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Fraunhofer IBP schafft Abhilfe mit Energiekonzept-Berater

Software unterstützt kommunale Energiewende

05.07.2013, 06:20

Screenshot des Programms
Screenshot des Programms zeigt die Bibliothek mit vorkonfigurierten Gebäudetypen. © Fraunhofer IBP

Viele Maßnahmen und Entscheidungen für eine energetische Verbesserung von Quartieren fallen in ein frühes Planungsstadium, in dem bisher keine adäquaten Planungswerkzeuge zur Verfügung standen. Die  Software "Energiekonzept-Berater für Stadtquartiere" des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP schafft Abhilfe und unterstützt Stadtplaner, Wohnbaugesellschaften, Bauträger sowie lokale Entscheidungsträger sowohl bei der Planung von neuen Stadtquartieren als auch bei der Renovierung oder beim Umbau der Energieversorgung von bereits bestehenden Stadtteilen.

Die Software fungiert als Energiekonzeptberater mit übersichtlichen spezifischen Hilfsmitteln, die einfach in der Anwendung sind und nicht zu viele Detailinformationen bei der Eingabe benötigen. Trotzdem ermöglicht das Planungstool verlässliche Aussagen zu energetischen Potenzialen von unterschiedlichen Gebäude- und Versorgungsstrategien. Das Programm wurde innerhalb der Forschungsinitiative "Energieeffiziente Stadt" EnEff:Stadt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) entwickelt.

Der entscheidende Vorteil des Energiebewertungstools ist die bedienerfreundliche Oberfläche mit der strukturierten Datenabfrage inklusive vielen Default-Werten. Das beinhaltet die Eingabe von Gebäudetypen wie beispielsweise Einfamilien- und Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Schulen, Läden,  vorkonfigurierte Werten für die Qualität von Gebäudehüllflächen in Abhängigkeit vom Gebäudealter sowie einer Auswahl der Gebäudetechnik.

In vielen Bereichen, in denen differenzierte Daten vorhanden sind, kann der Nutzer jederzeit die Werte an die realen Bedingungen anpassen und so das Ergebnis optimieren. Vier unterschiedliche Anwendungsbereiche charakterisieren die Software. So werden neben einer rechnerischen Energiebewertung eines geplanten oder bereits existierenden Stadtquartiers auch nationale und internationale Beispiele für energiesparende und ökologische Quartiere dargestellt. Der Anwender erhält Erläuterungen zu Strategien und Technologien für eine Energieverbrauchsreduzierung.

Ein weiterer Toolbereich gestattet den Vergleich eines gemessenen Energieverbrauchs mit nationalen Durchschnittswerten vergleichbarer Quartiere. Ein schneller Vergleich von unterschiedlichen Strategien im Gebäudebereich bei der dezentralen sowie zentralen Energieversorgung rundet das Programm ab.

Das Fraunhofer IBP erstellte im Rahmen des IEA ECBCS Annex 51 "Energy Efficient Communities – Case Studies and Strategic Guidance for Urban Decision Makers" der internationalen Energieagentur (IEA) mit internationalen Partnern eine englischsprachige Version. Der "District Energy Concept Adviser" beinhaltet länderspezifische Gebäudetypen, nationale Klimadaten und eine an entsprechende Länder angepasste Präsentation der Ergebnisse. Einzelne Länder bevorzugen unterschiedlichen Kennwertgrößen und priorisieren beispielsweise die Angabe in Primärenergie, die Werte der CO2-Emissionen oder nur die Endenergie.

Verantwortlich für die jeweiligen nationalen Parameter zeichnen die Teilnehmer des Expertenkreises des Annex 51. Im internationalen Tool wählt der Nutzer durch einen Klick auf eine Flagge vor dem Start der Anwendungen die nationalen Randbedingungen aus, die den Bereichen Energieverbrauchsvergleich und rechnerische Energiebewertung zugrunde liegen. In der deutschen Version werden jeweils nur die deutschen Randbedingungen in deutscher Sprache angeboten. In der internationalen Version ist die Sprache Englisch.

Um eine rasche Eingabe von Kennwerten eines Stadtquartiers von mehreren hundert Gebäuden zu ermöglichen, wurden nationale Gebäudetypen in Bibliotheken angelegt. Für jeden Gebäudetyp ist darin eine feste Geometrie, ein Nutzerprofil und U-Werte für die Gebäudehüllfläche in Abhängigkeit des Gebäudealters definiert. Die U-Werte können jederzeit vom Nutzer angepasst werden. Zusätzlich lassen sich Gebäudetechnik wie Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kühlung, Beleuchtung sowie die enthaltenen elektrischen Geräte aus einer Auswahl bestimmen.

Systeme, die auf erneuerbaren Energien beruhen, können ebenso einbezogen werden. Der Nutzer wählt die passenden Gebäudetypen für das Quartier aus und passt sie in sieben Schritten an die realen oder geplanten Gebäude an. Als Ergebnis erhält er den Energiebedarf des gesamten Stadtquartiers. Gleichartige Gebäude mit ähnlichen Kennwerten lassen sich zu einem Gebäudetyp zusammenfassen. Das gilt zum Beispiel für Mehrfamilienhäuser, die zur selben Zeit gebaut wurden und die gleiche Anlagentechnik und den gleichen Sanierungsstand aufweisen.

Als Energieversorgung lassen sich für Heizung und Kühlung sowohl zentrale Systeme wie Nah- und Fernwärme beziehungsweise Nah- und Fernkälte als auch dezentrale Systeme, das heißt Heiz- und Kühlsysteme, die in Einzelgebäuden installiert sind, modellieren. Beispiele für letztere sind verschiedene Kesselarten, Wärmepumpen, Mikro-Blockheizkraftwerke oder Splitklimageräte. Nahwärme- und Nahkältesysteme beziehen sich auf das zu bewertende Quartier und können mit unterschiedlichen Erzeugern bestückt werden. Als Energieträger stehen Heizöl, Erdgas, Fernwärme, Fernkälte, Strom, Biomasse, Biogas, solare Energie, Windenergie, Abfall, Abwärme, Umweltenergie für Abluftwärmepumpen und geothermische Energie für Erdreichwärmepumpen zur Auswahl.

Wird im Quartier erzeugter Strom ins nationale Stromnetz eingespeist, erfolgt eine Gegenrechnung mit dem End- und Primärenergiebedarf sowie den CO2-Äquivalenz-Emissionen in der Gesamtjahresbilanz. Dies ermöglich eine Bewertung, ob es sich um ein end- oder primärenergetisch neutrales Quartier handelt, oder um einen CO2-äquivalent-neutrales oder gar um ein Plusenergiequartier. Im Quartier erzeugte Wärme aus erneuerbaren Energien dient ausschließlich der Selbstnutzung und wird nur bis zur Eigennutzung angerechnet.

Weitere Details zur Anwendung des Energiekonzept-Beraters und die Möglichkeit zum kostenlosen Download sind auf der Website des BMWi-Forschungsinitiative EnEff:Stadt zu finden.
Quelle: Fraunhofer IBP / pgl

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