bildquelle: voss, 2005 klimaneutrale stadtquartiere · 21.05.2019 | univ. -prof. dr. dipl. -ing. m....
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21.05.2019 | Univ.-Prof. Dr. Dipl.-Ing. M. Norbert Fisch | Aktivhaus Plus – Berliner Energietage| Seite 78 www.tu-braunschweig.de/igs
28.05.2019
Univ. Prof. Dr. M. Norbert FischIGS, TU Braunschweig
CEO, EGS-Plan, Stuttgart
EGS-plan Ingenieurgesellschaft für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbH
Bildquelle: Voss, 2005
Klimaneutrale StadtquartiereUrbanen Lebensraum gestalten
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Ausgangssituation – Zielsetzung
Bilanzierungsrahmen
Erste klimaneutrale Stadt-Quartiere
Ausblick
Klimaneutral bis 2050
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Ziele Klimaschutzplan 2016 (BMU)CO2- Emissionen Gebäude + Verkehr
0
2
4
6
8
10
12
14
1990 2014 2030 2050
CO2-
Emis
sion
en [t
/EW
*.a)
]
VerkehrGebäude
3
5
2,5
4,5
0,92,1
0,5< 1
Verkehr
Gebäude
15 Jahre >> Halbierung !?
Gesamt11 t CO2 / (EW a)
3 t CO2 / (EW a)
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Vorschlag: CO2 / Einwohner / a
„Nahezu“ klimaneutrale Quartiere
< 1 t CO2 / EW / a inkl. Mobilität
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Ausgangssituation – Zielsetzung
Bilanzierungsrahmen
Erste klimaneutrale Stadt-Quartiere Ausblick
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Braunschweig
Frankfurt
Esslingen
Wolfsburg
Zukunftsraum WolfsburgNeue Weststadt, Esslingen
Campus TU Braunschweig
Klimaneutrale StadtquartierePlanung und Umsetzung
Heide - Rüsdorfer Camp
Heide
Durch gemeinsame Förderung von:
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2020 CO2- Reduzierung 40% (Bezug 2011)
Verbesserung von Lern- und Lebensqualität
2030 klimaneutraler Campusnahezu ausgeglichene CO2- Bilanz
EnEff Campus TU Braunschweig Energetische Zielsetzung
Campus TU BraunschweigLuftbild von Süden
Audimax
ForumAltgebäude
Architektur
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200 Gebäude400.000 m²NGF
Endenergie- VerbrauchWärme 95 kWh/(m²NGFa)
Strom 83 kWh/(m²NGFa)
3.600 Beschäftigte20.000 Studierende
CO2- Emissionen70 kg/(m²NGFa)
Stadtquartier Campus TU BraunschweigAusgangslage
21.05.2019 | Univ.-Prof. Dr. Dipl.-Ing. M. Norbert Fisch | Aktivhaus Plus – Berliner Energietage| Seite 86 www.tu-braunschweig.de/igs
0
50
100
150
200
250
300
350
[kW
h/m
² NG
Fa]
65 kWh/m²NGFaBundesdurchschnitt nach BMVBSStrom-
Verbrauch
Gebäude
0
100
200
300
400
500
600
[kW
h/m
² NGF
a]
135 kWh/m²NGFaBundesdurchschnitt nach BMVBS
Heizenergie-Verbrauch
Gebäude
Stadtquartier Campus TU BraunschweigBestandsaufnahme
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Gebäudehülle
Sanierung gem. EnEV 2009
Investition: 120 Mio. € (300 €/m²NGF)
Amortisationszeit: 20 a
CO2- Emissionen: - 9 %
Gebäudetechnik
Betriebsoptimierung RLT-Anlagen
Investition: 4 Mio. €
Amortisationszeit: 2,5 a
CO2- Emissionen: - 16 %
Techn. Ausstattung
Kühl- / Gefrierschränke Austausch sämtlicher „Altgeräte“
Investition: 1 Mio. €
Amortisationszeit: 5 a
CO2- Emissionen: - 3 %
