Inhaltsverzeichnis

In einem Blick

Dieses Modul generiert sowohl eine Wärmebedarfsdichte als auch eine Karte der Bruttogrundflächendichte in Form von Rasterdateien. Die Eingabe in das Modul besteht aus verschiedenen Entwicklungsszenarien des Wärmebedarfs und der Bruttogrundfläche auf nationaler Ebene, die nach Rasterelementen unterteilt sind, sowie benutzerdefinierten Parametern zur Beschreibung der relativen Abweichung von den Entwicklungen in den Szenarien.

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Einführung

Für die Analyse der zukünftigen Potenziale für die Versorgung mit Wärme und Kälte aus erneuerbaren und überschüssigen Wärmequellen ist es wichtig, mögliche Entwicklungen im Gebäudebestand der analysierten Region zu berücksichtigen. Ein Teil der Gebäude wird renoviert, um den Energiebedarf für die Raumheizung zu senken, ein Teil der Gebäude wird abgerissen und neue Gebäude gebaut. Dies führt zu Änderungen des Wärmebedarfs der Gebäude in einer Region. Darüber hinaus beeinflusst die Entwicklung der Bevölkerung und des Bruttoinlandsprodukts (BIP) in einer Region die Entwicklung der Nachfrage nach Bruttogeschossfläche und damit die Nachfrage nach Raumheizung und Warmwasserbereitung. Ziel des Berechnungsmoduls (CM) - Bedarfsprognose ist es, Szenarien für die zukünftige Entwicklung der Bruttogrundfläche und des Wärmebedarfs in Gebäuden für ein ausgewähltes Gebiet auf der Grundlage von Berechnungen für die EU-28 auf nationaler Ebene bereitzustellen. Verschiedene Szenarien, die mit dem Invert / EE-Lab-Modul berechnet werden, sind auf der Ebene der Hektar aufgeschlüsselt. Sie unterscheiden sich in ihrer thermischen Renovierungsrate, dh wie viel der Bruttogeschossfläche proportional renoviert wird. Das CM bietet auch die Möglichkeit, drei grundlegende Treiber in den Szenarien zu ändern und angepasste Ergebnisse zu generieren. Diese drei Haupttreiber sind a) die Verringerung der Bruttogeschossfläche bestehender Gebäude, b) die Verringerung des spezifischen Energiebedarfs in den Gebäuden und c) das jährliche Bevölkerungswachstum zusätzlich zum Ausfallwachstum

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Eingänge und Ausgänge

Eingänge

  • Szenario auswählen:

    • Hier können Sie zwischen verschiedenen Szenarien wählen, die mit dem Invert / EE-Lab-Modul berechnet wurden, um als Referenzentwicklung für die Berechnung mit dem Modul verwendet zu werden
  • Zieljahr auswählen:

    • Hier können Sie das Jahr auswählen, für das die Berechnungen durchgeführt werden sollen
  • Skalieren Sie die Reduzierung der Bruttogeschossfläche im Vergleich zum Referenzszenario nach oben oder unten:

    • Mit diesem Parameter können Sie die Entwicklung der Bruttogeschossfläche derzeit vorhandener Gebäude im Vergleich zur Entwicklung ändern, die in dem mit dem Invert / EE-Lab-Modell berechneten Szenario projiziert wurde
    • Sie können unterschiedliche relative Änderungen für bestehende Gebäude definieren, die in unterschiedlichen Bauzeiten gebaut wurden (vor 1977, zwischen 1977 und 1990, nach 1990).
    • Die einzuführenden Werte haben die Einheit [%].
    • Ein Wert von 25 bedeutet, dass die Verringerung der Bruttogeschossfläche in einer definierten Bauzeit, z. B. vor 1977, zwischen dem Startjahr der Berechnung und dem Ende der ausgewählten Szenariozeit mit 0,25 multipliziert wird. Beispielsweise nimmt im ausgewählten Invert / EE-Lab-Szenario die Bruttogeschossfläche von Gebäuden, die vor 1977 gebaut wurden, von 10 Mio. ab. m² bis 6 Mio m² bis zum Ende des ausgewählten Szenariozeitraums. Dies entspricht einem Rückgang von 4 Mio. m². Bei Auswahl eines Werts von 25 wird der Effekt des Invert / EE-Lab-Szenarios geändert, um nicht einen Rückgang von 4 Mio. m² über diesen Zeitraum, sondern nur von 1 Mio. m² widerzuspiegeln. m² (4 · 0,25). Somit würde die verbleibende Bruttogeschossfläche von Gebäuden, die vor 1977 am Ende des Szenariozeitraums errichtet wurden, 9 Mio. betragen. m².
  • Skalieren Sie die Reduzierung des spezifischen Energiebedarfs im Vergleich zum Referenzszenario nach oben oder unten:

