energieeffizienz an hochschulen – technisch machbar, aber · pdf filestudierende (ws 12)...
Post on 13-Mar-2018
221 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Energieeffizienz an Hochschulen –technisch machbar, aber …
Klaus Vajen, Philipp Emmerich, Benedikt Biechele
Interdisziplinäres Seminar zu Ökologie und Zukunftssicherung26. Nov. 2012
Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik2 HochschullehrerInnen (Ulrike Jordan, Klaus Vajen)
ca. 20 MitarbeiterInnen + HiWis + DiplomandInnen + IdE-Abteilung + Ausgründung(Maschbau-, Elektro-, Bau-, Wirtschafts-Ings, Physik, Chemie, Mathe)
Forschungsschwerpunkte:
• Solarthermie / Thermische Energiesysteme
• Energieeffizienz in Gebäuden
Leitung:
• Masterstudiengang Regenerative Energien und Energieeffizienz
• Projektstudium Solarcampus
• EU-weit die DoktorandInnenausbildung im Bereich Solarthermie
• Fachausschuss der deutschsprachigen Hochschullehrer zu RE
• Solar World Congress in Kassel 2011
• …
2
www.solar.uni-kassel.de
Inhalt
• Hochschullandschaft aus energetischer Sicht
• Uni Kassel und Uni Marburg
• Projektstudium “solarcampus”
• Lösungsansätze
3 / 42
Hochschulen in DE (2008)
4
• rund 1 Mrd. € Energiekosten pro Jahr
– davon fast 90% bei Unis und Kliniken
• Energiekostenanteil an Gesamtausgaben 3,7% (Unis) bzw. 2,2% (Kliniken)
Quelle: eigene Auswertung, basierend auf Statistisches Bundesamt, 2011
Wärmeverbrauch Landesliegenschaften
5
Hochschulen: ca. 46 % des Wärmeverbrauchs
Quelle: Endenergieeinsparungen in Ländern und Kommunen durch Maßnahmen der Öffentlichen Hand im Kontext der EU-Energiedienstleistungsrichtlinie. Prognos AG, Berlin, 2011
TWh
Stromverbrauch Landesliegenschaften
6Quelle: Endenergieeinsparungen in Ländern und Kommunen durch Maßnahmen der Öffentlichen Hand
im Kontext der EU-Energiedienstleistungsrichtlinie. Prognos AG, Berlin, 2011
Hochschulen: ca. 60 % des Stromverbrauchs
TWh
Energieverbrauch nach Fachbereichen (DE, 2008)
7
Buchwissensch.
Ingenieurw., Physik
Chemie, Pharmazie, Biologie
Quelle: Biechele et al. (2011). Energy Saving Potential in University Buildings – „Low Hangig Fruit“, Proceedings Solar World Congress, Kassel
Infrastruktur
Inhalt
• Hochschullandschaft aus energetischer Sicht
• Uni Kassel und Uni Marburg
• Projektstudium “solarcampus”
• Lösungsansätze
8 / 42
Studierende (WS 12) 23.200 22.200
Aufteilung (WS 08)
Gebäude 120 / 375.000 m² 85 / 290.000 m²
Energieverbrauch 123.800 51.700In MWh/a
99Quelle: Emmerich et al. (2011). Carbon neutral Universities – Vision or Utopia? Proceedings Solar World Congress, Kassel
BuchIng
Med
Nat
WärmeStrom
10
Uni Kassel: Entwicklung einiger Indizes
10
+ 93%(6,3 Mio. €)
+46%
+ 3,8%+ 9%
‒ 0,9%
75%
100%
125%
150%
175%
200%
2002 2004 2006 2008 2010Jahr
Energiekosten
Gesamtbudget(inkl. Drittmittel)
Nettogrundfläche(ohne Anmietungen)
gemessenerEndenergieverbrauch
witterungsbereinigterEnergieverbrauch
Politischer Rahmen in Hessen
Seit 2007: Bauprogramm HEUREKA• Ziel: Modernisierung des Hochschulstandortes Hessen• Investitionen von rund 3 Mrd. € bis 2020
Seit 2008: Projekt CO2-neutrale Landesverwaltung• Ziel: Neutralität aller direkten CO2-Emissionen bis 2030• „Vermeidung vor Substitution vor Kompensation“
⇨ gute Voraussetzungen, könnte man meinen…
Gleichzeitig jedoch…• sehr starker Anstieg der Studierendenzahlen (seit 2007: ca. +30%),• Ausweitung der Forschung (LOEWE, Exzellenzinitiative, …)• Schuldenbremse• … 11
CO2-Minderungspotenzial Universität KasselSzenarien zur Entwicklung der energiebedingten THG-Emissionen ausgewählter Hochschulen
Veränderungen bis 2030 im Vergleich zu 2008 (kumulativ)
Quelle: Emmerich et al. (2011). Carbon neutral Universities – Vision or Utopia?Proceedings Solar World Congress, Kassel
= HEUREKA-Mittel x 2
= HEUREKA-Mittel x 2,5..3,0
