GIS-gestützte solarenergetische Bauleitplanung zur Optimierung ...
GIS-gestützte solarenergetische Bauleitplanung zur Optimierung ...
GIS-gestützte solarenergetische Bauleitplanung zur Optimierung ...
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
<strong>GIS</strong>-<strong>gestützte</strong> <strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong><br />
<strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben<br />
Dorothea Ludwig, IP SYSCON GmbH<br />
GeoNet.MRN , 27.11. in Heidelberg
Agenda<br />
SolarEnergetische <strong>Bauleitplanung</strong> für Dresden<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
SolarEnergetische <strong>Bauleitplanung</strong><br />
Untersuchungsgebiete und Projektbausteine<br />
Aktive solare Nutzung für Dresden Nickern (35.3)<br />
Passive solare Nutzung für Leubnitz-Neuostra (31)<br />
Heizwärmebedarf und Wirtschaftlichkeitsberechnungen<br />
Fazit / Ausblick<br />
2<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
SolarEnergetische<br />
<strong>Bauleitplanung</strong>
SolarEnergetische <strong>Bauleitplanung</strong>, Warum?<br />
Ziele<br />
Berücksichtigung der solaren Nutzung bereits in der Planungsphase<br />
<strong>Optimierung</strong> des Bauvorhabens hinsichtlich <strong>solarenergetische</strong>r Nutzung<br />
Senkung des Energieverbrauchs und damit Reduzierung des CO 2 -Ausstoßes<br />
Schaffung guter Bedingungen für PV-/Thermienutzung für den zukünftigen<br />
Eigentümer<br />
Möglichkeit für Kommunen, die <strong>solarenergetische</strong>n Prüfungen praktikabel<br />
anzuwenden<br />
<strong>GIS</strong>-<strong>gestützte</strong>s Verfahren <strong>zur</strong> transparenten und effizienten Umsetzung<br />
4<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Bedeutung der SolarEnergetischen<br />
<strong>Bauleitplanung</strong><br />
Für wen? Mehrwert<br />
Bedarfsträger Anwendungsfälle Mehrwert<br />
Kommunen<br />
Planungs-/<br />
Ingenieurbüros,<br />
Architekten<br />
Energieversorger,<br />
Netzbetreiber<br />
Bauherren und Bürger<br />
Banken, Handwerk<br />
Planung und<br />
Überprüfung von<br />
Neubauvorhaben<br />
Wirtschaftlichkeitsberechnungen<br />
Bereitstellung von<br />
Informationen (Web<strong>GIS</strong>,<br />
3D-Modell,<br />
E-Partizipation)<br />
Genaue und umfassende<br />
Planung für Kommunen<br />
Verstärkte Nutzung<br />
regenerativer Energien<br />
Förderung dezentraler<br />
Energieversorgung<br />
Energieeinsparung,<br />
Senkung der<br />
Energiekosten<br />
Gutes Image / gute<br />
Vermarktung,<br />
Wettbewerbsvorteile<br />
Aktiver Beitrag <strong>zur</strong><br />
Energiewende<br />
5<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Untersuchungsgebiete und<br />
Projektbausteine
SolarEnergetische <strong>Bauleitplanung</strong> Dresden<br />
Untersuchungsgebiete<br />
Dresden Nickern (35.3)<br />
Ca. 8 ha große Fläche<br />
Knapp 120 Wohneinheiten:<br />
<br />
<br />
82 Einfamilienhäuser<br />
8 Reihenhäuser<br />
Dresden Leubnitz-Neuostra (31)<br />
Ca. 17,6 ha große Fläche<br />
Ca. 150 Wohneinheiten<br />
ca. 140 Einfamilienhäuser<br />
ca. 6 Doppelhaushälften/MFH<br />
7<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
SolarEnergetische <strong>Bauleitplanung</strong> Dresden<br />
Projektbausteine<br />
Analyse aktive solare Nutzung<br />
Analyse passive solare Nutzung<br />
Aufbau Geothermiekataster<br />
Berechnung Heizwärmebedarf<br />
Wirtschaftlichkeitsberechnung für<br />
unterschiedliche<br />