EnEff Campus: blueMAP TU BraunschweigAnalysierte Einzel - Maßnahmen
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Potenzial PV ca. 3.000 kWp
Amortisationszeit: 5 bis 12 a
CO2- Emissionen: - 6 %
keine Dachintegration möglich
< 850 kWh/kWp
851 - 925 kWh/kWp
> 925 kWh/kWp
EnEff Campus: blueMAP TU BraunschweigSolarisierung - Photovoltaik
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Stadtquartier Campus TU BraunschweigSzenarien Reduzierung CO2- Emissionen
Bestand
01 Gebäudehülle
02 Gebäudetechnik
03 Beleuchtung
04 techn. Ausstattung
05 Photovoltaik
06 BHKW
07 Flächeneffizienz
08 Nutzerverhalten
09 fehlende PE-Einsparung
9%
0%
50%
100%
Bestand Szenario 01 Szenario 02 Szenario 03Bestand(Status 2011)
Szenario 01alle untersuchten
Einzelmaßnahmen
Szenario 02 Szenario 03
Zielgröße - 40 % CO2-Emissionen
-39%max. -51%
-31%
9%40%
134 Mio. €
13 Mio. €
8 Mio. €
ohne SanierungGebäudehülle
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inkl. Umsetzung der Maßnahmen
9 PV-Anlagen 615 kWp, 3 große RLT-Anlagen
3 große RLT-Anlagen 3 Gebäude „Verkehrsflächen“ LED-Beleuchtung
18 %
EnEff Campus TU Braunschweig 2020Primärenergieverbrauch und CO2-Emissionen
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Stadtquartier Campus TU BraunschweigReduzierung CO2- Emissionen pro m2
360.000
370.000
380.000
390.000
400.000
410.000
420.000
430.000
440.000
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Net
togr
undf
läch
e -N
GF
[m²]
CO2-
Emis
sion
en [k
g/(m
² NG
Fa)]
Jahr
Strom Wärme Fläche
- 15 %
+ 7,5 %
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TU- Braunschweig Vorreiter Quartiers-Sanierung!
Wir schaffen unser Ziel 2020 (40%) nicht!
Wir müssen die Umsetzung von Maßnahmen erheblich beschleunigen!
Stadtquartier Campus TU Braunschweig
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Förderinitiative Energieeffiziente Stadt (2017 – 2022)die sechs Leuchtturmprojekte
„Quarree 100“ in HeideVermeidung der Abregelung EE, lokale Nutzung20 Partner
„Stadtquartier 2050 – Herausforderungen gemeinsam lösen“ in Stuttgart (Olgahospital) und ÜberlingenInnovative Gebäudelösungen verknüpft mit Sozialverträglichkeit durch Quartiersapp
„Pfaff“ ehemaliges Werksgelände in Kaiserslautern Energiewende im Quartier, Nutzung lokaler EE, denkmalgeschützten und neuen Gebäuden9 Partner
„ES-West-P2G2P“ in Esslingen am NeckarKlimaneutrales und stromnetzdienliches Stadtquartier durch sektorübergreifendes SmartGrid13 Partner
„ZED“ Null-Emissions-Quartier in Zwickau Zukunftssicheres und bezahlbares elektrisch-thermisches Verbundsystem für Wohnungen13 Partner
„ENaQ - Energetisches Nachbarschaftsquartier“ in OldenburgSektorkopplung Strom, Wärme und Elektromobilität
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Baugebiet „Neue Weststadt Esslingen“Aktueller Planungs- und Entwicklungsstand
Block A: in PlanungBlock B: fertiggestelltBlock C: im Bau, Fertigstellung 2019Block D: im Bau, Fertigstellung 2020Block E: Fertigstellung 2022HSE: Fertigstellung 2024
Bildquelle: Lehen drei, SIZ
Wohn- und Gewerbegebiet + HochschuleGesamt: ca. 105.000 m²BGF
