Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen einer energie- und ressourcenschonenden Quartiersentwicklung und -erneuerung sollen anhand des Geb\u00e4udebestands der Bauhaus-Universit\u00e4t Weimar exemplarisch die Optimierungspotenziale gro\u00dfer Geb\u00e4udebest\u00e4nde in Bezug auf Sanierungspotenziale der Geb\u00e4udeh\u00fclle und Energiesysteme analysiert werden. Mittels einer Erweiterung des Betrachtungsperimeters vom Einzelgeb\u00e4ude auf das Stadtquartier kann so die CO2-Reduktion des Clusters bewertet werden. Dies wiederum dient unter anderem der Abw\u00e4gung, ob denkmalgesch\u00fctzter Geb\u00e4udebestand mit sehr hohem Aufwand energetisch zu sanieren ist oder ob dies innerhalb des Clusters durch eine ambitionierte energetische Zielsetzung f\u00fcr innerst\u00e4dtische Nachverdichtung aufzufangen ist. Die Zielsetzung ist angelehnt an das Klimaschutzprogramm der Bundesregierung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst werden die Geb\u00e4ude im Status quo erfasst und die notwendigen Informationen in einer Datenbasis strukturiert. Dabei wird f\u00fcr die Geb\u00e4ude der Bauhaus-Universit\u00e4t Weimar eine bottom-up Vorgehensweise gew\u00e4hlt, w\u00e4hrend f\u00fcr die verbleibenden Geb\u00e4ude im Stadtquartier statistische Daten herangezogen werden (top-down). Die Datenbasis dient als Grundlage f\u00fcr die Ermittlung des Energiebedarfs und der stadtteilbezogenen Emissionen. Darauf basierend werden die Sanierungspotenziale des Status Quo identifiziert und die lokalen energetischen Potenziale des Areals f\u00fcr die Nutzung erneuerbarer Energiequellen ermittelt und in einem gemeinsamen Modell zusammengef\u00fchrt. Eine wichtige Frage wird hierbei sein, welche Geb\u00e4ude als Energieerzeuger oder als Energiespeicher den Gesamtbedarf des Areals positiv beeinflussen k\u00f6nnen. Hierf\u00fcr werden die Teilergebnisse kombiniert und simuliert. Anschlie\u00dfend erfolgt die Synthese und Entwicklung eines Szenarios f\u00fcr die Entwicklung des Energiebedarfes und dessen Versorgung zur Transformation des Stadtteils und seiner Geb\u00e4ude unter der Zielsetzung der o. g. CO2-Reduktion. Das Szenario wird in der Modellierungsumgebung visualisiert, um sowohl hinsichtlich energetischer Performance\/Emissionen wie auch stadtr\u00e4umlicher Qualit\u00e4ten beurteilt werden zu k\u00f6nnen. Abschlie\u00dfend werden die Gesamtresultate f\u00fcr den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen berechnet. Die Ergebnisdaten werden f\u00fcr eine schnelle und vereinfachte Bewertung von energetischen Potenzialen auf Quartiersebene aufbereitet. Allgemeine Kriterien, Parameter und Einflussgr\u00f6\u00dfen werden beschrieben, welche in eine generelle Methodik f\u00fcr energetische Stadtsanierung \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bereits mit der Umstellung von Einzelfeuerungsanlagen auf Nahw\u00e4rmenetze mit BHKW und Geothermie hat die Bauhaus-Universit\u00e4t im Zeitraum von 1996 bis 2015 einen entscheidenden Schritt zur Reduktion der Treibhausgasemissionen gemacht, so dass im Jahr 2015 das Emissionsreduktionsziel von -55 % bis 2030 fr\u00fchzeitig erreicht wurde. F\u00fcr die weitere Zielsetzung, bis 2050 einen klimaneutralen Campus zu schaffen, m\u00fcssen allerdings umfangreiche Ma\u00dfnahmen sowohl zur Erh\u00f6hung der Energieeffizienz als auch zur Umstellung auf erneuerbare \u2013 und damit treibhausgasfreie \u2013 Energiequellen angestrebt werden. Basis der Betrachtung sind die W\u00e4rmeverbrauchsdaten des S\u00fcdcampus der Bauhaus-Universit\u00e4t Weimar f\u00fcr die Jahre 1996 und 2015. Den Simulationen liegt ein GIS-basiertes Modell zugrunde, das mit geb\u00e4udespezifischen Informationen zur Geb\u00e4udeh\u00fclle, Geb\u00e4udetechnik und Nutzungsprofilen angereichert wurde. Zudem enth\u00e4lt das Modell in der Software City Energy Analyst (CEA) ebenfalls die vorhandenen Nahw\u00e4rmenetze mit Hochtemperatur- und Niedertemperaturbereichen. Die Analysen und Szenarien beziehen sich auf den Raumw\u00e4rmebedarf, da das Brauchwarmwasser strombasiert erzeugt wird und die Universit\u00e4t neben der Stromerzeugung \u00fcber die BHKWs bereits \u00d6kostrom bezieht. <\/p>\n
