Transformacja rynku w kierunku prawie zero energetycznych budynków projekt MaTrID i UMBRELLA

Transkrypt

1 Transformacja rynku w kierunku prawie zero energetycznych budynków projekt MaTrID i UMBRELLA Market TransformationTowardsNearlyZero Energy BuildingsThrough Widespread Useof Integrated Energy Design Business Model Innovation for High Performance Buildings Supported by Whole Life Optimisation Dr inż. Jerzy Kwiatkowski jkwiatkowski@nape.pl 14 Maj 2013 WARSZAWA Kontekst Dyrektywa 2010/31/UE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (EPBD recast) Wprowadza nowe wymagania dotyczące charakterystyki energetycznej budynków: 1. Wszystkie nowe budynki po będą budynkami prawie zero energetycznymi 2. Wszystkie nowe budynki użyteczności publicznej po będą budynkami prawie zero energetycznymi 3. Kraje członkowskie mają stworzyć plan osiągnięcia prawie zero energetycznych budynków 4. Określenie zużycia energii pierwotnej dla budynku prawie zero energetycznego nastąpi na poziomie krajowym 1

2 Projekt MaTrID Transformacja rynku w kierunku prawie zero energetycznych budynków poprzez rozszerzenie zastosowania zintegrowanego projektowania budynków (Market Transformation Towards NearlyZero Energy BuildingsThrough WidespreadUseof Integrated Energy Design) Utwierdzenie ogólnego zrozumienia zalet i wymagań Zintegrowanego Projektowania Energetycznego Budynków (IED) od strony deweloperów oraz właścicieli budynków Poprawa wiedzy na temat IED Praktyczne przetestowanie IED w dużej skali Realizowanie zadań promocyjnych UE w tym zakresie Wyciągnięcie wniosków do dalszej adaptacji IED na rynku budowlanym Projekt UMBRELLA Innowacyjny Model Biznesowy dla Budynków o Wysokim Standardzie Energetycznym, Wspierany przez Optymalizację w Całym Cyklu Życia (Business Model Innovation for High Performance Buildings Supported by Whole Life Optimisation) Rozwój innowacyjnej, internetowej aplikacji wspomagania decyzji, która zapewnia niezależne narzędzia oceny zbudowane wokół nowych i elastycznych modeli biznesowych Odkrywanie i optymalizowanie różnych modeli biznesowych i rekomendacji dla określonego budynku 2

3 Analiza bryły budynku Analizy w zintegrowanym projektowaniu budynków Analiza zacienienia fasad budynku Analiza oświetlenia naturalnego Analiza komfortu wewnętrznego Analiza kosztów w cyklu życia (LCC) Analiza zastosowania alternatywnych źródeł energii Analiza cyklu życia Analiza bryły budynku Atrium w środku + współczynnik A/V + strefa buforowa + dodatkowa powierzchnia użytkowa oświetlenie naturalne widok z okien dostęp do pomieszczeń ograniczony rozmiar i możliwość dopasowania pomieszczeń Podłużne atrium + współczynnik A/V + strefa buforowa + dodatkowa powierzchnia użytkowa + dostęp do pomieszczeń widok z okien ograniczony rozmiar i możliwość dopasowania pomieszczeń Strefa buforowa od południa + współczynnik A/V + strefa buforowa + dodatkowa powierzchnia użytkowa + dostęp do pomieszczeń + wszystkie fasady mają widok na zewnątrz + możliwość dopasowania pomieszczeń +pasywny uzysk solarny 3

4 Analiza zacienienia Badanie jak kształt każdego z trzech budynków wpływa na ilość światła słonecznego docierającego do ich fasad Analiza oświetlenia naturalnego Badanie jakie jest natężenie oświetlenia naturalnego w pomieszczeniach w budynku. 4

5 Analiza komfortu wewnętrznego Diagnozowanie przyszłych problemów z niejednolitym rozkładem temperatury w dużych przestrzeniach. Analiza komfortu wewnętrznego Diagnozowanie przyszłych problemów z parametrami wewnętrznymi wokół użytkowników. 5

