Hastings Aktiv Solarhäuser BauZ de 2 - IBO

ibo.at

Hastings Aktiv Solarhäuser BauZ de 2 - IBO

.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Der Solarbeitrag für

Nullenergiegebäude

Die Ertragseite der Bilanz

Robert Hastings

Prof. emerit. Donau Uni-Krems


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Inhalt

1. Problem und Lösung

2. Solarnutzung

(Annahmen/Kommentar/Beispiele)

- Passiv

- Aktiv

- PV

3. Antrieb für Veränderungen

4. Die Zukunft


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Problem:

Steigende Nachfrage an

nicht-erneuerbarer Energie

mit

insignifikantem Zuwachs des

erneuerbaren Energiegewinns

und

voraussehbare Erschöpfung nichterneuerbarer

Energieversorgung!


Mio Tons Oil Equiv.

Steigende Nachfrage an

nicht-erneuerbarer Energie

18000

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

0

World Energy Demand Reference Scenario

1990 2006 2015 2020 2025 2030

Other_renewables

Biomass_and_waste

Hydro

Nuclear

Gas

Oil

Coal


Voraussehbare Erschöpfung nicht-erneuerbarer

Energieversorgung

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Oil (barrels)

1bbl = 137 kg or 159 l or ~ 1'600 kWh

Total world

reserves

Jan. 2010 (bbl)

World usage

Depletion date

1'175'686'472'626

986 bbl/s

22. Oct. 2047 !!!

Viborg: Depletion of non-renewable

energy sources, 22 June 2010,

www.escapers.eu


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen


Unendlich erneuerbare Energieversorgung!

Solarstrahlung

Sahara: 2'500 kWh/m²a

Wien: 1'200 kWh/m²a

Weltweiter Energiebedarf:

124 Bio kWh/a

Solarangebot 4000x Bedarf!

Depletion date: +4.5 x 10 9 Jahren


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

EU Lösung zum Problem:

beschleunigter Einsatz

erneuerbarer Energie!


AEU Ltd.

Arch., Energy & Env.

.

Das limitierte

Einsatzpotential bei

Transport und

Industrie, muss

durch Gebäude

aufgefangen werden


Coventry Grds, Brussels

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Ergänzung zur " Energy

Performance of Buildings

Directive" (2002 EPBD):

Ab 2019 müssen alle neu realisierten

Gebäude so viel Energie erzeugen, wie

sie gleichzeitig verbrauchen

("Null-Energiegebäude")

Energy - 23-04-2009 - 13:47

REF.: 20090422IPR54163


.

Weg zu "Null-Energiegebäuden"

Den Energiebedarf soweit senken, dass er

100% durch erneuerbaren Energiegewinn

gedeckt werden kann.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen


.

Weg zur "Null-Energiegebäuden"

I. Energiebedarf senken:

- Extrem gut dämmen + dichten

- Wärmerückgewinnung

- Restwärmebedarf effiz. erzeugen


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Weg zur "Null-Energiegebäuden"

II. Solargewinn maximieren

A) Passive Solargewinnung mit

gezielter Tageslichtnutzung

B) Aktive Solarsysteme

C) Gebäude-integrierte PV


A) Passive

Solargewinnung

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Konzept:

Verwertung des Solargewinns als

Licht- und Wärmequelle, mittels der

Architektur und Bauweise,

ohne großem mechanischen Aufwand

dabei gleichzeitige Vermeidung von:

- Überhitzung

- Blendung


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Direktgewinn

Die Sonneneinstrahlung durch das

Fenster wird von den Raumoberflächen

absorbiert, in der

Gebäudemasse als Wärme speichert

und nachts wieder abgestrahlt.


Bruckner AG,

AT-3920 Groß Gerungs

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Annahmen / Kommentar:

(1) eine positive Energiebilanz setzt

ein Südausrichtung voraus

- Auch Fenster mit sehr guten U-

Werten, die nach Osten bzw.

Westen ausgerichtet sind, können

ein positive Bilanz erreichen


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(2) Blendung und Ausbleichen von

Textilen/Bildern schränken die

Passivsolargewinne ein.