    • Mit diesem Parameter können Sie die Entwicklung des spezifischen Energiebedarfs für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung derzeit vorhandener Gebäude im Vergleich zur Entwicklung ändern, die in dem mit dem Invert / EE-Lab-Modell berechneten Szenario projiziert wurde
    • Sie können unterschiedliche relative Änderungen für bestehende Gebäude definieren, die in unterschiedlichen Bauzeiten gebaut wurden (vor 1977, zwischen 1977 und 1990, nach 1990).
    • Die einzuführenden Werte haben die Einheit [%].
    • Ein Wert von 25 bedeutet, dass die Reduzierung des spezifischen Energiebedarfs in einer definierten Bauzeit, z. B. vor 1977, zwischen dem Startjahr der Berechnung und dem Ende der ausgewählten Szenariozeit mit 0,25 multipliziert wird. Beispielsweise sinkt im ausgewählten Invert / EE-Lab-Szenario der spezifische Energiebedarf für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung von Gebäuden, die vor 1977 errichtet wurden, zwischen jetzt und dem Ende des ausgewählten Szenariozeitraums von 200 kWh / m²yr auf 120 kWh / m²yr. Dies entspricht einer Abnahme von 80 kWh / m²yr. Bei Auswahl eines Werts von 25 wird der Effekt des Invert / EE-Lab-Szenarios geändert, um keinen Rückgang von 80 kWh / m²yr über diesen Zeitraum, sondern nur von 20 kWh / m²yr (80 * 0,25) widerzuspiegeln. Der verbleibende spezifische Energiebedarf für die Raumheizung und Warmwasserbereitung von Gebäuden, die vor 1977 am Ende des Szenariozeitraums errichtet wurden, würde somit 180 kWh / m²yr betragen.
  • Jährliches Bevölkerungswachstum zusätzlich zum Ausfallwachstum:

  • Das zugrunde liegende Szenario liefert Schätzungen des Bevölkerungswachstums auf NUTS3-Ebene. Durch Vergleich des Bevölkerungswachstums auf NUTS0- und NUTS3-Ebene anhand historischer Daten kann das proportionale Bevölkerungswachstum berechnet werden. Der Parameter "Jährliches Bevölkerungswachstum zusätzlich zum Ausfallwachstum" kann verwendet werden, um diese Wachstumsraten zu beeinflussen. In unserem Modell ist das Bevölkerungswachstum direkt proportional zum Flächenwachstum, was wiederum zu einer direkten Zunahme der beheizten Fläche führt.

  • Methode zum Hinzufügen neu errichteter Gebäude zur Karte:

    • Hier können Sie die Methode auswählen, mit der neu errichtete Gebäude zu den resultierenden Karten der Bruttogeschossfläche und der Wärmebedarfsdichte hinzugefügt werden
    • Die drei verschiedenen Methoden werden im Folgenden erläutert:
      • Keine neuen Gebäude: In den Karten werden nur Gebäude angezeigt, die bereits im aktuellen Gebäudebestand vorhanden sind und am Ende des Simulationszeitraums voraussichtlich noch vorhanden sind. Abgerissene Gebäude werden von der Karte entfernt und keine neuen Gebäude hinzugefügt. Die Bruttogrundfläche sowie der in den Karten wiedergegebene Wärmebedarf sind daher im Vergleich zu den aus den Berechnungen projizierten Werten deutlich geringer.
      • Nur abgerissene Gebäude ersetzen: In den Karten ändert sich die Bruttogeschossfläche von Gebäuden nicht im Vergleich zur Bruttogeschossfläche im Anfangsjahr der Berechnung. Derzeit werden bestehende Gebäude, deren Abriss geplant ist, durch neu errichtete Gebäude ersetzt. Falls die Bruttogeschossfläche in den Szenarien zunimmt, wird die Zunahme der Bruttogeschossfläche nicht in den Karten berücksichtigt.
      • Alle neuen Gebäude hinzufügen: In den Karten werden alle neuen Gebäude hinzugefügt. An Orten, an denen Gebäude abgerissen werden, werden diese durch neue Gebäude ersetzt. Zusätzliche neu gebaute Bruttogeschossfläche aufgrund einer Vergrößerung der gesamten Bruttogeschossfläche in der Region wird an verschiedenen Standorten platziert: Ein Teil davon wird über vorhandenen Gebäuden hinzugefügt, ein Teil wird zwischen vorhandenen Gebäuden platziert und ein Teil davon wird in platziert Standorte, an denen derzeit keine Gebäude vorhanden sind.
    • Die Wahl dieser Methode hat keinen Einfluss auf die im Ergebnisabschnitt der Berechnung angezeigten Indikatoren. Das heißt, dies ist nur für die Erstellung der Karten relevant, nicht für die Gesamtergebnisse der Szenarien.

Ausgänge

  • Indikatoren:

    • Grundlegende Annahmen zum Bevölkerungswachstum vom Start bis zum Zieljahr in Schritten von 5 Jahren
    • Beheizte Fläche (Bruttogrundfläche) insgesamt und pro Kopf im Startjahr und im Endjahr der Berechnung (Aufgrund der unterschiedlichen Verfügbarkeit verschiedener Datensätze für verschiedene Jahre wird die Fläche für 2014 hier zum Startwert angezeigt.)
    • Geschätzter (endgültiger) Energieverbrauch insgesamt und pro Fläche im Startjahr und im Endjahr der Berechnung
    • Geschätzte Fläche, Gesamtenergieverbrauch und spezifischer Energieverbrauch pro Bauzeit im Startjahr und im Endjahr der Berechnung
    • Anteil der neu errichteten Gebäude in der Rasterkarte für das Zieljahr
  • Grafik:

    • Balkendiagramme zur beheizten Bruttogeschossfläche und zum Endenergieverbrauch pro Bauzeit
  • Schichten:

    • Wärmebedarfsdichtekarte, die die berechneten Entwicklungen widerspiegelt
    • Karte der Bruttogrundflächendichte, die die berechneten Entwicklungen widerspiegelt

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Methode

Wie bereits erwähnt, basiert dieses Modul auf Berechnungen, die mit dem Invert / EE-Lab-Modul für alle Länder der EU 28 durchgeführt wurden (eine Beschreibung der Methode des Invert / EE-Lab-Moduls finden Sie unter www.invert.at ). Die berechneten Szenarien werden hinsichtlich der Entwicklung folgender Gebäudetypen analysiert: Wohn- und Nichtwohngebäude, 3 Bauzeiten und neu errichtete Gebäude. Anschließend werden das Bevölkerungswachstum pro NUTS3-Region und der anfängliche Gebäudebestand (in Bezug auf die beheizte Bruttogeschossfläche und den Energiebedarf pro Bauzeit und Gebäudetyp) pro NUTS3-Region bewertet. Basierend auf dieser Bewertung werden die Ergebnisse der berechneten Szenarien in die jeweilige NUTS3-Region übertragen. Die NUTS3-Ergebnisse werden dann nach der in Müller et al. 2019 ( REFERENCE ) entwickelten Methode auf die verschiedenen Hektarelemente verteilt .