Energiesystemlösungen<br />
3D-Modell der optimierten Variante<br />
Dresden Leubnitz-Neuostra<br />
Dresden Nickern<br />
8<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren
Verfahren<br />
Betrachtungsebenen<br />
Passive solare Nutzung<br />
Berechnung der Besonnung der Aufenthaltsräume<br />
(Hauptfassade)<br />
Positionierung der Gebäude zueinander<br />
Ausrichtung der Gebäude/Hauptfassade<br />
<strong>Optimierung</strong>/Empfehlung von Gehölzpflanzungen<br />
Aktive solare Nutzung<br />
Potenzialanalyse <strong>zur</strong> Nutzung von Photovoltaik/<br />
Solarthermie<br />
<strong>Optimierung</strong> der Dachform/Dachneigung<br />
<strong>Optimierung</strong>/Empfehlung von Gehölzpflanzungen<br />
10<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren<br />
Grundlagendaten/Datenaufbereitung<br />
Bebauungsplan-Entwurf / Datengrundlagen<br />
<br />
<br />
<br />
Geplante Gebäudegrundrisse<br />
/Flurstücksgrenzen<br />
Geplante/vorhandene Baumstandorte<br />
Höhenpunkte/Oberflächenmodel<br />
Modellierung der Gebäude mit dem IP 3D-<br />
Stadtmodeler<br />
<br />
<br />
<br />
Gebäudestandort / Gebäudekubus<br />
Traufhöhe / Firsthöhe<br />
Dachform / Dachneigung<br />
11<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Aktive solare Nutzung für<br />
Dresden Nickern (35.3)
Verfahren<br />
Einstrahlungsanalyse<br />
Einstrahlungsanalysen auf Dachflächen<br />
Kalibrierung über örtliche Strahlungsdaten aus<br />
Langzeitmessreihen<br />
Berechnung der direkten, diffusen und solar nutzbaren<br />
Strahlung pro Monat/Jahr/Heizperiode<br />
Berücksichtigung von Bäumen<br />
Ableitung stark verschatteter Dachteilflächen<br />
Berechnung der Einstrahlung pro geeigneter<br />
Dachteilfläche<br />
13<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren<br />
Auswertung - Aktiv für PV und Thermie-Heizung<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Jahreseinstrahlungssumme<br />
Abschattung<br />
Geeignete Dachflächengröße<br />
KW-Leistung<br />
Spezifischer Stromertrag (kWh/KW)<br />
Stromertrag pro Jahr<br />
Jahresnutzwärme<br />
(Warmwasser/Heizungsunterstützung)<br />
CO 2 -Einsparsumme pro Jahr<br />
Eignungsklasse je Einsatzbereich<br />
Anlagenkosten<br />
PV<br />
Thermie<br />
14<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren<br />
Varianten<br />
Variante 1 Variante 2<br />
15<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Variante 2 optimiert auf Solarthermie <strong>zur</strong> Heizungsunterstützung<br />
Betrachtung der Heizperiode<br />
generell steilere Dachneigungen<br />
empfehlenswert<br />
bei zunehmender Südabweichung<br />
flachere Dachneigungen<br />
günstige Dachneigungen für die<br />
Einstrahlung während der<br />
Heizperiode:<br />
<br />
<br />
<br />
50° Neigung bei Süd und<br />
einer Südabweichung bis<br />
40°<br />
40° Neigung bei einer<br />
Südabweichung von > 40<br />
bis 60°<br />
30° Neigung bei einer<br />
Südabweichung von > 60<br />
bis 80°<br />
16<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Thermie-Potenzial <strong>zur</strong> Heizungsunterstützung, Variante 2<br />
von insgesamt 120 Wohneinheiten geeignet:<br />
Eignung Anzahl der Dächer Solarmodulfläche in m²<br />
sehr gut 62 2.997<br />
gut 49 3.125<br />
bedingt 2 108<br />
Gesamt 113 6.230<br />
17<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Solarthermienutzung <strong>zur</strong> Heizungsunterstützung<br />
