WORKSHOP. Helhetlige systemløsninger for framtidens lavenergiboliger med BIPV. Kristiansand Tore Wigenstad, Skanska

Transkript

1 WORKSHOP Helhetlige systemløsninger for framtidens lavenergiboliger med BIPV Kristiansand Tore Wigenstad, Skanska Skanska Teknikk Klima, Energi og Bygningsfysikk

2 Hvilke løsninger finnes for å dekke energibehovet i framtidens lavenergiboliger? Hvordan vurdere andel BIPV versus andre tilgjengelig energistrømmer? Hvordan utveksle/sammenstille ulike løsninger for optimalt samspill? Skanska Teknikk Klima, Energi og og Bygningsfysikk. Internpresentasjon HIST

3 Hvilke løsninger finnes for å dekke energibehovet i framtidens lavenergiboliger? Løsningene henger sammen med hvilket ambisjonsnivå vi har: «Minst mulig energibruk drift» «Lavest mulig klimabelastning drift» «Lavest mulig klimabelastning over byggets levetid» «Kostnadsoptimal løsning (energi/klima) innenfor en akseptabelt totaløkonomisk ramme» Bygningsnivå Områdenivå Regionalt nivå Nasjonalt nivå Skanska Teknikk Klima, Energi og og Bygningsfysikk. Internpresentasjon HIST

4 Skanska Teknikk Klima, Energi og og Bygningsfysikk. Internpresentasjon HIST

5 SYSTEM BOUNDARY BIO Solar collector Photo Voltaic HP

6 SYSTEM BOUNDARY Electric grid Solar collector Photo Voltaic Solar collector Photo Voltaic HP HP Thermal grid

7 SYSTEM BOUNDARY WINDPOWER HYDROPOWER IMPORT EXPORT WASTE PHOTOVOLTAIC BIO Solar collector Photo Voltaic DISTRICT HEATING HP Thermal grid Electric grid SOLAR HEATING

8 WINDPOWER HYDROPOWER IMPORT EXPORT WASTE SYSTEM BOUNDARY PHOTOVOLTAIC BIO Solar collector Photo Voltaic DISTRICT HEATING HP Thermal grid Electric grid SOLAR HEATING

9

10 kwh/m2 år Energibehov ENERGIBEHOV - SMÅHUS Dagens TEK 10 Lavenergi Passivhus Elektrisk Termisk høytemperatur Termisk lavtemperatur

11 kwh/m2 år Energibehov ENERGIBEHOV - LEILIGHET Dagens TEK 10 Lavenergi 1 Passivhus Elektrisk Termisk høytemperatur Termisk lavtemperatur

12 kwh/m2 år Energibehov ENERGIBEHOV - KONTORBYGG Dagens TEK 10 Lavenergi Passivhus Elektrisk Termisk høytemperatur Termisk lavtemperatur

13 Normtall for energibehov

14 Energiforsyning Energi behov x 1 Systemvirkningsgrad = Levert energi x Utslippsfaktorer = Miljøvektet CO 2 belastning Teknisk forskrift Passivhus Energimerket Teknisk forskrift Oppvarmingsmerket. Passivhus

15 Normtall for energiforsyning Behov [kwh] System Total Tilført Utslippstall Klimabelastning systemvirkningsgrad [kwh] [kg CO2/kWh tilført] [kg CO2/kWh behov] Romoppvarming 1,0 0,81 1,23 0,160 Ventilasjon 1,0 Fjernvarme 0,90 1,11 0,130 0,144 Tappevann 1,0 0,59 1,70 0,221 Romoppvarming 1,0 0,81 1,23 0,160 Ventilasjon 1,0 El-kjel 0,90 1,11 0,130 0,144 Tappevann 1,0 0,59 1,70 0,221 Romoppvarming 1,0 2,42 0,41 0,054 Ventilasjon 1,0 L/V VP 2,63 0,38 0,130 0,049 Tappevann 1,0 1,44 0,69 0,090 Romoppvarming 1,0 3,46 0,29 0,038 Ventilasjon 1,0 V geo /V VP 3,76 0,27 0,130 0,035 Tappevann 1,0 1,80 0,56 0,072 Romoppvarming 1,0 0,57 1,75 0,018 Ventilasjon 1,0 BIO 0,63 1,58 0,010 0,016 Tappevann 1,0 0,41 2,42 0,024 Total Behov [kwh] System Tilført Utslippstall Klimabelastning systemvirkningsgrad Romkjøling 1,0 GeoKjøling 9,22 0,11 0,014 0,130 Romkjøling 1,0 L/V KM 2,21 0,45 0,059

