Niskoenergetyczne budownictwo jako element. gospodarki niskoemisyjnej w gminach

Transkrypt

1 . Gospodarka niskoemisyjna w projektach IEE VI Konferencja z cyklu Inteligentna Energia w Polsce Dariusz Koc Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

2 Potencjał w zakresie wzrostu efektywności energetycznej urządzeń powszechnego użytku i w budownictwie l.p. Rodzaj urządzenia/wyposażenia Potencjał redukcji zużycia energii/nośników energii Średnio w UE W Polsce 1. IT (sprzęt informatyczny, komputery, telekomunikacja) 2. Urządzenia gospodarstwa domowego (tylko w gospodarstwach domowych) 50% 40-50% (~ GWH/rok) 30% 20% (~ GWH/rok) 3. Środki transportu (samochodowego) 20% 25-30% (~ PJ/rok) 4. Wyposażenie i instalacje energetyczne budynków, ocieplenie budynków 25-30% 30-40% (~ PJ/rok) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 2

3 Zmiana podejścia do analizy zagadnień związanych z opłacalnością budownictwa energooszczędnego Oferta z najniższą ceną Oferta najkorzystniejsza ekonomicznie Koszty całkowite w cyklu życia - LCC (Life-Cycle-Costs) Koszty w cyklu użytkowania Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 3

4 Oddziaływanie środowiskowe komponentów budowlanych Utylizacja Materiały Produkcja Użytkowanie (energia) ponad 90% Źródła: European Lamp Companies Federation: Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 4 4

5 t iśr Q S Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 5

6 Bilans energetyczny budynku Q H = Q Z + Q A η(q I(I) + Q I(S) ) Q Z Q I(S) Q Z Q I Q A Q Z Q P Q K Q Z Do budynku mogą przylegać przestrzenie nieogrzewane i inne budynki Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 6

7 Kierunek występowania strat energii Dodatkowa energia (transport, wydobycie paliw itp.) Straty (sprawność) przesyłu energii do budynku Straty (sprawność) przesyłu energii w budynku Q P Q H Q K Energia pierwotna w paliwie Energia końcowa w budynku Energia użyteczna w budynku (efektywnie wykorzystana) Kierunek liczenia strat i zapotrzebowania na energię Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 7

8 Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej w polskim systemie elektroenergetycznym Wytwarzanie energii elektrycznej Przesył i rozdział Użytkowanie Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 8

9 Źródło energii Koszty zewnętrzne (środowiskowe) Euro/MWH Zł/MWh zł/gj Węgiel kamienny 11 45,1 12,53 GZ50 0,4187 1,7 0,48 Energia elektryczna ,7 64,92 Olej opałowy 1,54 6,3 1,75 LPG 1,54 6,3 1,75 Ciepło sieciowe 10,4 42,6 11,84 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 9

10 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

14 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 14

15 Rodzaje możliwych do realizacji działań w zakresie termomodernizacji budynków Ocieplenie dodatkową warstwą izolacji przegród zewnętrznych i niektórych wewnętrznych budynku: Niskoenergetyczne budownictwo jako element Ścian zewnętrznych oddzielających pomieszczenia ogrzewane od powietrza zewnętrznego Stropodachów Dachów Stropów pod strychem nieogrzewanym Stropów nad piwnicami nieogrzewanymi Podłóg na gruncie Ścian fundamentów Podłóg tarasów nad pomieszczeniami ogrzewanymi Ścian oddzielających pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych Modernizacja stolarki okiennej (naprawa, uszczelnienie itp.) Zastosowanie nawiewników okiennych do kontrolowania strumienia powietrza wentylacyjnego (mechanicznych ręcznych i automatycznych higrosterowalnych) Wymiana stolarki okiennej z zastosowaniem nawiewników Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 15

16 METODY DOCIEPLANIA ŚCIAN OD ZEWNĄTRZ METODA Lekka-mokra Na podstawie materiałów ROCKWOOL Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 16

17 METODY DOCIEPLANIA Stropów pod poddaszem nieogrzewanym Poddasze nieużytkowe Na podstawie materiałów ROCKWOOL Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 17

