Willkommen Welcome Bienvenue Transformation des Gebäudeparks Schweiz: Von der Vision zur Realisation Energiezukunft von Städten und Gemeinden 26. Januar 2018 Dr. Peter Richner Stellvertretender Direktor Empa Inhalt Ausgangslage Gebäudepark Handlungsoptionen Zusammenfassung 1
Energie- und Klimaziele der Schweiz Neues Energiegesetz: Durchschnittlicher Energieverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 16% bis 2020-43% bis 2035 Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 3% bis 2020-13% bis 2035 Endenergiebedarf Schweiz 2016: 769 PJ Übrige (Prozesse etc.): 25% Gebäude: 44% (davon 73% für Raumwärme) Mobilität: 31% Analyse des schweizerischen Energieverbrauchs 2000-2016 nach Verwendungszweck, 2017, BfE 2
Raumwärme in Privathaushalten 130% 120% 110% 100% 125% 116% 108% 90% 80% 70% 60% 50% 78% 73% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Bevölkerung E Bezugsfläche m2/cap MJ/m2 GJ/cap BfE, BfS, Bafu, alle Daten witterungsbereinigt Hauptenergieträger für die Heizung von Wohngebäuden 70 60 50 Elektrizität pro Kopf: -1.7% 40 % 30 20 10 0 1990 2000 2017 Heizöl Gas Holz Elektrizität Wärmepumpen Bau- und Wohnungswesen, Bundesamt für Statistik, 2018 3
Energie- und Klimaziele der Schweiz Wärmebedarf Privathaushalte Neues Energiegesetz: Durchschnittlicher Energieverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 16% bis 2020-22% (2016) -43% bis 2035 Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 3% bis 2020-1.7% (2016) -13% bis 2035 Sowohl bezüglich Energiebedarf als auch Strombedarf ist der Gebäudebereich auf Zielkurs Energie- und Klimaziele der Schweiz Neues Energiegesetz: Durchschnittlicher Energieverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 16% bis 2020-43% bis 2035 Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 3% bis 2020-13% bis 2035 CO 2 -Gesetz: Reduktion der im Inland emittierten Treibhausgase gegenüber 1990-20% bis 2020 (-40% für Gebäudesektor) 4
Treibhausgasemissionen nach Sektoren Übrige 19% Gebäude 27% Industrie 22% Verkehr 32% Gebäude Verkehr Industrie Übrige Emissionen von Treibhausgasen nach rev. CO2-Gesetz und Kyoto Protokoll, 2015, Bafu CO 2 -Emissionen aus Raumwärme in Privathaushalten 130% 120% 110% 100% 125% 116% 108% 90% 80% 70% 60% 68% 63% 50% 40% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Bevölkerung E Bezugsfläche m2/cap kg/m2 t/cap BfE, BfS, Bafu, alle Daten witterungsbereinigt 5
Kaya-Identität Fossiler Anteil Energiemix Effizienz Wirtschaftswachstum Bevölkerungswachstum Technologie Gesellschaft Für Gebäude adaptierte Kaya-Identität 2 2 Fossiler Anteil Energiemix Effizienz Wirtschaftswachstum Bevölkerungswachstum Technologie Gesellschaft 6
2 2 CO 2 = Technologie x Gesellschaft 1.4 1.3 2016 Gesellschaft 1.2 1.1 1 0.9 +25% 2010-37% 2005 2000 0.8 0.7 Zielwert 2020-40% 0.6 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 Technologie Energie- und Klimaziele der Schweiz Wärmebedarf Privathaushalte Neues Energiegesetz: Durchschnittlicher Energieverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 16% bis 2020-22% (2016) -43% bis 2035 Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 3% bis 2020-1.7% (2016) -13% bis 2035 CO 2 -Gesetz: Reduktion der im Inland emittierten Treibhausgase gegenüber 1990-20% bis 2020 (-40% für Gebäudesektor) -21% (2000-2016) ~ -26% (1990-2016) Klimaziele werden im Gebäudebereich aufgrund gesellschaftlicher Entwicklungen nicht erreicht 7
Energie- und Klimaziele der Schweiz Wärmebedarf Privathaushalte Neues Energiegesetz: Durchschnittlicher Energieverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 16% bis 2020-22% (2016) -43% bis 2035 Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Person gegenüber 2000: - 3% bis 2020-1.7% (2016) -13% bis 2035 CO 2 -Gesetz: Reduktion der im Inland emittierten Treibhausgase gegenüber 1990-20% bis 2020 (-40% für Gebäudesektor) -21% (2000-2016) ~ -26% (1990-2016) ~-46% pro Kopf (1990-2016) Klimaziele werden im Gebäudebereich aufgrund gesellschaftlicher Entwicklungen nicht erreicht Inhalt Ausgangslage Gebäudepark Handlungsoptionen Zusammenfassung 8