- Innenliegende Lamellen können

die Einstrahlung auf die Decke

lenken, dabei wird:

- das Zimmer diffus beleuchtet

- die Energie wird auf einer

größeren Fläche als Wärme

gespeichert


www.velux.at

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(3) Dachfenster sind wegen großer

Überhitzungsgefahr im Sommer

und erhöhter Wärmeverluste im

Winter benachteiligt

- Sie bieten sehr wirksame

Beleuchtung in Mittel-Europa,

bei bedecktem Himmel kommt am

meisten Licht vom Zenit

- In der Übergangssaison, ist ein

nützlicher Passivsolargewinn

möglich

- Außenliegender Sonnenschutz

leistet sommerlichen Komfort


.Das Seilerhaus in

Hamburg

"Licht-Aktivhaus"

Fensterfläche von 18

auf 36 m 2 verdoppelt!

(U alt / (U neu )

- Fenster: 2.80 / 1.10

- Wände: 0.48 / 0.16

- Dach: 0.45 / 0.40

PV (8.8kWp) 75 m 2

Kollektoren 22.5m 2

Speicher 1000 l

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(http://www.VELUX.de)

(Scheuten Solar Germany GmbH)


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Indirektgewinn

Solarwärme wird in Wänden

hinter dem Glas absorbiert und

gespeichert; damit werden die

Wärmeverluste von innen stark

gebremst.


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Bei Passivhäuser mit einer auf

sonnenarme Monate gekürzten

Heizsaison, ist die Wirksamkeit solcher

Solarwände gering.

- Solche Systeme sind vor allem

bei Sanierung einsetzbar.

- Die Solarwände tragen selber bei,

die Heizsaison zu kurzen.

- Hinten gedämmte Systeme erreichen

gute dynamische U-Werte und

benötigen keinen Sonnenschutz.


Beispiel:

MFH König,

Degersheim CH

Energiekennzahl

220 auf 36 kWh/m 2

Maßnahmen:

- Lucido® Fassade

auf der Ost-, Südund

Westseite.

- Solaranlage:

Kollektoren: 40 m 2

Speicher: 4'500 l

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Fent Solare Architektur, www.fent-solar.com


Prefabricated

solar façade

U dynamic ≈ 0 W/m 2 K

88 % Heizkostenersparnisse

150 kWh/m²a auf

20 kWh/m²a

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.

Beispiel:

Solare Fassade,

Renovation of 50

flats in Linz AT

Ingrid Domenig-Meisinger


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.

Isolierte gewinn

Wintergärten bieten eine

Raumerweiterung mit keiner oder

nur geringer Heizenergie.


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Die solare Pufferwirkung bei

hochgedämmten Gebäuden ist

bedeutungslos!

- Bei Sanierungen können

Wintergärten oder verglaste

Balkonen schwierige

Wärmebrücken abdecken.

- Wintergärten bieten eine Raumerweiterung

mit viel Licht und

Bezug zur Außenwelt, was in

kompakten, stark gedämmten, dichten

Bauten zu schätzen ist.


Wintergärten werden beheizt,

was energetisch unsinnig ist!

- Ein Wintergärten gehalten auf

Raumtemperaturen ist tatsächlich

ein Energiefresser!

- Der jährliche Energieverbrauch

einer Notheizung (Frostschutz für

Pflanzen) ist vernachlässigbar.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Beispiel:

Norwegen Tech. Universität

Sechs 4-stöckige Bürogebäude

nachträglich durch Atrien verbunden

Weniger Betriebskosten mit Atrien als

Gebäude mit Außenräumen vorher

Der Energieaufwand die Atrien auf

5-15°C zu heizen wurde durch

reduzierte Wärmeverluste der

angrenzenden Gebäudeflächen etwa

ausgeglichen


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

2. Aktive Solarsysteme

Hubert Fehr-Bigger

Architekt, Walenstadt CH


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Konzept:

Hoch-effiziente

Kollektoren + Speicher

sollen einen großen Teil

des Restwärmebedarfs für

Heizung + Warmwasser

abdecken.


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Annahmen / Kommentar:

(1) Aktive Solarsysteme können einen

wesentlichen Energieertrag auch bei

Gebäuden mit tiefstem Energiebedarf

leisten

Bei solchen Gebäuden ist:

- die Heizsaison auf sonnenarme

Monate gekürzt (Einschränkung

des Heizungsbeitrags).