16 Energiforsyning

17 Energiproduksjon Et viktig «prinsipp» (ZEB) er at mest mulig av lokal energiproduksjon skal komme energibehovet definert innenfor systemgrensa («nearby») til gode. Graden av (manglende) samtidig utnyttelse kan uttrykkes som «energymismatch». (Faktor: 1-0) Kan elektrisk energi og termisk energi sidestilles? ZEB sier «nei». Derfor har en i dette forskningsprogrammet lagt begrensninger i mengde termisk energi som tillates eksportert. Bla derfor ser en at i de fleste ZEB prosjekter i dag er el-produksjon via PV er framtredende. Balansepunktet mellom tiltak på bygningskropp /energiforsyning kontra tiltak for energiproduksjon, finnes (ideelt) i marginalkostnad for ytterligere reduksjon av behov for tilført energi (CO 2 ) kontra marginalkostnad for økning i energiproduksjon (CO 2 )

18 Energiproduksjon

19 Hastighet [m/s] Energiproduksjon 18 Vindhastighet siste år. Kjevik

20 Eksempel på tilnærmingsmetode: Skarpnes boligutbygging, Arendal «Nullenergiboliger» (37) Byggherre: Skanska Norge Byggeperiode: Totalt solcelleareal ca m2 Årlig strømproduksjon ca kwh 20

21 Skarpnes boligutbygging, Arendal Minimalt energibehov Skanska Teknikk Klima Energi og Bygningsfysikk. NVE dagene17-18.okt 2013

22 Beregning av strømproduksjon. Case Termisk solfanger Solcelle PH+ Elektrisk Elektrisk + Kjøling via geobrønn Varmepumpe via geobrønn Skanska Teknikk Klima Energi og Bygningsfysikk. NVE dagene17-18.okt 2013

23 Beregningsgang: Beregne energibehov. Dele opp i elektrisk og termisk energi Skanska Teknikk Klima Energi og Kilde: ZEB konferansen 2013 Bygningsfysikk. NVE dagene17-18.okt 2013

24 Beregningsgang: Løse forsyning for termisk energi. Går videre med behovsprofil termisk energi Velger forsyningssystem (her: VP og termisk sol) og beregner tilpasset leveranse fra hvert system Beregner (i dette tilfellet) elektrisk energibruk for energiforsyningssystemene Kilde: ZEB konferansen 2013 Skanska Teknikk Klima Energi og Bygningsfysikk. NVE dagene17-18.okt 2013

25 Beregningsgang: Summere tilført elektrisk energi Beregne nødvendig lokal produksjon Total electric demand Kilde: ZEB konferansen 2013 Skanska Teknikk Klima Energi og Bygningsfysikk. NVE dagene17-18.okt 2013

26 Beregningsgang: Hva gjør vi med overskuddet? PV dekker ca 68 % av momentant elektrisk energibehov Kilde: ZEB konferansen 2013

27 MWh Energiproduksjon Når vi jager mismatch-forholdet, må vi operere på (minst) timesnivå Effektuttak. El-nettet. Norge. Dimensjonerende døgn Totalt Husholdning

28 Freiburg- Tyskland Kilde: Rolf Disch SolarArchitektur

29

30 'Stad van de Zon - Nederland