18<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis aktive solare Nutzung<br />
Photovoltaik-Potenzial der Variante 1<br />
Eignung<br />
Anzahl<br />
der Dachflächen<br />
Solarmodulfläche<br />
in m²<br />
kWp-<br />
Leistung<br />
Stromertrag in<br />
MWh/a (bei 15%<br />
Wirkungsgrad)<br />
CO2–Einsparung in<br />
t pro Jahr (bei 15%<br />
Wirkungsgrad)<br />
Investitionsvolumen<br />
in<br />
Mio. €<br />
sehr gut 99 5.015 717 656 281 1,15<br />
gut 18 1.066 153 130 56 0,294<br />
bedingt 2 108 15 11 5 0,02<br />
Gesamt 119 6.189 885 797 342 1,41<br />
Photovoltaik-Potenzial der Variante 2<br />
Eignung<br />
Anzahl<br />
der Dachflächen<br />
Solarmodulfläche<br />
in m²<br />
kWp-<br />
Leistung<br />
Stromertrag in<br />
MWh/a (bei 15%<br />
Wirkungsgrad)<br />
CO2–Einsparung in<br />
t pro Jahr (bei 15%<br />
Wirkungsgrad)<br />
Investitionsvolumen<br />
in<br />
Mio. €<br />
sehr gut 97 5.202 743 679 291 1,18<br />
gut 20 1.253 179 153 65 0,29<br />
bedingt 2 103 15 11 5 0,02<br />
Gesamt 119 6.558 937 843 361 1,49<br />
19<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Photovoltaiknutzung <strong>zur</strong> Stromproduktion<br />
20<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Passive solare Nutzung für<br />
Leubnitz-Neuostra (31)
Passive solare Nutzung<br />
Dresden Leubnitz-Neuostra<br />
Einstrahlungsanalysen auf Fassaden<br />
Kalibrierung über örtliche Strahlungsdaten<br />
aus Langzeitmessreihen<br />
Berechnung der Globalstrahlung in der<br />
Heizperiode auf die Fassade Höhe<br />
Fensterbänke<br />
Berücksichtigung von Bäumen<br />
22<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren<br />
Passiv-solare Gewinne auf die Hauptfassade<br />
Variante 1 Variante 2<br />
23<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Verfahren<br />
Passiv-solare Gewinne auf die Hauptfassade unter Einfluss<br />
von Bäumen<br />
Variante 1 Variante 2<br />
24<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Fassadeneinstrahlung in der Heizperiode in kWh/m²<br />
Variante 1 Variante 2<br />
25<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Passives Solarpotenzial<br />
Eignung<br />
Durchschnitt-licher<br />
solarer<br />
Gewinn in %<br />
Variante 1 Variante 2<br />
Gebäude Gebäude und Bäume Gebäude Gebäude und Bäume<br />
Anzahl<br />
Gebäud<br />
e<br />
Durchschnitt-licher<br />
solarer<br />
Gewinn in %<br />
Anzahl<br />
Gebäud<br />
e<br />
Durchschnitt-licher<br />
solarer<br />
Gewinn in %<br />
Anzahl<br />
Gebäud<br />
e<br />
Durchschnittlicher<br />
solarer<br />
Gewinn in<br />
%<br />
Sehr gut 96 59 96 21 95 77 95 20<br />
Gut 93 50 92 41 92 52 91 50<br />
Bedingt 87 21 87 36 88 29 87 56<br />
Noch ausreichend<br />
Nicht mehr<br />
ausreichend<br />
Mangelhaft<br />
Ungenügend<br />
Anzahl<br />
Gebäud<br />
e<br />
83 17 82 26 - - 82 26<br />
76 1 78 15 - - 78 4<br />
- - 73 7 - - 74 1<br />
- - 67 2 - - 69 1<br />
Gesamt 92 148 87 148 93 158 88 158<br />
26 <strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Jahresheizwärmebedarf<br />
Vergleich Variante 1 zu Variante 2<br />
Gebäude 145<br />
Einstrahlung auf<br />
Südfassade Heizperiode<br />
in kWh<br />
Summe der Fassadeneinstrahlung<br />
Heizperiode<br />
in kWh<br />
Jahresheizwärmebedarf<br />
in KWh/a<br />
Variante 1 361 896 8732<br />
Variante 2 386 931 8599<br />
Differenz 25 35 133<br />
27<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Wirtschaftlichkeitsberechnung<br />
und 3D-Modell
Wirtschaftlichkeitsberechnungen<br />