- der Warmwasserbedarf etwa

gleich groß wie der Heizbedarf

und ist ganzjährig!


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(2) Kollektoren gehören auf das Dach

- Wegen der tiefen Sonnenlaufbahn

im Winter ist eine Südfassade

stärker bestrahlt als das Dach

- Schnee erhöht der Solarbeitrag

- Sommerliche Überhitzung der

Kollektorfelder ist geringer,

aber auch die Leistung ist geringer.


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(3) Ein Kollektor liefert selten im

Winter brauchbare Temperaturen

- Bodenheizung bietet eine ideale

Kombination für ein aktives Solarsystem,

dank tiefen

Vorlauftemperaturen

- Die Kombination: Solarspeicher-

Wärmepumpe ermöglicht eine

hohe Kollektor- sowie

WP-Wirkungsgrad


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.

Beispiel: Sanierung eines

EFH's in Walenstadt, CH

Hubert Fehr-Bigger

Architekt, Walenstadt CH


Strategien:

13 m 2 "drain-back" Sys.

800 L Tank

3 kW wood pellet stove

80% WRG Lüftung

Dach-, Wände- und

Kellerdeckendämmung:

220, 200 and 80 mm

Primarenergiebedarf

reduziert 80%

(230 to 47 kWh/m 2 )

Hubert Fehr-Bigger

Architekt, Walenstadt CH

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


Beispiel:

"Solar Aktivhaus"

100% solare

Energieversorgung

durch:

- 40m 2 Kollektoren

30m 3 Speicher

- 3.8 kWp PV

- U Wände 0.19 W/m 2 K

(www.ebitschenergietechnik.de)

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


Veranstaltungen:

"Solarhaus 50+"

InterSolarEurope

Sonderschau,

9-11. Jun. 2010

Neue Messe

München

Häuser mit 50+%

Solardeckung des

Heizbedarfs

www.intersolar.de

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

C) Gebäude-integrierte PV


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Konzept:

Soviel PV einbauen, damit

PV elek ≥ Σ Energieverbrauch

(Primärenergien)


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Annahmen / Kommentar:

(1) PV-Stroms gewichtet mit einem

Primärenergiefaktor von 2.35

(EU-17)

Übertrieben für einige Länder, wie

• Österreich: Jahresmix: 0.83

• Schweiz: Strom fast CO 2 neutral

- 60% Wasserkraft

- 36% Kernkraft

- 1.3% fossile Brennstoffe


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(2) PV-Einspeisevergütung > Stromverkaufspreis

für Konsumenten

Bei einem Unternehmer muss der

Einkauf (PV-Einspeisevergütung)

billiger sein als der

Verkauf (Konsumenten Strompreis)

Einspeisevergütung keine nachhaltige

Wirtschaft!

Null-Energiegebäude mit großen PV-

Investitionen werden von allen

Stromkonsumenten finanziert.

(Schweiz: Zuschlag € 0.003/kWh)


Kommentar:

Wien

Winter: Max. an

Heizbedarf (HGT),

niedrigste Energie-

Produktion

Sommer: Max.

PV- und Hydro-

Produktion, wenn

kein Heizbedarf

PV-Berechnungstool

http://re.jrc.ec.europa.eu

/pvgis/apps3/pvest.php

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(3) Nullsumme basiert auf dem Jahr,

Stromnetz dient als "Speicher"

P V E r tr a g 3 0 T ilt

700

600

500

400

300

200

100

0

Jan

PV Ertrag 4m2 (kWh) vs HGT Wien

Feb Mar

Apr

May JunJul

PV-Strom

HGT

Monat

Aug

Sep

Oct

Nov Dec


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

(4) PV-Integration in Fassaden kann

auch zur Stromproduktion beitragen

Ertrag (kWh/Monat)

600

500

400

300

200

100

0

PV Ertrag nach Ausrichtung, Wien

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Monate

Fazit: Eine PV Anlage ist teuer.

Soll optimal ausgerichtet werden

PV East

PV South

PV Opt 34º Tilt


Beispiel:

Solar Decathalon

Spain 2010

Öffentliche demo der

solare Vorteile an

Hand von 17 Häuser

6,177 kWh erzeugt

2,579 kWhgebraucht.

190,000 Besucher

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


Beispiel:

Monte-Rosa-Hütte

(2800m ü.M.)