6 Analiza kosztów w cyklu życia (LCC) W analizie LCC uwzględniono następujące koszty: inwestycyjny obejmujący koszt materiałów i montażu, napraw i remontów, utrzymania (sprzątania, czyszczenia i zarządzania), koszty związane z zapotrzebowaniem na energię do ogrzewania i chłodzenia, w przypadku instalacji fotowoltaicznej przychodów związanych z produkcją energii elektrycznej oraz ze sprzedażą świadectw pochodzenia (zielone certyfikaty), utylizacji (demontażu i usunięcia). Analiza kosztów w cyklu życia (LCC) Elementy przezierne fasady: wariant FP_1 U= 1,40 W/m 2 K, g =0,42, wariant FP_2 U= 1,40 W/m 2 K, g =0,35, wariant FP_3 U= 1,00 W/m 2 K, g =0,35, wariant FP_4 U= 1,00 W/m 2 K, g =0,28. Koszt zdyskontowany [PLN] Wyniki analizy LCC fasady przeziernej Wariant FP_1 Wariant FP_2 Wariant FP_3 Wariant FP_ Czas [lata] Zastosowania paneli fotowoltaicznych: wariant PV_1 brak PV, U SZ = 0,3 W/m 2 K, U OK = 1,40 W/m 2 K, g =0,42, wariant PV_2 zastosowanie PV, U SZ = 0,3 W/m 2 K, U OK = 1,40 W/m 2 K, g =0,42, przezierność 43% wariant PV_3 zastosowanie PV, U SZ = 0,3 W/m 2 K, U OK = 1,10 W/m 2 K, g =0,42, przezierność 43% Koszt zdyskontowany [PLN] Wyniki analizy LCC instalacji fotowoltaicznej (PV) Wariant PV_1 Wariant PV_2 Wariant PV_ Czas [lata] 6

7 Analiza alternatywnych źródeł energii Analiza zastosowania alternatywnych i odnawialnych źródeł energii uwzględnia: dostępność paliw kopalnych, dostępność OZE, plany zagospodarowania przestrzennego, oddziaływanie na otoczenie, Aspekty ekonomiczne, energetyczne i ekologiczne Analiza alternatywnych źródeł energii Rodzaje technologii Kolektory słoneczne cieczowe Kolektory słoneczne powietrzne Gruntowe pompy ciepła Gruntowe wymienniki ciepła Ogniwa fotowoltaiczne Energia wiatru Kotłownie lokalne (biomasa) Kogeneracja 7

8 Analiza alternatywnych źródeł energii System referencyjny 1 System referencyjny 2 System alternatywny 1 System alternatywny 2 System alternatywny 3 System alternatywny 4 Źródła ciepła Szczytowe Podstawowe Rodzaj źródła - Kocioł gazowy Grzałka elektryczna Cieczowe kolektory słoneczne Grzałka elektryczna Grzałka elektryczna Kogeneracja Wielkość systemu kw lub m ,0 110,0 360,0 110,0 110,0 48,0 Roczna produkcja/zakup ciepła MWh/rok 2357,5 273,8 90,9 273,8 273,8 386,4 Sprawność wytwarzania/trasnformacji ciepła % 96% 99% 99% 99% 60% Rodzaj źródła - Sieć ciepłownicza Kocioł gazowy Sieć ciepłownicza Sieć ciepłownicza Kocioł gazowy Zainstalowana moc kw 1840,0 1840,0 1840,0 1840,0 1792,0 Roczna produkcja/zakup energii MWh/rok 1997,1 2266,6 1997,1 1997,1 1971,1 Sprawność wytwarzania/trasnformacji ciepła % 99% 96% 99% 99% 96% Źródła energii elektrycznej Szczytowe Podstawowe System referencyjny 1 System referencyjny 2 System alternatywny 1 System alternatywny 2 System alternatywny 3 System alternatywny 4 Rodzaj źródła - Sieć energetyczna Sieć energetyczna Sieć energetyczna Ogniwa fotowoltaiczne Turbiny wiatrowe Kogeneracja Wielkość systemu kw 3400,0 3400,0 3400,0 64,0 20,0 20,0 Roczna produkcja/zakup energii MWh/rok 1623,5 1623,5 1623,5 52,8 36,0 161,0 Sprawność wytwarzania energii % 25% Stopień wykorzystania produkcji na potrzeby własne % 100% 100% 100% Rodzaj źródła - Sieć energetyczna Sieć energetyczna Sieć energetyczna Zainstalowana moc kw 3400,0 3400,0 3400,0 Roczny zakup energii MWh/rok 1570,7 1587,5 1462,5 Analiza alternatywnych źródeł energii Podsumowanie Finansowe Wskaźniki ekonomiczne Wskaźniki ekonomiczne Stopa dyskonta % 5,0% Okres użytkowania rok 15 Koszty i przychody Koszt/Przychód System System System System System System System referencyjny 1 referencyjny 2 alternatywny 1 alternatywny 2 alternatywny 3 alternatywny 4 Koszty operacyjne Paliwa , , , , , ,48 Koszty stałe eksploatacji i obsługi 2400, , , , , ,00 Przychody roczne Sprzedaż certyfikatów pochodzenia , , ,63 Nakłady początkowe Nakłady inwestycyjne , , , , , ,00 LCC , , , , , ,53 8