für Wärmeversorgungslösungen für jedes Gebäude<br />
Standortkonkreter Einsatz verschiedener Energiesystemlösungen:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Erdwärmepumpe<br />
Solarthermie mit Gasbrennwert nach errechneter Eignungsstufe<br />
Fernwärme<br />
BHKW<br />
Luftwärmepumpe<br />
Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Vergleich der Energiesystemlösungen<br />
über u. a. Investitionskosten, Amortisationsdauer, CO 2 -Emissionen,<br />
Primärenergiebedarf<br />
29<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Wirtschaftlichkeitsberechnung<br />
…<br />
…<br />
30<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Ergebnis<br />
Wirtschaftlichkeitsberechnung für Energiesysteme<br />
<br />
<br />
geringste Amortisationsdauer: Erdwärme gegenüber Gas mit Solarthermie<br />
geringster Primärenergiebedarf: Erdwärmepumpen<br />
geringste CO 2 -Emissionen: Gaskessel mit Solarthermieanlagen (ca. 1.400<br />
kg/a für EFH)<br />
<br />
Durch <strong>Optimierung</strong> Einsparung von Heizwärme von bis zu 130 kWh/a pro<br />
Gebäude<br />
Primärenergiebedarf in MWh/a<br />
CO 2<br />
-Emission in t/a<br />
Primärenergiebedarf in<br />
MWh/a<br />
18,0<br />
16,0<br />
14,0<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
0,0<br />
Gas + ST<br />
8,2<br />
Erdwärme<br />
5,1 5,1<br />
Luftwär me<br />
Fer nwärme<br />
0,0<br />
Holz, BHKW<br />
15,9<br />
Primärenergiebedarf in<br />
MWh/a<br />
CO2- Emission in t/a<br />
2,50<br />
1,86<br />
1,99<br />
2,00<br />
1,60<br />
1,71<br />
1,80<br />
1,50<br />
1,00<br />
0,50<br />
0,00<br />
Gas + ST<br />
Erdwärme<br />
Luftwär me<br />
Fer nwärme<br />
Holz, BHKW<br />
CO2-Emission in t/a<br />
Energieträger<br />
Energieträger<br />
31<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
3D-Visualisierung<br />
3D-Modell des Neubauvorhabens als Energiesiedlung<br />
3D-Modell <strong>zur</strong> Steigerung der Vorstellungskraft<br />
Integration von Solaranlagen abhängig von der<br />
berechneten Eignung der Dachflächen<br />
Bessere Vermarktung der Baugrundstücke<br />
Transparente Wissensvermittlung<br />
Abgabe im Google Sketchup-Format<br />
32<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Fazit / Ausblick
Fazit/ Ausblick<br />
Zeitgemäße B-Planaufstellung<br />
<strong>Optimierung</strong> des Bauvorhabens hinsichtlich <strong>solarenergetische</strong>r Nutzung<br />
Senkung des Energieverbrauchs und damit Reduzierung der Heizkosten und<br />
des CO 2 -Ausstoßes<br />
Schaffung guter Bedingungen für PV-/Thermienutzung für den zukünftigen<br />
Eigentümer (Plusenergiesiedlung)<br />
Informationsgrundlage für zukünftige Haueigentümern<br />
Imagegewinn für das Neubauvorhaben<br />
Nullenergiestandard macht <strong>solarenergetische</strong> Prüfung unbedingt notwendig<br />
Berücksichtigung der solaren Ausnutzung bereits in der Planungsphase von<br />
Neubauvorhaben bringen Mehrwerte für viele Akteure und tragen zum<br />
Klimaschutz bei<br />
34<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
Kontakt<br />
IP SYSCON GmbH<br />
Dorothea Ludwig<br />
Niederlassungsleitung Osnabrück<br />
Möserstraße 1<br />
49088 Osnabrück<br />
Telefon: +49 (0541) / 76079100<br />
Fax: +49 (0541) / 76079101<br />
E-Mail:<br />
dorothea.ludwig@ipsyscon.de<br />
www.ipsyscon.de<br />
35<br />
<strong>solarenergetische</strong> <strong>Bauleitplanung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> von Neubauvorhaben
Change language