18 Audyt energetyczny zakres termomodernizacji Rodzaje możliwych do realizacji działań w zakresie termomodernizacji budynków Modernizacja systemu wentylacji Zastosowanie wentylacji mechanicznej (nawiewnej, wywiewnej i nawiewno-wywiewnej) Zastosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła (tzw. rekuperacja) Modernizacja instalacji grzewczej w budynku Zastosowanie automatyki sterującej pracą instalacji Zastosowanie obniżeń nocnych Montaż armatury regulacyjnej (np. zawory podpionowe, regulacyjne, zawory termostatyczne)) Hydrauliczne zrównoważenie pracy instalacji Płukanie chemiczne Ocieplenie rurociągów Wymiana instalacji grzewczej w budynku (według projektu instalacji) Modernizacja lub wymiana instalacji przygotowanie ciepłej wody użytkowej Zastosowanie perlatorów (napowietrzaczy) Zastosowanie ograniczników przepływu Zastosowanie włączników czasowych i na fotokomórkę Zastosowanie armatury regulacyjnej Zastosowanie sterowania czasowego pracy instalacji (głównie cyrkulacji) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 18

19 Rodzaje możliwych do realizacji działań w zakresie termomodernizacji budynków Modernizacja węzłów cieplnych Wymiana źródeł ciepła (remont lub modernizacja bardzo rzadko) z uwzględnieniem możliwości zamiany rodzaju paliwa Modernizacja kotłowni i lokalnych źródeł ciepła Modernizacja lokalnych sieci ciepłowniczych (przesyłowych) Zastosowanie kogeneracji i mikrokogeneracji (jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła) Zastosowanie odnawialnych źródeł energii, w tym w warunkach polskich najczęściej: Kolektorów słonecznych do przygotowania ciepłej wody użytkowej (rzadko na potrzeby ogrzewania) lub na cele technologiczne (np. w przypadku budynków użyteczności publicznej baseny) Pomp ciepła Źródeł ciepła spalających biopaliwa (najczęściej biomasę zrębki, pelety, słomę, brykiety, drewno, odpady itp.) Gruntowe wymienniki ciepła (gruntowe magazyny ciepła z częściowym wykorzystaniem ciepła ziemi) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 19

20 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 20

21 Ogniwo fotowoltaiczne Używane są w trzech obszarach: elektronika powszechnego użytku (zegarki, kalkulatory, zabawki), systemy wolnostojące (niezależne), systemy dołączone do sieci elektroenergetycznej. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 21

22 Jak powinien wyglądać budynek? Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 22

23 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

24 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

25 Zmiana podejścia do analizy zagadnień związanych z opłacalnością budownictwa energooszczędnego Oferta z najniższą ceną Oferta najkorzystniejsza ekonomicznie Koszty całkowite w cyklu życia - LCC (Life-Cycle-Costs) Koszty w cyklu użytkowania Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 25

26 Ocena całkowitego kosztu w cyklu użytkowania budynków i komponentów budynków, urządzeń zużywających energię: Uwzględnia koszty inwestycyjne budowy w zależności od zastosowanych rozwiązań Uwzględnia koszty użytkowania (zależny od standardu energetycznego) Wykorzystuje metody dyskontowe (z uwzględnieniem utraconych korzyści wynikających z możliwości innego wykorzystania środków przeznaczonych na zwiększenie kosztów zakupu ) Rezultat: Wybór oferty najkorzystniejszej ekonomicznie z punktu widzenia całego okresu użytkowania Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 26

27 Przykład Standard energetyczny budynku Zwiększenie grubości izolacji przegród o 10 cm o 15 cm o 20 cm Okna o współczynniku przenikania ciepła w W/(m 2 K) Wentylacja mechaniczna ze sprawnością odzysku 0,9 0,7 0,5 60% 85% Kolek tory słonec zne Ponad standardow a inst. c.o. i c.w.u. Budynek standardowy Budynek o podw. standardzie x x x Budynek o wysokim standardzie x x x x x Budynek o bardzo wysokim standardzie x x x x x Budynek o b. wysokim standardzie z pompą ciepła Pompa ciepła x x x x x x Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 27

28 Przykład: Koszty w cyklu użytkowania dla budynku biurowego E K(H+W+C) Koszt budowy Koszt budowy łączny Roczny koszt eksploatacji (w roku 0 ) Emisja CO2 Zdyskontowany koszt w cyklu użytkowania kwh/ (m2rok) zł/m2 zł zł/rok zł/m2 t/rok zł 128, , , ,0 28,12 291, ,2 93, , , ,0 20,91 199, ,8 63, , , ,0 10,98 77, ,4 15, , , ,0 10,12 67, ,7 9, , , ,7 4,29 44, ,3 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 28

29 Wsp. dyskontujący Inflacja Wzrost cen energii 0,03 0,025 0,06 Zmiana kosztów w cyklu użytkowania w zależności od standardu energetycznego - energia sieć ciepłownicza budynek mieszkalny Całkowity koszt w cyklu użytkowania budynku [zł] , , , , , , , , ,00 176,0 129,6 88,5 65,8 30,6 Wskaźnik zapotrzebowania na energię końcową [kwh/(m2rok)] Koszty Bez zewnętrznych Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 29

