Nachhaltige Nutzung erneuerbarer Energien in effizienten Gebäuden und Quartieren : Abschlussbericht / von: Dr. Tilman Hesse, Daniel Bleher, Dr. Sibylle Braungardt, Jürgen Sutter, Christian Winger (Öko-Institut e.V., Freiburg), Benjamin Köhler, Dr. Noha Saad, Luis Julius Lang, Nicolas Fuchs, Dr. Jessica Thomsen (Fraunhofer ISE, Freiburg) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Herausgeber: Umweltbundesamt Durchführung der Studie: Öko-Institut e.V.Redaktion: Fachgebiet V 1.3 Erneuerbare Energien Werner Niederle

Abstract

Die Studie betrachtet die energetische Transformation von Gebäuden und Quartieren mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität im Jahr 2050. Dafür werden beispielhafte Transformationspfade für vier Quartiere entwickelt und bewertet. Die Transformationspfade unterscheiden sich hinsichtlich der Sanierungsrate und -tiefe der Gebäude, des Einsatzes erneuerbarer Energieträger, der Verwendung unterschiedlicher Dämmstoff- und Baumaterialien sowie hinsichtlich der Wärmeversorgung einzelner Gebäude gegenüber der Quartiersversorgung über ein Wärmenetz. Neben dem Hauptindikator Treibhausgasemissionen werden der Endenergieverbrauch in der Nutzungsphase und der Energieaufwand sowie weitere Umweltwirkungen der Herstellungsphase der im Quartier und den Einzelgebäuden verbauten Materialien und Anlagentechnik berücksichtigt. Zusätzlich wurde eine Abschätzung der Investitionen sowie der laufenden Kosten durchgeführt. Abhängig von den jeweils gesetzten Maßnahmen erreichen die Quartiere die Treibhausgasneutralität zu leicht unterschiedlichen Kosten und mit unterschiedlichen Auswirkungen auf das übergeordnete Energiesystem. Als Grundlage für die Transformationsszenarien und auf Basis ihrer Ergebnisse werden Herausforderungen bei der Quartiersdefinition und den Bilanzierungsgrenzen im Quartier detailliert diskutiert und Lösungsansätze entwickelt. Zudem wird der Nutzen von Energiemanagementsystemen im Quartier untersucht. Hierbei geht es um die Identifizierung von Potenzialen und Synergien im Quartier im Gegensatz zur Einzelgebäudebetrachtung, um die Energieversorgung möglichst ressourcen-, emissions- und kostenarm zu gestalten.

The study considers the energy transformation of buildings and districts with the goal of greenhouse gas neutrality by 2050. For this purpose, we develop and evaluate different transformation pathways for four districts. The transformation pathways differ in terms of the renovation rate and renovation depth of the buildings, the use of renewable energy sources, the use of different insulation and building materials, and in terms of whether heat is generated at the level of individual buildings or at a district level via a district heating network. In addition to the main indicator of greenhouse gas emissions, we consider the final energy consumption in the utilisation phase of the buildings/districts. Furthermore, the production phase is taken into account by looking at the energy expenditure as well as other environmental impacts during the production of the materials and technologies used. In addition, we estimate and compare the investments and running costs. Depending on the measures taken, the districts achieve greenhouse gas neutrality at slightly different costs and with different impacts on the overarching energy system. Based on the transformation scenarios as well as their results, we discuss in detail challenges in the definition of the term “district” and its boundary conditions and develop solution approaches. Additionally, we investigate the benefits of energy management systems in districts. The aim is to identify potentials and synergies within the district (in contrast to the individual building approach) in order to make the energy supply as resource-, emissions- and cost-efficient as possible.