Institut für Gebäude- und Solartechnik Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D-38106 Braunschweig www.igs.tu-bs.de Campus TU Braunschweig - Auf dem Weg zum klimaneutralen Stadtquartier - Univ. Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch 14.11.2017
Klimaneutrale Stadtquartiere Planung und Umsetzung (MNF Netzwerk) Campus TU Braunschweig Heide Wolfsburg Heide - Rüsdorfer Camp Braunschweig Frankfurt Esslingen Neue Weststadt, Esslingen Zukunftsraum Wolfsburg Durch gemeinsame Förderung von: 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 2 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus Forschungsprojekte (2010) BMBF- Wettbewerb Energieeffiziente Stadt Delitzsch, Essen, Magdeburg Stuttgart und Wolfhagen SEE Stuttgart - Stadt mit Energie-Effizienz - BMWi- Forschungsfeld EnEff Stadt 2012 EnEff Campus (Vorschlag IGS, TU Braunschweig) 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 3 www.igs.tu-bs.de
Stadtquartier statt kompletter Stadt! EnEff Campus Quartier und Teil der Stadt Weshalb Hochschul - Campus? Reallabor - Energiewende Bestand! Klares Eigentumsverhältnis! Wenn nicht dort, wo denn sonst? 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 4 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig Förderprojekt Phase II (2016 2019) Umsetzung Masterplan (Phase I) Weiterentwicklung Tools (Phase I) Anamnese + Analyse Bestandsquartiere Quartier - Simulation Umsetzung Ziele aus Phase I 04I2012 09I2015 2020 2030 2050 Masterplan Umsetzung Ende Phase 1 Start Phase 2 Monitoring Vision 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 5 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig Energetische Zielsetzung 2020 Primärenergie minus 40% (Bezug 2011) Verbesserung von Lern- und Lebensqualität Architektur Altgebäude Forum Audimax Campus TU Braunschweig Luftbild von Süden 2035 klimaneutraler Campus nahezu ausgeglichene CO 2 - Bilanz 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 6 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig Forschungs - Partner + Akteure BS ENERGY MWK Netzwerk Institute TU-BS HIS IGS GB3 Stadt BS TU BS Präsidium 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 7 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Phase I Gebäudespezifische Ermittlung Kennwerte (Flächen Nutzung EnEV- Nachweis) > 500 Mess-Stellen und Zähler nachgerüstet 15 Minutenwerte Strom- und Wärmeverbrauch Zentral aufgeschaltetes Energie-Management-System (EMS) Altgebäude Audimax TU Hochhaus Scheibe Informatikzentrum 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 8 www.igs.tu-bs.de
Ausgangssituation 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 9 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig Quartier im Stadtzentrum 200 Gebäude 400.000 m² NGF 3.600 Beschäftigte 20.000 Studierende Endenergie- Verbrauch Wärme 95 kwh/(m² NGF a) Strom 83 kwh/(m² NGF a) CO 2 - Emissionen 70 kg/(m² NGF a) 21. November 2017 Dipl.-Ing. Tanja Beier EnEff Campus TU BS Seite 10 www.igs.tu-bs.de