30 Wsp. dyskontujący Inflacja Wzrost cen energii 0,08 0,025 0,03 Zmiana kosztów w cyklu użytkowania w zależności od standardu energtycznego - energia - GZ ,00 Całkowity koszt w cyklu użytkowania budynku [zł] , , , , , , , ,00 Koszty 173,5 124,3 84,5 61,8 25,1 14,0 Wskaźnik zapotrzebowania na energię końcową [kwh/(m2rok)] Bez zewnętrznych Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 30

31 Wsp. dyskontujący Inflacja Wzrost cen energii 0,08 0,025 0,03 Zmiana kosztów w cyklu użytkowania w zależności od standardu energtycznego - energia LPG/olej opałowy ,00 Całkowity koszt w cyklu użytkowania budynku [zł] , , , , , , ,00 Koszty 173,5 124,3 84,5 61,8 25,1 14,0 Wskaźnik zapotrzebowania na energię końcową [kwh/(m2rok)] Bez zewnętrznych Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 31

32 Wymagania funkcjonalne u użytkowe Gimnazjum Technikum Sala widowiskowa Sala sportowa Zespół pływalni Niskoenergetyczne budownictwo jako element Przykład: konkurs na kompleks budynków pasywnych w Markach Budynki w standardzie pasywnym (poza pływalnią) Koszt maksymalny 56 mln zł (ograniczenie inwestora) Łączna powierzchnia ok m2 (wynika z PFU) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

33 Przykład: konkurs na kompleks budynków pasywnych w Markach Wymagania Budynki w standardzie pasywnym - Budynki dydaktyczne i laboratoryjny całkowite roczne zapotrzebowanie na energię użytkową 15 kwh/m2a, (końcową - 17 kwh/m2a, całkowite 50 kwh/m2a) - Zespół sal sportowo widowiskowych - 15 kwh/m2a, (odp. 17, 75 kwh/m2a) - Biblioteka - 15 kwh/m2a, (17, 30 kwh/m2a) - Zespół żywienia i laboratoria 15 kwh/m2a, (17, 100 kwh/m2a) - Centrala energetyczna - 75 kwh/m2a, (80 kwh/m2a) - Pływalnia - 75 kwh/m2a, (80 kwh/m2a, K CU = min, E PŁ = min.) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

34 Przykład: konkurs na kompleks budynków pasywnych w Markach Wymagania ściany zewnętrzne U 0,12 W/(m2K) dachy i stropodachy oraz stropy pod nieogrzewanym poddaszem U 0,10 W/(m2K) podłogi na gruncie oraz stropy nad nieogrzewanymi piwnicami U 0,12 W/(m2K) Okna i ściany zewnętrzne przeszklone U 0,90 W/(m2K), g 50%. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

35 Przykład: konkurs na kompleks budynków pasywnych w Markach Wymagania Mostki cieplne w rozwiązaniach konstrukcyjnych Wentylacja - Z odzyskiem ciepła o sprawności min. 75%, - Wskaźnik zapotrzebowania na energię elektryczną w odniesieniu do strumienia powietrza wentylowanego dla systemów wentylacyjnych nie większy niż 0,40 Wh/m3 w pomieszczeniach pływalni oraz 0,35 Wh/m3 w pozostałych Szczelność budynków - Wymaga się, aby szczelność budynków n50 1,0 h-1 oraz n50 0,5 h-1. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

36 Przykład: konkurs na kompleks budynków pasywnych w Markach Kryteria oceny ofert przetargowych Kryteria architektoniczne i przestrzenne - waga kryterium 55% Cena wykonania projektu budowlanego i projektów wykonawczych 10% Kryteria w zakresie efektywności energetycznej 35% Spełnienie wymagań obligatoryjnych Wskaźnik zapotrzebowania na energię na cele technologiczne pływalni Całkowite koszty w cyklu użytkowania (n = 20 lat, i = 5%, zadane ceny nośników energii, precyzyjnie zdefiniowana metodyka obliczeniowa) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

37 I nagroda : Pracownia Architektury i Designu Piotr Kuś Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

38 Pierwszy konkurs na budynek na kompleks budynków pasywnych w Markach II nagroda : Piotr Żochowski Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

39 Pierwszy konkurs na budynek na kompleks budynków pasywnych w Markach III nagroda : KONIOR STUDIO Tomasz Konior Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

40 Pierwszy konkurs na budynek na kompleks budynków pasywnych w Markach IV miejsce : Paweł Tiepłow Pracownia Projektowa Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