Bereitgestellte Szenarien

Das Modul bietet 4 verschiedene Szenarien, die sich in ihren Renovierungsraten unterscheiden. Durch eine Auswahl werden jährlich entweder 0,5%, 1%, 2% oder 3% der gesamten Bruttogeschossfläche renoviert. Es ist zu beachten, dass der eingesparte Heizbedarf nicht direkt proportional zu einer Erhöhung der Renovierungsrate ist, da unterschiedliche effektive Renovierungen zulässig sind. Bei einer geringen Renovierungsrate werden hauptsächlich Gebäude renoviert, wobei durch günstige Maßnahmen große Einsparungen erzielt werden können. Mit einer hohen Renovierungsrate werden auch Gebäude mit einer höheren thermischen Qualität zunehmend renoviert und ihre eingesparte Heizenergie ist im Vergleich geringer. Das Basisszenario hinter den verschiedenen Szenarien ist das Referenzszenario, das im folgenden Teil beschrieben wird.

"Referenz": Die aktuellen Effizienzrichtlinien bleiben bestehen und werden effektiv umgesetzt. Wir gehen davon aus, dass Bauherren und Fachleute im Allgemeinen gesetzliche Vorschriften wie Bauvorschriften einhalten. Nationale Unterschiede in der politischen Intensität bestehen weiterhin. Daher zeigt die politische Intensität qualitativ die Bandbreite der politischen Ambitionen in verschiedenen Ländern. Der Energieeffizienz-Policy-Mix entspricht den derzeit geltenden Paketen. In den meisten Ländern handelt es sich um eine Mischung aus Regulierungsansätzen (Bauvorschriften, Definitionen von Gebäuden mit nahezu null Energie (nZEB), RES-H-Verpflichtung), wirtschaftlicher Unterstützung (Subventionen für die Gebäudesanierung). und Energiesteuer. Hauptquellen für implementierte Richtlinien sind die Mure-Datenbank (www.measures-odyssee-mure.eu/) sowie die Projekte ENTRANZE (www.entranze.eu/) und Zebra2020 (www.zebra2020.eu/). Während das Szenario weder eine starke technologische Verbesserung noch verbindliche Energieeffizienzverpflichtungen berücksichtigt, gibt es ehrgeizige Strategien zur Förderung erneuerbarer Energien. Dies wurde auf der Grundlage obligatorischer Quoten für erneuerbare Energien auf der Ebene einzelner Gebäude umgesetzt.

Energiepreise: Die Energiepreise steigen gemäß EU-Referenzszenario 2016 (https://ec.europa.eu/energy/en/data-analysis/energy-modelling) moderat an.

Technologieentwicklung: Das angenommene technologische Lernen ist sehr gering und die Kosten für effiziente und erneuerbare Heiz- / Kühltechnologien sinken nur geringfügig.

Qualitativer Überblick über politische Annahmen:

  • Politische Intensität für RES-H: hoch
  • Politische Intensität für die Effizienz von Gebäuden: gering
  • Politische Intensität für Fernwärme: mittel
  • Energiepreise: niedrig
  • Technologieentwicklung: gering

Ergebnisse: Der Gesamtenergiebedarf für Raumheizung, Warmwasser, Kühlung und Hilfsenergie in EU-28 beträgt für alle Renovierungsraten im Jahr 2015 ca. 3850 TWh und sinkt im Jahr 2050 je nach Renovierungsrate auf 2800 TWh bis 2250 TWh.

EU-28:

Abbildung: Endgültiger Energiebedarf in der EU-28 von 2015 bis 2050 für unterschiedliche Renovierungsraten

Die folgenden sechs Grafiken zeigen die Entwicklung des Endenergiebedarfs für Raumheizung, -kühlung und Warmwasserbereitung für die einzelnen EU-Mitgliedstaaten.

DE, FR, GB, IT und PL:

Abbildung: Endenergiebedarf in DE, FR, GB, IT und PL für 2015 und 2050 mit unterschiedlichen Renovierungsraten

Abbildung: Anteil des Endenergiebedarfs im Jahr 2050 für DE, FR, GB, IT und PL im Vergleich zu 2015

NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK und GK:

Abbildung: Endenergiebedarf in NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK und GK für 2015 und 2050 mit unterschiedlichen Renovierungsraten

Abbildung: Anteil des Endenergiebedarfs im Jahr 2050 für NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK und GK im Vergleich zu 2015

SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY und MT:

Abbildung: Endenergiebedarf in SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY und MT für 2015 und 2050 mit unterschiedlichen Renovierungsraten

Abbildung: Anteil des Endenergiebedarfs im Jahr 2050 für SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY und MT im Vergleich zu 2015

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GitHub-Repository dieses Berechnungsmoduls

Hier erhalten Sie die neueste Entwicklung für dieses Berechnungsmodul.