TU Braunschweig Endenergieverbrauch Wärme + Strom Nutzungsgruppe Forschung NF 3 nach DIN 277 Wärme Strom 600 350 [kwh/m² NGF a] 500 400 300 200 100 Bundesdurchschnitt nach BMVBS 135 kwh/m² NGF a [kwh/m² NGF a] 300 250 200 150 100 50 Bundesdurchschnitt nach BMVBS 65 kwh/m² NGF a 0 Gebäude 0 Gebäude 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 11 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig Entwicklung der Energiekosten Kosten [Euro] 10. Mio. 9 Mio. 8 Mio. 7 Mio. 6 Mio. 5 Mio. 4 Mio. 3 Mio. 2 Mio. 1 Mio. Strom Fernwärme Strompreis 2015/16 0,184 / 0,190 /kwh FW-Preis 2015/16 0,099 / 0,102 /kwh 5 % des Gesamtbudget! Stromkosten bis 2018 ca. 9 Mio. Wärmekosten bis 2018 ca. 4,7 Mio. Verdoppelung der Energiekosten in 10 Jahren! 2008 2010 2012 2014 2016 2018 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 12 www.igs.tu-bs.de
Anamnese + Analyse - Tool Energetische Sanierung Bestandsquartier Campus TU BS Klassifizierung Typisierung Typ 5 Energiekataster Baukonstruktion Baujahr Typ 01 Typ 02 2414 Gebäude 3316 Hans-Sommer-Str. 10 38106 Braunschweig Nutzung: Laborgebäude Baujahr: 1962 Fläche (NGF): 4.975m² Nutzung Typ 03 3316 Verbrauchsdaten (Wärme/Strom) Typ 04 4101 Typ 05 4201 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 13 www.igs.tu-bs.de
Gebäudeklassifizierung Anzahl der Gebäude und Gesamt-NGF der jeweiligen Baualtersklassen 40 120.000 Konstruktion / Bautyp Baujahr Anzahl 30 20 10 0 38 102.472 100.171 90.000 26 59.170 60.000 19 19 43.371 35.005 12 30.000 22.313 16.529 16.777 8 7 6 5 8.964 3 2.565 0 bis 1918 1919-1948 1949-1957 1958-1968 1969-1978 1979-1983 1984-1994 1995-2002 2003-2007 seit 2008 Nettogrundfläche [m²] Baualtersklassen nach den Regeln der Datenaufnahme von Nichtwohngebäuden gem. BMUB Nutzung (DIN 277-2) sontige Nutzflächen 4% Bildung, Unterricht, etc. 18% Lagern, Verteilen, etc. 2% Technikflächen 1% Wohnen und Aufenthalt 4% Büroarbeit 29% Experimente und Forschung 42% Endenergieverbrauch [kwh/m² NGF a] 600 500 400 300 200 100 0 Endenergieverbrauch Wärme (witterungsbereinigt) in kwh/m² NGF a NF 3 - Experimente und Forschung 135 kwh/m² NGF a (mittlerer Richtwert gem. BMVBS) 2425 2424 4251 4304 3314 3316 4269 2423 3303 3402 3403 3308 3306 4214 4264 4208 4236 4207 3304 3317 3326 3328 2415 2501 3322 1325 4244 3302 4101 2403 2411 2417 2413 2412 4245 2418 2402 1502 Gebäudenummer 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 14 www.igs.tu-bs.de
Gebäudetypologien Gebäudetyp Kategorie Bezeichnung Übertragbarkeit 4226_Verwaltung 4220 4225 4227 4228 4246 4247 4248 4301 5202 5205 4214 4204 4205 4207 4253 4255 Typ_01 bis 1918 1301_Campus Nord 1328 1404 3205 3206 4102 4111 4238 4244 4259 4303 4310 Typ_02 1919-1948 3302_Hauptgebäude 3304 4216 4245 4206 Typ_03 1949-1957 3305_Hauptgebäude 1411 2402 2418 3307 3314 3420 Typ_04 1958-1968 (Lochfassade) 3316_Hauptgebäude 2411 2414 4101 4201 4208 Typ_05 1958-1968 (Bandfassade) 3310_Verfügungsgebäude 2415 2501 3317 3324 Typ_06 1969-1978 (Bandfassade) 3401_Haus_der_Elektrotechnik 1501 2410 4103 Typ_07 1969-1978 (Bandfassade, auskragend) 2423_Pharmazie-Neubau 3404 Typ_08 1979-1983 4304_Chemie-Neubau 4264 4269 1327 Typ_09 1984-1994 3404_Rechenzentrum 1405 1407 1409 2401 2430 3401 4202 4203 4210 4217 Typ_A typische Hochschulgebäude 3306_Halle_Verbr.-Kraftm. 1406 1414 1415 1419 1420 1421 1423 1424 1502 2403 2412 2413 2417 2420 2424 2425 Typ_B Hallenbauten 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 15 www.igs.tu-bs.de