Strategische Handlungsfelder Technologie Effizienzmassnahmen fortführen (Bestand erneuern oder durch Neubauten ersetzen) Gebäude mit Wohnnutzung nach Bauperiode 25 20 75.2 % des Bestandes 15 1992: erste MuKEn der Kantone % 10 5 0 vor 1919 1919-1945 1946-1960 1961-1970 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2010 2011-2016 Bau- und Wohnungswesen, Bundesamt für Statistik, 2018 9
Einbau NEST Unit Umar Tag 1 124 m 2 vorfabrizierter Wohnraum montiert Tag 2 Gebäudehülle komplett geschlossen Folgetage Innenausbau Strategische Handlungsfelder Technologie Effizienzmassnahmen fortführen (Bestand erneuern oder durch Neubauten ersetzen) Decarbonisierung der Energieversorgung von Gebäuden beschleunigen 10
Multienergie-Netze und Energy-Hubs Urban Energy Systems Lab, Empa Dezentrale Energiesysteme konvergente Netze Einfluss-Faktoren Solarstrahlung Energie-Bedarf B WP S KM Aussenklima Strommarkt Urban Energy Systems Lab, Empa 11
Dynamik - Kurzzeit Sommer PV Strom Eigennutzung zu Wärme Netzdienlichkeit, Prosumer Demand side management Speicherung Elektrisch Thermisch Tagesspeicher Regeneration Erdsonden B WP S KM Urban Energy Systems Lab, Empa Dynamik - Langzeit Winter Saisonale Speicherung Wärme Wasser Sorptionsspeicher Erdreich (Eisspeicher) Elektrisch Power to gas B WP S WP S Urban Energy Systems Lab, Empa 12
Modellierung Optimierung HUES = Holistic Urban Energy Simulation https://hues.empa.ch Modulare und erweiterbare Plattform für die Simulation von dezentralen Multi-Energie-Systemen Randbedingungen Potentiale Kosten Alle Lösungen Energieszenarien Konfigurationen Gebäudedaten Optimierung Simulation Optimale Lösungen (Pareto-Front) Traditionelle Planung Zielwert CO 2 Emissionen Energiebedarf Geschäftsmodelle Urban Energy Systems Lab, Empa Strategische Handlungsfelder Technologie Effizienzmassnahmen fortführen (Bestand erneuern oder durch Neubauten ersetzen) Decarbonisierung der Energieversorgung von Gebäuden beschleunigen Gesellschaft Verdichtung weiter fördern (kein Wachstum an Energiebezugsfläche pro Kopf) 13
Energiebezugsfläche pro Kopf 130% 125% 120% 115% 125% 116% 110% 105% 108% 100% 95% Seit 2007 praktisch konstant 90% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Bevölkerung E Bezugsfläche m2/cap Strategische Handlungsfelder Technologie Effizienzmassnahmen fortführen (Bestand erneuern oder durch Neubauten ersetzen) Decarbonisierung der Energieversorgung von Gebäuden beschleunigen Gesellschaft Verdichtung weiter fördern (kein Wachstum an Energiebezugsfläche pro Kopf) Urbane Qualität schaffen 14
Urbanes Klima Hitzewelle Zürich Juni 2017 J. Carmeliet et.al. / ETH Zürich, Empa Urbanes Klima Vermeidung der Überhitzung Städtebau Luftaustausch mit kühlerem Umland Oberflächen mit hohem Albedo Temporäre Verschattung Kühlung Vegetation (Art, Positionierung) Strahlungsmanagement Verdampfungskühlung aus porösen Materialien (Verkehrs-flächen, Gebäudehülle) 15
Zusammenfassung Dem Gebäudesektor kommt in der Energie- und Klimapolitik eine zentrale Bedeutung zu Der ökologische Fussabdruck des Gebäudeparks pro Kopf ist massiv gefallen: Energiebedarf für Wärme in Privathaushalten -22% seit 2000 CO 2 -Emissionen für Wärme in Privathaushalten -46% seit 1990 Wirtschafts- und Bevölkerungswachstums kompensieren einen signifikanten Teil des technologischen Fortschrittes Zusätzliche Anstrengungen sind notwendig: Verdichtung (insbesondere im Bestand) Vorfabrikation in Erneuerung und Neubau Dezentrale multi-energienetze zur Maximierung der lokalen Gewinnung und Nutzung erneuerbarer Energie Verbesserung des urbanen Klimas Potentiale 2 2 Substitution fossile durch erneuerbare Energieträger Isolation Gebäudetechnik Gebäudeautomation Raumqualität Bevölkerungswachstum 16
Mahatma Gandhi Die Welt hat genug für jedermanns Bedürfnisse, aber nicht für jedermanns Gier 17