Zermatt CH

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.

www.bearth-deplazes.ch


Beispiel:

Monte-Rosa-Hütte

PV 110m 2 16kWp

Kollektoren 156m 2

UWände 0.13 W/m2K UDach 0.11 W/m2K UFenster 1.0 W/m2K Heizbedarf:

5.7 kWh/m 2

Warmwasserbedarf:

8.3 kWh/m 2

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

www.bearthdeplazes.ch,

Velux Fenster


Beispiel:

Plusenergiebau

Cadruvi/Joos

PV 6.5 kWp

Kollektoren 6.3 m 2

UWände 0.10 W/m2K UDach 0.10 W/m2K UFenster 1.0 W/m2K Heizbedarf:

8.0 kWh/m 2

Warmwasserbedarf:

8.3 kWh/m 2

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Vincenz+Weishaupt Architekten AG,

CH 7130 Ilanz/Glion


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

3. Antrieb für Veränderungen


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Technische Entwicklungen der

Passive Solarnutzung

Fenster

Mit Vakuumglas (


EcoMeter, Landis + Gyrs

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Innen Ausbau

• Mikroencapsulated PCM in Wandbzw.

Deckenelementen integriert.

• Optimierung der passiven

Solargewinne mittels raumweiser

Temperatur- bzw. Lüftungskontrolle.

• Immer kleinere interne Lasten

(Geräte mit nur einen Bruchteil der

heutigen Anschlussleistungen).


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Technische Entwicklungen von

aktiven Systemen

Solar-Wärmepumpen:

• Nutzt Kollektortemperaturen

von -5 bis +40ºC

• Kollektorertrag steigt von

ca. 350 auf 600 kWh/m 2 a

• WP-Jahresarbeitszahl soll von

3.75 bis auf 6.75 steigen

• ca. 20 Hersteller in AT, CH, DE

Sonne Wind & Warme 6/2009


Hybrid Kollektor

- Wasserkollektor

mit Luftwärmetauscher

(20-25 m 2 )

- Speicher (1000 l)

- Eisspeicher

(320 l, entspricht

2500 l Wasser)

- Wärmepumpe

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

SOLAERA www.consolar.de


AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Technische Entwicklungen von

PV

Leistung:

"Back-contact solar cells with

conversion efficiency to 21.5%"

Module efficiency to17.4%

Ästhetik:

Module in verschieden

Mustern und Farben

SunPower, CAL, USA


DuPont Solamet® PV

metallizations enhances

efficiency

Photo: Ascent Solar.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

2020: Thin film > 30% PV Markt

Wirkungsgrad bald 15% für

kommerzielle Anwendungen

2014 Herstellungskosten $0.52 /Wp

Erwarteter Zuwachs 15-Fach

Kapazität innerhalb 2 Jahre

2nd Annual Thin Film Solar Summit Europe,

17-18 March 2010

SunPower, CAL, USA


. 4. Die Zukunft

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

USA Pavillon, Weltausstellung, Montreal 1967,.

Architekt: Buckminster Fuller,

Foto: Eberhard von Nellenburg


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

4. Die Zukunft

PV-Dächer

Ein Selbstverständlichkeit,

wie Solarthermie in Zypern heute

Dachformen entsprechend optimiert

Dachfenster häufiger

- Tageslicht

- Konvektive Kühlung

Weitere Verbreitung von thermischen

Kollektoren


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

4.Die Zukunft

Nullenergie Gebäude in Städten

• Energiebedarf für Neu- und

Altbauten massiv gesunken

• Das "Null" meist nicht innerhalb

des Grundstücks erreicht

• Extremer Engpass bei winterlicher

Stromversorgung

(Gebäudeheizung + Elektromobile)

• Die Sonne wird sehr geschätzt als

wirtschaflichte und zuverlässige

Strom-, Wärme- und Lichtquelle!


Veranstaltungen:

Nächstes

Symposium über

die Solarthermie

für Gebäude

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

.


.

AEU GmbH, CH-8304 Wallisellen

Robert.Hastings

Dipl. Architekt,

AEU GmbH

CH-8304 Wallisellen

Professor emer.

Donau Universität

AT-3500 Krems

Master of Science in

Future Buildings Solution

www.donau-uni.ac.at

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine