Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf [email protected], www.unige.ch/energie In Zusammenarbeit mit Dr. Pierre Hollmuller und Dr. Jad Khoury [PJ] Energiestrategie 2050: Gesamt Endenergie verbrauch Zielwerte und Endenergie für Heizen und Warmwasser (Ehww) 2010 • Ehww Schweiz = ~ 350 [PJ] [1] • ~ 40% der gesamten Endenergie 2050 • Zielwert ~150 [PJ] 2050 EEV NEP [1] 40% [1]: Prognos 2012: Die Energieperspektiven für die Schweiz bis 2050 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Was ist realistisch zu erreichen mit Großflächiger Umsetzung von Renovierung des Schweizer Gebäudeparks? Heutiger Fokus: Endenergieverbrauch für Heizen und Warmwasser Renovierung der Gebäudehülle (ohne eingriff in die Wärmeproduktion Technik) Schätzung der Ersparnisse versus Ziele der Energiestrategie 2050 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Fallstudie: Was ist dass realistische Einsparung Potential des Genfer Gebäudeparks Retrofit 2010 2020 2035 2050 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Qh [MJ/m2 Jahr] Fallstudie: Was ist dass realistische Einsparung Potential der Genfer Mehrfamilien Wohngebäude [1] Bevor 1945 1945-1980 Nach 1980 Focus: Bauperiode 1945-1980 Ist diese Abschätzung Realistisch? [1]: Jad Khoury 2014:Rénovation énergétique des bâtiments résidentiels collectifs: état des lieux, retours d'expérience et potentiels du parc genevois. PhD thesis. AE in mio. [m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Qh [MJ/m2 Jahr] Unterschied zwischen theoretischem und realem Einsparung potential Qh bevor Renovierung Qh nach Renovierung Qh,lim Grenzwert SIA 380/1 Theoretisches potential 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 = 𝑄ℎ_𝑏𝑒𝑣𝑜𝑟 − 𝑄ℎ,𝑙𝑖𝑚 Reale Einsparung 𝑄𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑜 = 𝑄ℎ_𝑏𝑒𝑣𝑜𝑟 − 𝑄ℎ_𝑛𝑎𝑐ℎ Detaillierte Studie von 10 Renovierung Operationen, J. Khoury, PhD 2014 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden QSNetto [MJ/m2 Jahr] Zusammenhang zwischen theoretischem und realem Einsparung potential Qh_bevor = 550 Qh,lim = 150 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 = 550 -150 = 400 𝑄𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑜 = 0.0009x4002 +017x400 = 212 → 𝑄ℎ_𝑛𝑎𝑐ℎ = 550 − 212 = 338 QSBrutto [MJ/m2 Jahr] [1]: Khoury, J., Rénovation énergétique des bâtiments résidentiels collectifs: état des lieux, retours d’expérience et potentiels du parc genevois (2014), in PhD thesis Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Qh [MJ/m2 Jahr] Fallstudie: Was ist dass realistische Einsparung Potential der Genfer Mehrfamilien Wohngebäude [1] Bevor 1945 1945-1980 Nach 1980 Das realistische Einsparung potential ist 42% des Theoretischen Potentials 𝑄𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑜 = 285 [GWh] 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 = 354 [GWh] 𝑅𝑒𝑠𝑡 = 677 - 285 392 [GWh] 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 = 241[GWh] [1] J. AE in mio. [m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Khoury, PhD 2014 Wie können wir dies auf den gesamten Schweizer Gebäudepark hochrechnen Dazu brauchen wir: • Heutigen verbrauch des Existierenden Gebäudeparks • Grenzwerte der Renovierung (Qh,lim SIA 380/1 : 2009) Realistisches Einsparung Potential (Qh Abschätzung des Potentials ) • Geschwindigkeit der Renovierung (z.b. 2% / Jahr) • Reihenfolge der Gebäude (z.b. «worst first») 2010-2050 Scenario • Annahmen über die Entwicklung des Gebäudepark Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Heutiger verbrauch des Existierenden Gebäudeparks Abschätzung durch: • Statistisches bottom-up Model • Stammdaten entnommen aus dem Gebäude und Wohnungs Register (Circa 2 Mio. Gebäude) • Kalibriert mit gemessen werten (SITG, GEAK) für verschiedene Gebäudetyps und Bauperioden (27’000 Gebäude) Schätzung der Energie Bezugs Fläche (AE), wärmebedarf für heizen (Qh) und Warmwasser (Qww) Verteilung der Qh Werte für Gebäude des selben