Anamnese + Analyse-Tool zur Gebäude-Sanierung AnSaGe Baujahr, Baualtersklassen Gebäudenutzung (DIN V 18599) phys. Kenndaten Gebäudehülle Flächen /Volumen NGF, BGF, V e Raumhöhen, Geschosse Nutzung DIN V 18599 Endenergieverbrauch [kwh/m²a] 165,9 60,7-16% Strom 0% Wärme 0 50 100 150 200 Investition: Amortisationszeit: Einsparung Energiekosten: Primärenergie: CO2-Emissionen: 84.800 (17 /m²) 6,7 Jahre 10.959 /a 150 MWh/a 36 tco2/a Gebäudedatenbank Modellierung Gebäude Kostendatenbank l K l L = n 2 x l K l K l L = n 2 x l K Ableitung und Berechnung Sanierungsmaßnahmen - spez. Kosten - Maßnahmenbezogen l K l K l L = n 1 x l K l L = n 1 x l K l K l L = n 2 x l K l L = n 1 x l K l K Erfassung Bestand Beleuchtung, RLT-Anlagen, PV-Potenzial ENerGO+ 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 16 www.igs.tu-bs.de
Sanierungsszenarien Zielsetzung 2020 Maßnahmen Szenario 01 (alle Einzelmaßnahmen) Szenario 02 Szenario 03 (kurzfristig umsetzbar) Gebäudehülle X - - Betriebsoptimierung RLT-Anlagen X X X Beleuchtung X X X Technische Ausstattung X X X Photovoltaik X X - BHKW X - - Flächeneffizienz X X - Nutzer X X X 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 17 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Analysierte Einzel - Maßnahmen Gebäudehülle Gebäudetechnik Techn. Ausstattung Sanierung gem. EnEV 2009 Investition: 120 Mio. (300 /m² NGF ) Kosteneinsparung: 1,6 Mio. /a Amortisationszeit: 20 a Primärenergie: - 9 % Betriebsoptimierung RLT-Anlagen Investition: 4 Mio. Kosteneinsparung: 1,2 Mio. /a Amortisationszeit: 2,5 a Primärenergie: - 16 % Kühl- / Gefrierschränke Austausch sämtlicher Altgeräte Investition: 1 Mio. Kosteneinsparung: 165.000 /a Amortisationszeit: 5 a Primärenergie: - 3 % 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 18 www.igs.tu-bs.de
Büroräume Labore EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Maßnahmen Beleuchtung Austausch Leuchtstofflampen durch LED-Lampen Verkehrsflächen Investition: 799.000 13,20 /m² Bürofläche Kosteneinsparung: 100.000 /a Amortisationszeit: 6 a Primärenergie: -1 % Investition: 1,22 Mio. 19,30 /m² Laborfläche Kosteneinsparung: 330.000 /a Amortisationszeit: 3 a Primärenergie: -5 % Investition: 550.000 6,60 /m² Verkehrsfläche Kosteneinsparung: 135.000 /a Amortisationszeit: 3 a Primärenergie: -2 % 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 19 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus: bluemap TU Braunschweig Solarisierung - Photovoltaik Dachflächenanalyse Campus gesamt PV relevante Dachflächen: 100.000 m² PV-Fläche: 20.000 m² Potenzial PV ca. 3.000 kw p Investitionskosten *1) : ca. 6 Mio. ca. 2 T /kw p Ertrag gesamt : Einsparung: ca. 2,5 GWh/a ca. 500 T /a keine Dachintegration möglich Amortisationszeit: 5 bis 12 a Primärenergie: ca. - 6 % < 850 kwh/kwp 851-925 kwh/kwp > 925 kwh/kwp * 1 ) einschl. Unterkonstruktion, Blitzschutz, Baunebenosten, 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 20 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Solarisierung PV-Anlagen Umsetzung Phase II Start Umsetzung: 2018 /19 I - 04/16 85 kw p 2410 38 kw p 3302 95 kw p 3210 bewilligt am 13.06.17 Dachflächen 9 PV-Leistung 615 kw p Investition 1,43 Mio. Förderung 50 % Amortisation: < 7 Jahre II - 11/16 32 kw p 3329 61 kw p 45 kw p 3331 3404 bewilligt am 11.09.17 Einsparung III - 04/17 165 kw p 44 kw p 49 kw p 9988 2401 2405 Strom 587 MWh/a Kosten 111.500 EUR/a Primärenergie 1.525 MWh/a CO 2 -Emission 357 t/a 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 21 www.igs.tu-bs.de