Einschub: Ablauf Baumaßnahmen an hessischen Hochschulen
CO2-Minderungspotenzial Universität KasselLösungsansätze „von unten“
Quelle: H. Ackermann (2012)
Energiesparkommission
• 1988 - 2000
(14 Profs / Techn. Abteilung, Personalrat)
Vorsitz: H. Ackermann, später J. Schütt
• ca. 3 Sitzungen / Jahr
Vorschläge für Maßnahmen, Beratung Techn. Abteilung
Merkblätter, Artikel für Uni-Zeitung
• 2011: Wiederbelebungsversuch
• einige Profs / Techn. Abteilung
=> Energienutzungsverhalten Uni-Angehörige
Inhalt
• Hochschullandschaft aus energetischer Sicht
• Uni Kassel vs. Uni Marburg
• Projektstudium “solarcampus”
• Lösungsansätze
15 / 42
16
Zeitraum: Dez. 2005 – Dez. 2007
Ziel: Photovoltaik-Anlagen auf den Dächern der Uni Kassel
Beteiligte: ca. 40 Studierende aus verschiedenen Fächern,Technische Abteilung, Pressestelle, Solardach Invest, …
⇨ Ergebnisse:� drei Anlagen mit 65 kWp
� Bürgerbeteiligungsmodell: 105 Anleger, 350.000 €
Rückblick: “Strom für helle Köpfe”
16
17
Ziele:• Identifizierung, Lokalisierung und Quantifizierung von
Energieeinsparpotenzialen an der Universität Kassel
• Implementierung energie- und ressourcensparender Technologien, falls nötig ohne Einsatz universitätseigener Mittel ⇨ „Energiesparfonds“
• Unterstützung des Energiemanagementsin der Abteilung Bau, Technik, Liegenschaften
• Erarbeitung der Zahlenbasis für die Energieausweise
• Beteiligt: Profs Vajen (seit 05), Maas (seit 08), Knissel (seit 12)
• Anfinanzierung: 1 Doktorandenstelle (200 k€)
• Organisation als Lehrveranstaltung
Seit WS 07: Energieeffizienz an der Uni KS
17
18
Grundüberlegung:• Studierende arbeiten als virtuelles Ingenieurbüro für Energieeffizienz
Hauptkunde: Universität Kassel
• Analyse von Problemen
• Erarbeitung technischer und/oder sozialer Lösungsvorschläge
• Arbeitsaufwand ≤ 6 Credits / Semester
Aufgaben- und Arbeitsplan, Projektmanagement
Stundenzettel
Selbsteinschätzung der Noten
Seit WS 07: Energieeffizienz an der Uni KS
18
General project schedule
� Kickoff-Meeting:
- in second week of lecture period
- topics: objectives, tasks, group assignments
� Periodically project meetings
- single working groups about twice per month
- meetings with the whole students group twice per semester
- topics: task schedules, interim reports 19
� final reports of each working group
- topics: conclusions, recommendations
- part of the final marks
Problem: Demanding projects may take years, but students are able to participate only for one or two terms
� most important meeting each term: „handover“20
General project schedule
Einige Aktivitäten seit 2007� Grobanalysen nach Standorten und Gebäuden
21
Stromverbrauch in kWh/m²
Gebäudefläche in m²
2222
Detailanalysen für einzelne Gebäude
2323
Energieausweise für zahlreiche Gebäude
24
� Anlagentechnik Mensa � Fernwärmeanbindung Spülmaschinen� Einbindung Solaranlage � Erneuerung Kälteanlage
24
Hauptmensa
Ansaugen von Außenluft
TorCafé
Maschinensaal
Rückführung
KühlungErwärmung
Status quo:
Kühlung im HochschulrechenzentrumLüftungsanlage im Hochschulrechenzentrum
0°C 30°C 15°C
30°C30°C
25
26
Ansaugen von Außenluft
TorCafé
Maschinensaal
Rückführung
KühlungErwärmung
Soll:
Kühlung im HochschulrechenzentrumLüftungsanlage im Hochschulrechenzentrum
30°C
0°C0°C
(nicht mehr benötigt)
0°C
27
Grossverbraucher: Technikgebäude
22.159 m²
20.175 m²
6.515 m²
� ca. 20% des gesamten Energieverbrauchs der Uni KS
28
Stand-by-Verbrauch in Technikgebäuden
Lüftungsregelung
29
Elektrische Leistungsaufnahme Lüftungsanlage 31.5. – 14.6.11
* RLT-Lastgang Gebäude Technik I/II(statistische Auswertung über Zeitraum von mehreren Wochen)
30
Messergebnis Kältemaschine
Installierte Kälteleistung: 9 x 40 kW = 360 kW
Dienstag, 10.3.2009
31
Zentrale TWW-Zirkulation in Technikgebäuden
„Messtechnik“ z.B.