41 Przykład: Budynek Instytutu Informatyki dla jednego z uniwersytetów w Polsce (pow m2) Kryteria oceny ofert przetargowych na prace projektowe: 65% - koszt wykonania projektu 10% - ocena rozwiązań funkcjonalno - użytkowych 15% - ocena rozwiązań w zakresie ochrony cieplnej i wykorzystania odnawialnych źródeł energii 10% - udział energii odnawialnej w pokryciu potrzeb energetycznych budynku Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 41

42 Budynek energooszczędny: Niskoenergetyczne budownictwo jako element Przykład: Budynek Instytutu Informatyki dla jednego z uniwersytetów w Polsce (pow m2) Energia elektryczna ,0 kwh/rok (5 320 fotowoltaika) Energia cieplna - 184,0 GJ/rok Koszt ogrzewania i ciepłej wody (bez oświetlenia): ,0 zł/rok 0,72 zł/(m 2 m-c) Koszt inwestycji - 44,56 mln zł Zdyskontowany koszt budynku energooszczędnego 45,69 mln zł (15 lat, 5%) Inne efekty Udział energii odnawialnych 70,1% Uniknięta emisja CO2 w okresie 15 lat ton Standard energetyczny budynku (bez oświetlenia) po usprawnieniach E = 19,24 kwh/(m2 rok) Rozwiązanie standardowe: Energia elektryczna ,0 kwh/rok Energia cieplna ,0 GJ/rok Koszt ogrzewania i ciepłej wody (bez oświetlenia) ,5 zł/rok 3,51 zł/(m 2 m-c) Koszt inwestycji dla rozwiązań standardowych - 42,45 mln zł Zdyskontowany koszt budynku standardowego 45,10 mln zł (15 lat, 5%) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

43 Prognoza wymagań w zakresie ochrony cieplnej w Polsce ( ) ( ) ( ) ( ) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 43

44 Źródło: ECOFYS, KAPE S.A. Litwa Dla budynków mieszkalnych: Graniczne wartości U 0 ściany 0,20 dach/stropodach 0,16 podłogi 0,25 Słowenia Dla budynków mieszkalnych: Graniczne wartości U 0 ściany 0,15 dach/stropodach 0,15 podłogi 0,25 Niskoenergetyczne budownictwo jako element Dania (duży eksporter energii i paliw) Obecne wymagania (po wdrożeniu dyrektywy) Dotyczą budynków mieszkalnych i zużycia energii pierwotnej łącznie na potrzeby: przygotowania ciepłej wody użytkowej ogrzewania chłodzenia/klimatyzacji oświetlenia E /A kwh/(m 2 rok) A powierzchnia całkowita budynku, czyli: dla domu jednorodzinnego o pow. 220 m 2 E 80 kwh/(m 2 rok) dla budynku wielorodzinnego o pow m 2 E 71kWh/(m 2 rok) dla celów ogrzewania (do porównania z wymogami polskimi): E H kwh/(m 2 rok) Graniczne wartości U ściany - 0,20 0,40 W/(m 2 K) dach/stropodach - 0,15 0,25 W/(m 2 K) podłogi - 0,12 0,30 W/(m 2 K) Austria Kraj federacyjny różne wymagania w zależności od kraju związkowego Dla budynków mieszkalnych: Graniczne wartości U 0 ściany 0,35 0,50 W/(m 2 K) dach/stropodach 0,20 0,25 W/(m 2 K) podłogi 0,35 0,40 W/(m 2 K) Graniczne wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło E S (z uwzględnieniem sprawności systemu grzewczego) E S 30 kwh/(m 2 rok) od roku 2011 czyli dla celów ogrzewania (do porównania z wymogami polskimi): E H 24 kwh/(m 2 rok) Jak daleka jest droga (dodatkowe koszty) od standardu obowiązującego do standardu pasywnego? Niemcy, Austria ok. 4 6% Polska ok % Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

45 Prognozy dla budownictwa o niemal zerowym zapotrzebowaniu na energię w wybranych krajach UE Źródło: Edward Szczechowiak, Radosław Górzeński. Politechnika Poznańska. Definicja budynku o niemal zerowym zużyciu Energii i Droga Jego Wdrożenia. Warsztaty ITB i KBiN Wdrożenie Przekształconej Dyrektywy EPBD do Polskiego Prawa. Marzec Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

46 Możliwości dla NZB w Polsce Źródło: Edward Szczechowiak, Radosław Górzeński. Politechnika Poznańska. Definicja budynku o niemal zerowym zużyciu Energii i Droga Jego Wdrożenia. Warsztaty ITB i KBiN Wdrożenie Przekształconej Dyrektywy EPBD do Polskiego Prawa. Marzec Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A

47 Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. Lider Efektywności Energetycznej 2012 Dziękujemy za uwagę! Dariusz Koc Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 47