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Probelauf

Hier wird das Berechnungsmodul für die Fallstudie von Wien ausgeführt. Verwenden Sie zunächst die Leiste "Gehe zu Ort", um nach Wien zu navigieren und die Stadt auszuwählen. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Ebenen", um das Fenster "Ebenen" zu öffnen, und klicken Sie dann auf die Registerkarte "BERECHNUNGSMODUL". Wählen Sie in der Liste der Berechnungsmodule "CM - Bedarfsprojektion".

Testlauf: Standardeingabewerte

Die Standardeingabewerte generieren eine Karte der Wärmebedarfsdichte für 2017. Diese Werte sollten nur als Ausgangspunkt betrachtet werden. Möglicherweise müssen Sie Werte unter oder über den Standardwerten festlegen, um zusätzliche lokale Überlegungen zu berücksichtigen. Das verwendete Szenario wirkt sich auch stark auf die Ausgabe aus. Daher sollte der Benutzer diese Werte anpassen, um die beste Kombination von Eingaben für seine Fallstudie zu finden.

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um das Berechnungsmodul auszuführen:

  • Weisen Sie der Laufsitzung einen Namen zu (optional), legen Sie die Eingabeparameter fest (hier wurden Standardwerte verwendet) und drücken Sie am Ende der CM-Eingabe auf „RUN CM“.
  • Warten Sie, bis der Vorgang abgeschlossen ist.
  • Sie können sofort sehen, dass die Karte der Wärmedichte zur Karte hinzugefügt wurde. Als Ausgabe werden Indikatoren im Fenster "ERGEBNISSE" angezeigt und auf der Karte werden die neue Karte der Wärmedichte und die Bruttogrundfläche angezeigt.

Abbildung: Anforderungsprojektion nach Ausführung mit Standardparameter

  • Zusätzlich werden auch zwei Diagramme generiert. Die erste zeigt die beheizte Bruttogeschossfläche für verschiedene Bauzeiten. Das zweite Diagramm zeigt den Energieverbrauch für Heizung und Brauchwarmwasser für verschiedene Bauzeiten.

Abbildung: Anforderungsprojektion nach Ausführung mit einem Standardparameter und Umstellung auf Grafik

  • Nach dem Ausführen der Berechnung und dem Schließen des Berechnungsmoduls befinden sich ganz unten in der Liste Ebenen zwei neue Ebenen. Zum einen die neue Heizdichtekarte und zum anderen die neue Bruttogrundflächenkarte. Wenn Sie sie speichern und für weitere Berechnungen verwenden möchten, müssen Sie sie herunterladen und erneut hochladen.

Abbildung: Anforderungsprojektion nach Ausführung mit einem Standardparameter, Wechsel zu Ergebnisebenen

Wie bereits erwähnt, kann es erforderlich sein, die Eingabeparameter an die eigene Datensituation anzupassen oder die Empfindlichkeit zu überprüfen.

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Wie zu zitieren

Andreas Müller und Marcus Hummel, im Hotmaps-Wiki, CM-Demand-Projektion (Oktober 2019)

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Autoren und Rezensenten

Diese Seite wurde von Andreas Müller, Marcus Hummel, Giulia Conforto und David Schmidinger ( e-think ) verfasst.

☑ Diese Seite wurde von Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ) überprüft.

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Lizenz

Copyright © 2016-2020: Andreas Müller und Marcus Hummel

Creative Commons Namensnennung 4.0 Internationale Lizenz

Diese Arbeit unterliegt den Bestimmungen einer Creative Commons CC BY 4.0 International License.

SPDX-Lizenz-ID: CC-BY-4.0

Lizenztext: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

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Wissen

Wir möchten dem Horizon 2020 Hotmaps-Projekt (Finanzhilfevereinbarung Nr. 723677), das die Mittel für die Durchführung der vorliegenden Untersuchung bereitstellte , unsere tiefste Anerkennung aussprechen .

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