• vorhandene Wasseruhr
• LED-Stift
• Webcam
TWW-Profil
Anlagenschema einer zentralen TWW-Erzeugung (hier: Ing 1)
Zentrale TWW-Zirkulation in Technikgebäuden
Warmwasserbereitung Gebäude Ing 1 (2010):
97,3%
0% 25% 50% 75% 100%
Nutzenergie Bereitschaftsverluste
Energiebilanz 2010:
Wärmebedarf: ca. 2,4 MWh/a
Wärmeverbrauch: ca. 90 MWh/a
Anteil der Bereitschaftsverluste an der TWW-Erzeugung im Gebäude Ing 1 (TWW-Speicher bis Verbraucher)
Zentrale TWW-Zirkulation in Technikgebäuden
34
Zentrale TWW-Zirkulation in Technikgebäuden
Quelle: Biechele et al. (2011). Energy Saving Potential in University Buildings – „Low Hangig Fruit“, Proceedings Solar World Congress, Kassel
Gebäude: Ing 1
Bezugszeitraum: 1 Jahr
Nutzenergie: TWW + Klimageräte
Bezug: Gebäude-Wärmeübergabestation
35
Sommerlicher Wärmeverbrauch am Campus
Fernwärmetrasse am Campus
Kaum Wärmebedarf während der Sommermonate �η = 16% 35
ca. 500 m
Bisher identifizierte Potenziale
∑115k€/a+70k€ einmalig
∑250k€(Schätzung)
Inhalt
• Hochschullandschaft aus energetischer Sicht
• Uni Kassel und Uni Marburg
• Projektstudium “solarcampus”
• Lösungsansätze
37 / 42
• U Göttingen: Budgetierung und Nutzerbeteiligung
• U Bochum: Interventionsprojekt Change (→ Verhaltensänderungen)
• U Osnabrück: Energiesparkampagne
• U Lüneburg: „Klimaneutrale Leuphana“
• FU Berlin, U Freiburg: Monetäre Anreizmodelle
• …
Sonstige Aktivitäten in DE
Quelle: Liers & Person (2012). Energiemanagement in Hochschulen. Handbuch zur Unterstützung bei der Einführung eines Energiemanagements in Hochschulen. HIS:Forum Hochschule 13/2012
39
• Professoren (Mitarbeiter, Studierende)• kümmern sich um Forschung (und Lehre)• Energiekosten aus Allgemeinhaushalt kein Anreiz zum Energiesparen
• Präsidium• kümmert sich primär um Forschung und Lehre („Kerngeschäft“)• SFB ist wichtiger als Energieverbrauch kein Problembewusstsein
• Technische Mitarbeiter• bemerken manchmal unsinnige Installationen und Betrieb• haben nur dann keinen Ärger, wenn alles funktioniert• bei Effizienzüberlegungen drohen Zusatzarbeit und Risiken halten die überholten Versorgungsstrukturen aufrecht
• Land• Unis haben (inzwischen) Globalhaushalte sollten Problem selbst lösen 39
Bisherige Motivation der beteiligten Akteure
40
Uni‐Verwaltung Fachbereiche, Fachgebiete
Studenten, Mitarbeiter Betriebstechnik
Externe Anreize über Zielverein‐
barungen
Verursacher‐gerechte Kosten‐zuordnung und
Abrechnung
Kampagnen zum bewussten
Umgang mit Energie
Betriebliches Vorschlagswesen
Belohnungs‐systeme
Akteure
Anreize
Zukünftige Motivation der beteiligten Akteure
2 do Energieeffiziente Hochschulen
• CO2-neutrale Landesverwaltung– sehr (sehr) anspruchsvolles Ziel, Schlüsselrolle für Universitäten
• Integration von Energiesparzielen in Zielvereinbarungen
• Aufbau von Energiemanagement-Abteilungen
41
0
1
2
3
0 2 4 6 8 10 12 14
Mita
rbei
ter f
ür E
nerg
iem
anag
emen
t [VZ
Ä]
Energiekosten [Mio. €/a]
Empfehlungen aus dem kommunalen Energiemanagement: 1 Mitarbeiter pro 2‒3 Mio. € Energiekosten
UniversitätenFach- und Kunsthochschulen
Quelle: CO2-Bilanz an hessischen Hochschulen – Quantitative und qualitative Fortschreibung 2010. HIS GmbH, Kassel, 5.10.2011
2 do Energieeffiziente Hochschulen
• CO2-neutrale Landesverwaltung– sehr (sehr) anspruchsvolles Ziel, Schlüsselrolle für Universitäten
• Integration von Energiesparzielen in Zielvereinbarungen
• Aufbau von Energiemanagement-Abteilungen
• Umsetzung (und Finanzierung) des neuen hessischen Baustandards
• Wo immer möglich: Erneuerbare Energien und KWK
• Systematische Erschließung von Energieeinsparpotenzialen,vor allem in Bestandsgebäuden
• Nutzermotivation (z.B. verursachergerechte Energiekostenzuordnung)
• Bürgerbeteiligung und Contractingfür Energiesparmaßnahmen entwickeln
42
=> Dringender Handlungsbedarf, aber auch Übertragbarkeit auf andere Bereiche der öffentlichen Verwaltung
top related