Zun\u00e4chst wurden Energieeffizienzma\u00dfnahmen f\u00fcr den Geb\u00e4udebestand analysiert, u. a. Sanierung diverser nicht denkmalgesch\u00fctzter Geb\u00e4ude sowie eine Nutzungsmischung von Wohnen und universit\u00e4rer Nutzung. Weiterhin wurde das Potenzial einer inneren Nachverdichtung mit Prosumenten untersucht. Diese Effizienzpotenziale k\u00f6nnen zusammen den Endenergiebedarf f\u00fcr die Raumw\u00e4rme auf 60 %, folglich den Prim\u00e4renergiebedarf auf 38 % und die Emissionen weiter auf 28 % im Vergleich zum Verbrauch von 1996 senken. <\/p>\n
Jedoch wird deutlich, dass Effizienzma\u00dfnahmen alleine weder die urspr\u00fcngliche Zielsetzung einer 80-prozentigen Reduktion bis 2050 noch die aktuell angestrebte Klimaneutralit\u00e4t erreichen k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzlich muss die verbleibende Energie aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt werden, um den Prim\u00e4renergiebedarf und die Treibhausgasemissionen zu senken.<\/p>\n
Die Solaranalyse offeriert vor allem Solarthermiepotenzial auf Dachfl\u00e4chen und an wenigen S\u00fcdfassaden nicht denkmalgesch\u00fctzter Geb\u00e4ude in H\u00f6he von 667 MWh, 3 neue m\u00f6gliche Geothermiefelder im Rahmen der anstehenden Sanierungen (weitere 501 MWh) und die Abw\u00e4rme der Server auf dem Campus (ca. 602 MWh), so dass 45% der ben\u00f6tigten Endenergie f\u00fcr Raumw\u00e4rme aus lokalen erneuerbaren Energien gedeckt werden k\u00f6nnten. Diese Substitution senkt die CO2-Emissionen auf 15 % im Vergleich zu 1996. <\/p>\n
Es verbleiben 342 t CO2-\u00c4quivalent, die aufgrund der Bestandsgeb\u00e4ude, der Lage der Geb\u00e4ude zueinander und im Stadtquartier sowie aufgrund des Denkmalschutzes nicht durch Geothermie, Solarthermie oder andere Umgebungsw\u00e4rmequellen ausgeglichen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Dieser Anteil k\u00f6nnte weiterhin durch die BHKW-Nahw\u00e4rmenetze bereitgestellt werden, wenn diese mit einem biogenen Brennstoff betrieben werden. Im Vergleich der verf\u00fcgbaren biogenen Brennstoffe w\u00fcrde Holz als Energiequelle eine nahezu klimaneutrale Energieproduktion mit verbleibenden 1,2 % im Vergleich zu 1996 erm\u00f6glichen. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Willmann, Anja; Katscher, Lara and Thomas Leiser. \u201eA Comparison of Bottom-up and Top-down Modelling Approaches in Urban Energy Simulation\u201c. Building Simulation Conference 2019, Rome, Italy, Sept 02 – 04, 2019.<\/p>\n
Harre, Carolin, Willmann, Anja und Conrad Voelker. \u201cErmittlung thermischer Eigenschaften der Geb\u00e4udeh\u00fclle mittels Thermografie; Fallstudie Bauhaus-Campus\u201c. Bauphysiktage 2019 in Weimar. Germany, Sept 25 – 26, 2019.<\/p>\n
Willmann, Anja. \u201eBauhaus Structures \u2013 Designing Energy Producing Structures for Public Space on the Bauhaus University Campus in Weimar, Germany\u201c. Shaping Urban Communities: Smart and Sustainable Solutions. 3rd International Conference of the Urban Research and Education Knowledge Alliance (U!REKA), Frankfurt, Germany, November 26 \u2013 28, 2018.<\/p>\n
Ausstellung des Forschungsprojektes \u201eBauhaus2050: Energetische Quartierssanierung zur Reduktion der CO2-Emissionen unter Ber\u00fccksichtigung denkmalgesch\u00fctzter Bauten in Weimar\u201c in: Houston, we have a problem. \u00d6kologie und Verantwortung. Projektsammlung von 150 Visionen und Ideen. Berlin, Germany. June 12 \u2013 July 7, 2019.<\/p>\n
Es sind weiterhin 2-3 Publikationen in internationalen Fachzeitschriften geplant, zudem erfolgt die Vorstellung der Ergebnisse beim Dezernat Liegenschaften und dem Kanzler der Bauhaus-Universit\u00e4t regelm\u00e4\u00dfig. Momentan werden die Ergebnisse f\u00fcr die Darstellung auf der Homepage der Klima-AG der Bauhaus-Universit\u00e4t, der transform-Homepage der Bauhaus-Universit\u00e4t und f\u00fcr eine 360\u00b0-Darstellung aufbereitet:
\nhttps:\/\/www.uni-weimar.de\/de\/universitaet\/struktur\/gremien\/senat\/klima-ag\/<\/p>\n