100% Sanierungs- Szenarien - 40 % Primärenergie Phase I oh. Verbesserung Gebäudehülle Zielgröße - 40 % Primärenergie 40% max. -51% -39% 9% 9% -31% Bestand 01 Gebäudehülle 02 Gebäudetechnik 03 Beleuchtung 04 techn. Ausstattung 05 Photovoltaik 06 BHKW 07 Flächeneffizienz 08 Nutzerverhalten 09 fehlende PE-Einsparung 50% 0% 134 Mio. 13 Mio. 8 Mio. Bestand Szenario 01 Szenario 02 Szenario 03 (Status 2011) alle untersuchten Einzelmaßnahmen 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 22 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Energiekosten-Budgetierung - Umsetzung Phase II 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 23 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Primärenergieverbrauch und CO 2 -Emissionen inkl. Umsetzung der Maßnahmen 9 PV-Anlagen 615 kwp 3 große RLT-Anlagen 3 Gebäude Verkehrsflächen LED-Beleuchtung Wir müssen die Umsetzung von Maßnahmen erheblich beschleunigen! 18 % Berücksichtigung Strom 100% erneuerbar 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 24 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Umsetzung Interaktive Campuskarte https://www.tubraunschweig.de/igs/forschung/eneffcampus2/interaktivecampuskarte - Dokumentation - Information - Transparenz 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 25 www.igs.tu-bs.de
Sanierung seit Einführung Energiekostenbudgetierung (1.1.2014) EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Tool für Umsetzung Doku Maßnahmen Update Bauunterhaltung GB-Management Ergänzende Identifikation über Gebäudelastgänge (ENerGO+) Integration Gebäudesteckbriefe Neubauten Errichtete + geplante Neubauten seit 2011 Übersichtskarte Kenndaten Steckbriefe 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 26 www.igs.tu-bs.de
Wie geht s weiter? 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 27 www.igs.tu-bs.de
Tool - Entwicklung Phase II + III Simulationswerkzeug Stadtquartier Simulationen Bedarfsprofile Modellierung Stadtquartier Gebäudemodelle Heizwärme Heizung Lüftung Beleuchtung & Nutzerstrom Photovoltaik-Modelle Strom Photovoltaik Bedarf Deckung Erzeuger Speicher Stromnetz Wärmenetz Gasnetz Energiebilanz CO 2 -Bilanz Normen und Richtlinien Verbrauchswerte Synthetische Profile Trinkwarmwasser 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 28 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU- Braunschweig 2020 Klimaneutrales Stadtquartier Phase III Monitoring + Qualitätssicherung 2019 2024 P2G CO 2 - Emissionen Erneuerbare Energien 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 29 www.igs.tu-bs.de
EnEff Campus TU Braunschweig 2020 Zwischen-Fazit Campus TU Braunschweig Vorreiterrolle! Werkzeuge Energieeffiziente Sanierung Stadtquartier entwickelt! Reallabor 40% PE- Einsparung in Umsetzung! Anamnese / Analyse- und Doko Tool Stadtquartier verfügbar! Simulations-Tool von Stadtquartieren in Entwicklung Integrales Konzept CO 2 - Neutrales Stadtquartier entwickelt Umsetzung 2018 2025! 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 30 www.igs.tu-bs.de
Vielen Dank Campus TU- Braunschweig auf dem Weg zur Energiewende! 21. November 2017 EnEff Campus TU BS Seite 31 www.igs.tu-bs.de