(m² a) Durchschnittlicher Anlagennutzungsgrad: 70% (Brennwert) Energiebilanz, gewichteter Ø 8 Feldanlagen, ( 17.967 m², ohne Nahwärme, mit Gasbrennwertkessel) Energiekennwert, in kwh/(m²a) 120 100 80 60 40 20 0 Energiezufuhr Energieverbraucher Kollektorkreis Brennstoff Erzeuger Zentrale mit Speicher Trinkw armw asserzirkulation Trinkw armw assernutzen Raumheizung 10
Beispiel 4: Sanierung Fachwerkhaus zu Niedrigenergiehaus KfW 55 Messung: 50 kwh/(m²a) Endenergie Brennwert vorher ca. Faktor 5-6 11 2. Energieanalyse aus dem Verbrauch Messungen anstelle Berechnungen 12
Verbrauchsausweis Albertstraße 3 Fläche: 211,2 m² von bis fklima 38124 Braunschweig Personen: 2 P 01.01.12-31.12.12 1,075 Baujahr: 1900 01.01.13-31.12.13 1,013 Wohn-/Bürogebäude Modernisierung: 2008 01.01.14-31.12.14 1,327 Wärmeverbrauch Energieträger: Erdgas Werte brennwertbezogen 53,5 kwh kwh kwh/(m²a) kwh/(pa) m²a 10.776 51,0 5.388 10.944 51,8 5.472 A+ A B C D E F G H 9.273 43,9 4.637 kwh Ø Messzei t 10.331 48,9 5.166 0 250 kwh m²a Ø D m²a Ø Langzeit 11.311 53,5 5.656 Energieanalyse aus dem Verbrauch EAV Gebäude EAV Erzeuger 5,0 Messpunkte Wärme 15 Nen nle istun g Winterleistung WMZ 13,4 kw 4,5 Sommerleistung WMZ K = 97,3 % Messpunkte Gas 4,0 Winterleistung Gas 12 Sommerleistung Gas 3,5 Steigung H = 3,0 0,171 kw/k 9 Q? in = 1,024 Q? out + 0,060 kw 2,5 Steigung H = 0,167 kw/k 2,0 6 1,5 1,0 Heizgrenze 3 Grun dl eistun g 15,5 C 0,5 0,22 kw Mittelleistung Grun dle istun g 1,12 kw 0,15 kw 0,0 a = 92,9 % 0-10 -5 0 5 10 15 20 25 0 3 6 9 12 15 Außentemperatur, in C Energieabfuhr als mittlere Leistung, in kw Leistung aus Verbrauch, in kw Stromverbrauch Wasserverbrauch 99 CO 2-Emissionen für Wärme- und Stromverbrauch 1047 kwh P a A+ A B C D E F G H kwh 0 1800 kwh P a Ø D P a l P d A+ A B C D E F G H l l 0 180 P d Ø D P d Energiezufuhr als Leistung, in kw kwh kwh/(m²a) kwh/(pa) 2.150 10,2 1.075 2.045 9,7 1.023 2.086 9,9 1.043 Ø Messzei 2.094 9,9 1.047 Ø Langzeit 2.094 9,9 1.047 m³ m³/(m²a) l/(p d) 71,1 0,34 97 74,0 0,35 101 72,3 0,34 99 Ø Messzei 72,5 0,34 99 Ø Langzeit 72,5 0,34 99 kg CO2 kg CO2 Ø Langzeit 3702 17,5 1,85 a m²a 2015 t CO2 P a Energieanalyse aus dem Verbrauch Leistung aus Verbrauch, in kw 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 EAV Gebäude Steigung H = 0,167 kw/k Grun dle istun g 0,15 kw Steig ung H = 0,171 kw/k Grun dl eistun g 0,22 kw Messpunkte Wärme Winterleistung WMZ Sommerleistung WMZ Messpunkte Gas Winterleistung Gas Sommerleistung Gas Heizgrenze 15,5 C -10-5 0 5 10 15 20 25 Außentemperatur, in C Q = H G + Q TWW + Q t 13 Potenzial von Maßnahmen zur Endenergieeinsparung und CO 2 -Minderung 169 kwh/(m²a) langfristig: 60 kwh/(m²a) Einsparpotenzial Wohngebäude bis 2050 durch energetische Modernisierung: (169 60) kwh/(m²a) x 3,5 Mrd. m² = 382 TWh/a d.h. minus 64% 14
3. Endenergien, CO2-Emissionen und Wirtschaftlichkeit als zukünftige Maßstäbe für Versorgungskonzepte 15 Prognose: Wärmepumpen ersetzen Brennwerttechnik - Fernwärme etwa konstant Quelle: IWU 16
Aktuelle Studie IFB: Effizienzstandards ohne Einfluss auf die Investitionskosten HH 2009 bessere Standards als EnEV 2016 17 4. Vorschläge für ein zukünftiges Gebäudeenergiegesetz 18
Bisherige Ziele: 20 20 20 haben nicht den gewünschten Effekt erzielt Besser ersetzen durch alleiniges Ziel: CO2 Budget bis 2050 einhalten Förderung, Umwandlung (Kraftwerk), Verteilung Förderung, Raffinerie Transport Aufbereitung Transport Strom Gas, Öl, Braunkohle Holz f P = 3,0 (EnEV 02) f P = 2,4 (EnEV 14) f P = 1,8 (EnEV 16) f P = 1,1 (EnEV) f P = 0,2 (EnEV) auch KWK f P = 1,2 Hier liegt das Problem! = nicht erneuerbarer Anteil 19 23.03.2016: Seit 2009 kein Rückgang der CO2-Emissionen Ursache u.a. PE-Bewertung Fernwärme aus Kohle-HKWen 20
Verschiedene Entwicklungen in D: schwach mittel stark 21 Fazit Gasbrennwerttechnik, Wärmepumpen und Nah-/Fernwärme werden zukünftig wesentlich im Wettbewerb stehen. Einfache Systeme sind komplexen Hybridtechniken ökonomisch und ökologisch vorzuziehen Wettbewerb zwischen vorhandenen Gas- und Fernwärmenetzen führt meist zu der Empfehlung: Gasanschluss bleibt Gasanschluss und Fernwärmeanschluss bleibt Fernwärmeanschluss Neubau: Wärmepumpen (Elektro versus Power-To-Gas) versus Nah- /Fernwärme Zukünftiges Gebäudeenergiegesetz: Zielbezug auf Endenergien und CO2 Emissionen anstelle Primärenergiebezug Einzelanforderungen ersetzen das Kompensieren zwischen Hülle und Anlagentechnik Nur die Qualitätssicherung in Planung und Ausführung verbunden mit einem Erfolgsnachweis nach Inbetriebnahme durch Energieanalysen aus dem Verbrauch gewährleisten das Einhalten von Planwerten Zukünftige Dokumentation der Kenngrößen Heizwärme Trinkwarmwasser Erzeugerverluste in einem fortzuschreibenden Energieausweis 22
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diskussion? Mehr Infos: www.delta-q.de 23