Typs und Bauperiode {Qh} Qh Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Geschätzte Gesamtnachfrage: ~95 [TWh / Jahr] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Schätzung durch «Bottom-up» Model: GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [MJ / m2] Typ = 1 Qh = 337 [MJ/m2] AE = 4’237[m2] E = 515 [MWh] {Qh} Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Heutiger verbrauch des Existierenden Gebäudeparks, Schlussfolgerungen: • Für jedes Gebäude des GWR: geschätzten wärmebedarf Qh , Energiebezugsfläche AE , Endenergie für heizen und Warmwasser Ehww und Statistische Verteilung {𝑄ℎ } • Summe über alle Gebäude = 340 [PJ], nahe der Schätzung von Prognos Nächster Schritt: Hochrechnung des Einsparungspotential des Schweizer Gebäudeparks Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Hochrechnung des Einsparungspotential des Schweizer Gebäudeparks Gebäude und Wohnung Register[1] Schätzung Brutto Einsparungspotential • • • • • 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 = 𝑅𝑎𝑛𝑑{𝑄ℎ } − 𝑄ℎ,𝑙𝑖𝑚 Typ: Gebäude Typ AGross : Gesamtfläche NFloor : Anzahl Stockwerke Gebäudehüllzahl (Ath/AE) Qh,lim = F * K * (Qh,lim0 + Ath/AE * Qh,lim ) Circa 2 Millionen Gebäude Netto Einsparungspotential[3] Circa 2 Millionen Gebäude Gebäudes[2] Kalibrierung Geschätzter Wärmebedarf des • • 𝑄ℎ , 𝑄𝑤𝑤 , 𝐸ℎ𝑤𝑤 , AE, Verteilung {𝑄ℎ } CECB/GEAK Datenbank Gebäudehüllzahl (Ath/AE) 𝑄𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑡𝑜 = 0.0009 ∗ 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 2 + 0.17 𝑄𝑆𝐵𝑟𝑢𝑡𝑡𝑜 𝐸𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑜 = 1 𝜇 𝑄𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑡𝑜 𝐴𝐸 Circa 2 Millionen Gebäude Circa 12’000 Gebäude Netto Einsparungspotential Simulation 𝐸𝑆𝐶𝐻 = [1] GWR, Bundesamt für Statistik [2]: Schneider, S. & all. Geo-dependent heat demand model of the Swiss building stock, SBE 2016 [3]: Khoury, Jad (2014), in PhD thesis 𝐸𝑆𝑁𝑒𝑡𝑡𝑡𝑜 𝐺𝑎𝑏ä𝑢𝑑𝑒 𝑆𝑐𝑒𝑛𝑎𝑟𝑖𝑜 Netto Einsparungspotential CH Mittelwert über 1’000 Simulationen Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Entwicklung des Verbrauchs: Simulation für die Entwicklung bis 2050 [MJ/m2] Ehww bevor [MJ/m2] 2020: - 11.1 [TWh / Jahr] Ehww – QSNetto [MJ/m2] Ehww – QSBrutto [MJ/m2] 11.1 2035: - 16.1 [TWh / Jahr] 3 5 2050: - 19.1 [TWh / Jahr] 2.3 3.1 7.4 100 200 300 400 500 600 700 AE [mio. m2] 1%, 2020 1%, 2035 1%, 2050 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Entwicklung des Verbrauchs: Endenergie für Heizen und Warmwasser (HGT = SIA 2028) Vorläufige Resultate Ziele WWB: -36% NEP: -58% Erreicht Renovierung Gebäudehülle Realistisches potential: -18% Zunahme der Energiebezugsfläche 32%[1] Ehww neuer Gebäude 28 [kWh / m2] Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden [1] Prognos 2012 Schlussfolgerungen • Retrospektive Analyse von renovierten Gebäuden Zeigt Grosse Unterschiede zwischen Grenzwerte und realem Verbrauch (Performance Gap). • Renovierung der Gebäudehülle auf Qh,lim Grenzwert erlaubt uns ungefähr ein drittel der notwendigen Einsparung zu realisieren um die Ziele NEP der ES 2050 zu erreichen. Das Ziel des WWB Szenario wird zur hälfte erreicht. • Dies zeigt dass auch andere Massnamen wie Benützung von erneuerbaren Energien, wärme Produktion Systeme mit höherem Wirkungsgrad, Fernwärme Netze usw. helfen werden den Rest der Weges zurückzulegen. • Notwendigkeit die Gründe verantwortlich für den «Performance gap» besser zu Verstehen, um die Aktuellen Praktiken zu verbessern, damit sich die Effektiven Verbrauchswerte den Grenzwerten nähern. • Methodik kann beliebig verfeinert werden um folgende Parameter zu berücksichtigen: Klima Wechsel und eingriff in die Wärmeproduktionstechnik. Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf [email protected], www.unige.ch/energie Forschung finanziert durch: KTI.2014.0119 Großflächige Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden
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