Fortsetzung ab 2024
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C B AHochschule E D
Nahwärmenetz D, E, HSETechnikzentralen B, C
EZ
Blöcke D + E
H2 – VertriebMobilität,Industrie
Gasnetz
Blöcke B + C
Stromnetz
Elektrolyse1 MWel
H2-KWK300 kWth
Hochschule:
Green Hydrogen GmbH:
Smart GridSektorkoppelung Gebäude - Mobilität
1000 kWh
700 kWh
500 kW700 kW 400 kW
Öffl. Stromnetz
ÖPNV
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Sektor-Koppelung – Gebäude und Verkehr
Zukunfts-Tankstelle (Strom + H2)
Wasserstoff - Elektrolyse
Solarisierung (PV) Gebäudeblöcke
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EE
100 %
60 % H2
ϑ = 55-60 °C
10 -12 ct/kWh
25 %
ca. 26 ct/kWhrd. 8,5 €/kg
ϑ = 60 °C
35 %
25 %Wärme
> 60 ct/kWh
Power to Gas
Rückver-stromung
Power to Gas to PowerGreen Hydrogen
Wärme
Stromnetz
15 %Verluste(Elektrotechnik)
Gasnetz 4 - 5 ct/kWh
??
rd. 9,5 €/kg(braunen H2)!
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Stromnetz Gasnetz
Bild 1: Bär Stadelmann Stöcker ArchitektenBild 2: MVRDVBild 3: www.bine.infoBild 4: EMT Architektenpartnerschaft, StuttgartBild 5: www.milkthesun.com
Hochschule
PV
H2-Abfüllung
PV PV
Energiezentrale
Elektrolyse H2-KWK Gas-Kessel
1 MWel 300 kWth
Block E Block D
660
740
4.710
110
800
1.3502.930
440
100
860 340
230
19050
150
501.100 kWth
1500
4.250( für Elektrolyse)
Energieversorgung aus der EnergiezentraleBilanzkreis der Green Hydrogen Esslingen GmbH
(200 – 400 kg/d)
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CO2- JahresbilanzQuartier Block D, E, HSE
ca. - 664 t CO2 / aWasserstoff verdrängt Diesel 314 g CO2/kWhStrombezug 25 g CO2/kWhBiomethan 143 g CO2 /kWh
ca. – 20 bis 50 kg CO2 / m2NGF / a
Bildquelle: Lehen drei, SIZ
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ElektrolyseHydrogenics
Alkali 1 MWel in 2 x 40 ft Container
Bsp. alkali 300 kWel in 40 ft Container
Bsp. alkali 500 kWel Skid
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Planung EnergiezentraleGrundriss
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Sicherheitskonzept – NormalbetriebSchnitt AA (Elektrolyseraum)
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Block BStand Umsetzung April 2019
Bildquelle: RVI
• 132 WE (NRF 9.300 m², 85 % Wohnen)• Bilanzielle CO2-Neutralität (Wärme und Strom) über
BHKW (Biomethan, 109 kWth) und PV (248 kWp)• Stromspeicher (1.000 kWh)• Betrieb durch Polarstern (PS)
(Mieterstrommodell, Direktvermarktung)• Umsetzung eines Nutzerinterfaces für die Bewohner• Stromverbund mit Blöcken C - D
Bildquelle: RVI Webcam
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• 128 WE (NRF 9.600 m², 90 % Wohnen)• Bilanzielle CO2-Neutralität für Wärme und
Strom• BHKW (Biomethan, 80 kWth) und PV (236 kWp)
→ Betrieb durch Polarstern• Stromverbund mit Blöcken B - D
Block CStand Umsetzung April 2019
Bildquelle: RVI
Bildquelle: RVI Webcam
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• 200 WE (NRF 13.200 m², 80 % Wohnen)• Wärmeversorgung aus Energiezentrale für
Block D, E und HS Esslingen• Elektrolyseabwärme, H2.-BHKW (300 kWth) und