9 Analiza w cyklu życia (LCA) LCA (Life CycleAssessment) jest zestawieniem i oceną wejść i wyjść systemu wyrobu oraz potencjalnych jego oddziaływań na środowisko w pełnym cyklu istnienia. W Polsce stosuje się zamiennie zwrotu LCA oraz Ocena Cyklu Życia wg PN-EN ISO 14040:2000, Zarządzanie Środowiskowe Ocena cyklu życia Zasady i struktura Energia wbudowana Przykład obliczeniowy Przykład 1 m 2 ściany z cegieł Tynk 1 cm Cegła 25 cm Wełna mineralna 15 cm Tynk 1 cm 9

10 Energia wbudowana obliczenia Energia zużyta w procesach produkcji [MJ/kg] Tynk mineralny Cegła Wełna mineralna En. elektryczna 5,27E-03 1,42E-04 1,03E-03 Olej opałowy 4,76E-04 2,97E-02 4,97E-02 Gaz 1,24E+00 8,44E-01 Węgiel brunatny Węgiel kamienny 2,45E-02 5,25E+00 SUMA 0,0058 1,29 6,14 Energia wbudowana obliczenia plastering brickwall rock wool plastering grubość m 0,01 0,25 0,15 0,01 powierzchnia m gęstość kg/m waga kg ,5 13 waga całkowita kg 496 Energia wbudowana MJ 0,07 582,45 119,73 0,07 Całkowita energia wbudowana z procesu produkcji MJ

11 Energia wbudowana obliczenia tynk cegła wełna mineral tynk Transport morski km Transport drogowy km Transport kolejowy km Energia wbudowana transport MJ morski 0 0 1,872 0 drogowy 1, ,01 11,271 1,8785 kolejowy 1,742 15, ,742 CAŁKOWITY 3, ,085 13,143 3,6205 Całkowita energia wbudowana związana z transportem MJ 61,469 transport + produkcja MJ 763,8 Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Określenie efektywności nowych pomp ciepła w budynkach mieszkalnych Identyfikacja możliwości optymalizacji instalacji wewnętrznych oraz procedur regulacji Pomiary w 80 istniejących budynkach mieszkalnych Pompy ciepła w istniejących budynkach wyniki pomiarów 11

12 Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Średni sezonowy współczynnik wydajności (SPF) gruntowe pompy ciepła w budynkach istniejących Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Określenie efektywności nowych pomp ciepła w budynkach mieszkalnych Identyfikacja możliwości optymalizacji instalacji wewnętrznych oraz procedur regulacji Pomiary w 110 nowych budynkach mieszkalnych Pompy ciepła w nowych budynkach wyniki pomiarów 12

13 Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Średni sezonowy współczynnik wydajności (SPF) gruntowe pompy ciepła w nowych budynkach Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Średni sezonowy współczynnik wydajności (SPF) pomp ciepła powietrze/woda 13

14 Efektywnośćźródła ciepła w istniejących i nowych budynkach Średni sezonowy współczynnik wydajności (SPF) Podsumowanie Procedury ProjektowaniaZintegrowanego zawarte już są w dostępnych na rynku metodach ocen środowiskowych Zintegrowane projektowanie energetyczne budynków jako standard w przyszłości Zmiany prawa będą niejako wymuszać stosowanie jeżeli nie pełnych procedur IED to przynajmniej poszczególnych analiz budynku Warunkiem osiągnięcia standardu niemal zeroenergetycznegojest zastosowanie procedury Projektowania Zintegrowanego W projektach budowlanych, w których zastosowano Zintegrowane projektowanie energetyczne budynków, koszt inwestycyjny może być wyższy o 5% lecz koszty eksploatacyjne obniżone zostaną o 40-70% 14

15 Dziękuję za uwagę 15