GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?

GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf
[email protected], www.unige.ch/energie
In Zusammenarbeit mit Dr. Pierre Hollmuller
Energieverbrauch der Schweizer Gebäude?
Genaue Antwort
W ieviel
Wo
Eine Vollständige GIS-Datenbank für gelieferte Energie im
Gebäude
Abschätzung (SCCER FEEB&D)
Heutiger Focus: Wärmebedarf für Heizen und Warmwasser
Wann
Noch viel Komplexer: Strombedarf
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wieviel?
=
~ 92 [TWh]
Schätzung dank nationaler Energiestatistik[1]
Catenazzi. 2014. “Analyse Des Schweizerischen Energieverbrauchs 2000 - 2013
Nach Verwendungszwecken”. Bundesamt für Energie Bern
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
60 [m]
140 [m]
[1]: A. Kemmler, A. Piégsa, A. Ley, P. Wüthrich, M. Keller, M. Jakob, and G.
Wärmebedarf: Wieviel?
~ 92 [TWh]
~ 66% Fossile Energie
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo?
Teilweise verfügbar:
•
•
•
•
SITG Genf
GEAK
Basel Stadt
MEU
Schweizweit?
Extrapolationsverfahren basierend auf einer repräsentativen Stichprobe von gemessenem Verbrauch
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo? Schätzung durch «Bottom-up» Modell
Gebäude- und Wohnungsregister[1]
•
•
•
•
•
•
•
EGID : Eidgenössischer Gebäude ID
Typ: Gebäudetyp
Alter: Gebäudealter
AGross : Gesamtfläche
ADwelling : Wohnungsoberfläche
(x,y): Koordinaten
Hauptenergieträger
Beheizte Oberfläche (AE)
AE Modell bedingt durch
• Typ: Gebäudetyp
• AGross
• ADwelling
Geschätzter Wärmebedarf des
Gebäudes
𝐸 = AE 𝑥 𝐸ℎ𝑤𝑤
Circa 2 Millionen Gebäude
Kalibrierung
•
SITG IDC Datenbank
•
CECB/GEAK Datenbank
Wärmebedarf per m2
Geschätzter Wärmebedarf
eines Pixels
Ehww bedingt durch
• Typ: Gebäudetyp
• Alter : Gebäudealter
•
Summe aller Gebäude eines Pixels
•
Fehlerabschätzung
Circa 27’000 Gebäude
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
[1] GWR, Bundesamt für Statistik
AE Schätzung: Beispiel für ein kollektives Wohngebäude
AE
AE
Kalibrierung SITG IDC
a=0.89 R2=0.97 n=5103
a=1.28 R2=0.95 n=4591
Gebäude und Wohnung Register
Kanton
BS
EGID
111111111
Adresse
Musterstr. 1
Typ
Collective residential
Const. Periode
1919-1945
Gesamtfläche
740
Wohnungs Oberfläche 492
GKODX
610205
GKODY
267341
Hauptenergieträger Fernwärme
Gesamtfläche
Beheizte Oberfläche
Steigung der linearen Regression 1
Steigung der linearen Regression 2
Beheizte Oberfläche 1 = 0.89 x 740
Beheizte Oberfläche 2 = 492 x 1.28
Schätzung der Beheizten Oberfläche
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wohnungs Oberfläche
0.89
1.28
658.9
627.5
658.9
Wärmebedarfs Schätzung: Beispiel für ein kollektives Wohngebäude
Gebäude und Wohnung Register
GDEKT
BS
EGID
111111111
Adresse
Musterstr. 1
Typ
Collective residential
Bau Periode
1919-1945
Gesamtfläche
740
Wohnungs Oberfläche 492
GKODX
610205
GKODY
267341
Hauptenergieträger Fernwärme
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
Kalibrierung GEAK
Qww (SIA 380/1)
Qhww = Qh + Qww = 357.2 + 75 =
Ehww = Qhww x 1/Nu
E [MJ / Jahr] = Ehww x AE = 451.9 x 658.9 =
150-
100-
Wärmebedarf
Qh (HGT GE)
Heizgradtage (GE)
Heizgradtage (BS)
Klimakorrektur = 2932.3/2863
Qh (BS) = 348.8 x 1.024 =
200-
97
2863
2932
1
99
[kWh/m2]
[K Tag]
[K Tag]
500-
[kWh/m2]
2
21 [kWh/m ]
2
120 [kWh/m ]
2
126 [kWh/m ]
82'705 [kWh]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Analoge Modelle für andere Arten von Gebäuden
100-
500-
150-
100-
200-
150-
100-
50-
50-
0-
0-
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
150-
200-
Mischnutzung
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
200-
Einfamilienwohngebäude
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
Kollektives Wohngebäude
Industriegebäude
Hotels ….
200-
150-
100-
500-
Wärmebedarfs Schätzung: Pixel
Summe der Schätzungen für
jedes Gebäude
AE
Qh (HGT GE) [kWh/m2]
Konfidenzintervall bezogen auf die Streuung der Kalibrierung
a=0.89 R2=0.97 n=5103
200-
150-
100-
500-
Gesamtfläche
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wie genau ist die Abschätzung ?
• Wesentliche Fehler für einzelne Gebäude
𝒪(1
• Über- und Unterschätzung können sich
gegenseitig aufheben
• Zentraler Grenzwertsatz
 Err = 𝒪(1/ 𝑁𝑏. 𝑏𝑢𝑖𝑙𝑑𝑖𝑛𝑔𝑠)
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
𝑁𝑏. 𝑏𝑢𝑖𝑙𝑑𝑖𝑛𝑔𝑠
Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
Geschätzte Gesamtnachfrage: 94 [TWh / Jahr]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
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Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz
Wärmedichte [kWh / m2]
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
GIS Gebäudeenergie Datenbank mit geschätztem Verbrauch: Schlussfolgerungen
W ieviel
Wärmebedarf: Statistische Extrapolation
Wo
Flexibel und einfach
Gute Übereinstimmung mit nationaler Statistik, aber gute Genauigkeit nur
für Aggregate mit vielen Gebäuden
Stündliche Temperaturdaten
Wann
Wärmeträgheit des Gebäudes
Solargewinne
GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf
[email protected], www.unige.ch/energie
Forschung finanziert durch: KTI.2014.0119
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