Gasspitzenlastkessel ( 1MW)• Stromspeicher in EZ (700 kWh)• PV (335 kWp)• Stromverbund mit Blöcken B - E
Block DStand Umsetzung April 2019
Bildquelle: RVI
Bildquelle: RVI
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Block ECrystal Rock (Entwurf MVRDV, NL)
Bildquellen: www.mvrdv.nl
ca. 12 GeschosseGewerbliche NutzungBGF ca. 7.000 m²
Architektenwettbewerb 2018Entwurfsplanung beginnt Fertigstellung bis 2021 vorgesehen
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HSEStand April 2019
Quelle: Bär | Stadelmann | Stöcker Architekten
Grundstücksfläche 17.600 m²Gebäudehöhe 5 GeschosseNutzfläche 19.500 m²
Hochschule: Aula, Bibliothek, Rechenzentrum, Verwaltung, Fakultäten (BWL, IT, SAGP, GS)Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (SSDL): Büro- und UnterrichtsräumeStudierendenwerk: Studierendenberatung, Mensa (Küche auch für HS Stadtmitte)
1.800 Studierende160 Referendare330 Mitarbeiter
Baubeginn Hochschule ab 2021
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H2-Vermarktung
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H2-Nutzungspfade Leitungsgebundene Versorgung, Tankstelle und Trailerabfüllung
Technikzentrale C
Technikzentrale D
Nahwärme
H2-Abfüllung/Tankstelle
Energiezentrale mit Elektrolyse, H2-KWK/ Zentraler Batteriespeicher
H2-Leitung (ca. 200 m, 30 bar)
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Trailer-Abfüllstation + SpeicherinhaltAnsichten und Energieinhalt
Energiepark Mainz
Standardtrailer:
200 bar Röhrenspeicher440 kg H2 = 15 MWh
Trailer mit Kohlefaserverbundtanks:
500 bar1.100 kg H2 = 37 MWh
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H2-Tankstellemöglicher Standort anstelle Erdgastankstelle SWE
Pforte SWE-Gelände
Angestrebte Abnahmemenge:bis 50-100 kg/d (Perspektive 2020-2022)
ZSW-Tankstelle Ulm
21.05.2019 | Univ.-Prof. Dr. Dipl.-Ing. M. Norbert Fisch | Aktivhaus Plus – Berliner Energietage| Seite 112 www.tu-braunschweig.de/igs
Ausgangssituation – Zielsetzung
Bilanzierungsrahmen
Erste klimaneutrale Stadt-Quartiere
Ausblick - Handlungsempfehlungen
21.05.2019 | Univ.-Prof. Dr. Dipl.-Ing. M. Norbert Fisch | Aktivhaus Plus – Berliner Energietage| Seite 113 www.tu-braunschweig.de/igs
Ausblick - Handlungsempfehlungen
Erreichung CO2-Ziele im Gebäudebereich
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CO2- Label für Gebäude / Quartiere einführen!
Erreichung CO2-Ziele im Gebäudebereich
Realisierte CO2- Einsparungen belohnen / fördern!
Einführung CO2- Bepreisung (€ / t CO2)auf fossile Brennstoffe zur Wärmeerzeugung!
Empfehlungen
Strompreise sollten sinken
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Rechteinhaberin erfolgen. © 2019 Referent(in) / Veranstalter(in)
+ + +
Die Leitveranstaltung der Energiewende in Deutschland fand 2019
vom 20. bis zum 22. Mai im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt.
Weitere Informationen und viele Vortragsunterlagen zu über 390 Vorträgen
aus 58 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner ENERGIETAGE 2019 finden Sie unter
www.energietage.de
Ein Vortrag im Rahmen der