Saubere Stromversorgung
Veröffentlicht auf 26. Dezember 2020 |
vom Rocky Mountain Institute
26. Dezember 2020 durch Rocky Mountain Institute
Ursprünglich veröffentlicht von Rocky Mountain Institute.
Durch Laurie Stone & Matt Jungclaus
Wenn wir den globalen Temperaturanstieg unter 1,5 ° C halten wollen, müssen wir unsere Gebäude reparieren. Sie sind die größten Endverbraucher von Energie und erzeugen fast 40 Prozent der jährlichen globalen Treibhausgasemissionen. Es reicht jedoch nicht aus, Gebäude für Energieeffizienz und erneuerbare Energien einzeln zu behandeln. Um echte Veränderungen herbeizuführen, müssen wir auch auf Distriktebene arbeiten.
2016 hat das Rocky Mountain Institute (RMI) mit dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) und dem US-Energieministerium (DOE) zusammengearbeitet, um den Zero Energy District Accelerator auf den Markt zu bringen. Das Ziel des Accelerator war es, Best Practices auszutauschen und Gruppen technische Unterstützung zu bieten, die leistungsstarke Gebäudestrategien im Distriktmaßstab implementieren möchten. Der dreijährige Prozess führte zu vielen aufstrebenden Hochleistungsdistrikten sowie dem kürzlich veröffentlichten Bericht: Ein Leitfaden zur Energie-Masterplanung von Hochleistungsbezirken und -gemeinden.
Es reicht nicht aus, Gebäudeeffizienz und erneuerbare Energien Gebäude für Gebäude zu behandeln. Um echte Veränderungen herbeizuführen, müssen wir auch auf Distriktebene arbeiten.
über @RockyMtnInst Bekämpfung des Klimawandels durch Hochleistungsviertel https://t.co/s7xRq4dDCW
– Tor "@SolarFred" Valenza (@SolarFred) 16. Dezember 2020
Der von NREL, RMI, US DOE, Integral Group und BluePoint Planning gemeinsam verfasste Leitfaden veranschaulicht einen iterativen Prozess zum Aufbau von Unterstützung, Planung und Implementierung von Hochleistungsdistrikten. Diese Bezirke nutzen die Synergien, die verfügbar sind, wenn Energieverbrauch und -produktion eher auf Bezirksebene als auf einer einzelnen Gebäudeskala betrachtet werden. Dies ist eine wichtige Strategie zur Reduzierung von Emissionen, zur Erhöhung der Energiesicherheit und zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit.
Was ist ein Hochleistungsviertel?
Ein Hochleistungsbezirk ist ein Projekt mit mehreren Gebäuden, bei dem die Gebäude sowie der gesamte Bezirk ihre Energieeigenschaften auf Lebenszyklusbasis integrieren und optimieren. Dies umfasst Energieeinsparung und -effizienz, Heiz- und Kühlsysteme sowie Systeme für erneuerbare Energien. Ein Hochleistungsbezirk kann das Ziel haben, seine Energieeffizienz zu verbessern, Netto-Null-Energie zu erreichen, klimaneutral zu werden oder sogar ein energiepositiver Bezirk zu werden (mehr saubere Energie zu erzeugen als er verbraucht).
Hochleistungsviertel bieten sowohl Eigentümern als auch Bewohnern viele Vorteile. Dazu gehören Kostensenkungen durch Skaleneffekte beim Kauf, eine höhere bezirksweite Effizienz aufgrund der Vielfalt der Gebäude- und Energielasten, verbesserte Innenraumbedingungen aufgrund der Luftqualität und des natürlichen Lichts, eine höhere Marktfähigkeit und Widerstandsfähigkeit.
Erstellen eines Energie- und Finanz-Masterplans
Einer der wichtigsten Aspekte bei der Schaffung eines erfolgreichen Hochleistungsdistrikts ist die Erstellung robuster Energie- und Finanz-Masterpläne. Energie-Masterpläne sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Energieeffizienz- und erneuerbaren Energieziele des Distrikts erreicht werden, und um gleichzeitig die thermischen Belastungen im gesamten Projekt auszugleichen. Um diese Gleichgewichte zu erreichen, muss der Energie-Masterplan die Investitionen in die unterstützende Infrastruktur sorgfältig planen und die Komplexität der Aggregation elektrischer und thermischer Lasten berücksichtigen.
Diese Energiebilanzierung ist eine Möglichkeit, den Energieverbrauch im Distrikt kostengünstig zu optimieren. Energiesysteme in einem Hochleistungsbezirk können verteilte erneuerbare Energiesysteme, ein Mikronetz, das erneuerbare Energien in Batteriespeicher und Steuerung auf Bezirksebene integriert, sowie thermische Fernenergiesysteme (Heizen und Kühlen) umfassen.
Ein vollständig optimierter Fernenergie-Masterplan könnte sicherstellen, dass erneuerbare Energien und Energiespeichersysteme den gesamten Distrikt (und nicht einzelne Gebäude) finanziell und ökologisch optimal nutzen, indem Energie vorteilhaft mit dem Netz ausgetauscht wird. Abhängig vom Projektklima und den Gebäudenutzungstypen könnte diese Art von Plan auch auf Energiesynergien beruhen, um Wärme zwischen Gebäuden auszutauschen, anstatt separate Gebäude gleichzeitig zu heizen und zu kühlen (siehe Fernwärme und Fernkühlung unten).
Die Lebensfähigkeit eines Hochleistungsdistrikts hängt von einem soliden Finanzplan ab, der die Lebenszykluskosten jeder Komponente des Hochleistungsdistrikts berücksichtigt. In der Regel erfordern Hochleistungsdistrikte höhere Vorabinvestitionen in Energieeffizienz und Energieinfrastruktur auf Distriktebene, was zu erheblichen langfristigen Einsparungen bei den Betriebskosten in Form eines geringeren Energieverbrauchs, geringerer Betriebs- und Wartungskosten sowie geringerer Kosten für den Austausch von Geräten führt.
RMIs Geschäftsmodell Für die Entwicklung von Hochleistungsdistrikten wird eine spezielle Möglichkeit hervorgehoben, einen Finanzplan für Hochleistungsdistrikte bereitzustellen, der für Distriktentwickler, Paketentwickler und Mieter attraktiv ist. Das Modell schafft ein profitables Geschäft für einen integrierten Energiedienstleister und kommt dem lokalen Stromnetz und der Nachbargemeinde zugute.
Fernwärme und Fernkühlung
Das Heizen und Kühlen von Gebäuden auf Bezirksebene bietet große Vorteile, einschließlich höherer Effizienz, niedrigerer Kosten und zuverlässigerer und belastbarerer Energie. Anstatt dass jedes Gebäude seine eigenen Heiz- und Kühlquellen hat, a Bezirksenergie Das System tauscht Wärme zwischen einer zentralen Anlage und einer Gruppe von Gebäuden aus.
Ein Hauptvorteil eines thermischen Distriktansatzes besteht darin, dass die Vielfalt der thermischen Belastungen über Gebäude hinweg (z. B. Tageszeit, Wochentage, Monate des Jahres) zu zusätzlichen Einsparungen führen kann, indem Möglichkeiten zur Abwärmerückgewinnung und Energieverteilung geschaffen werden. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, verschiedene Gebäudetypen einzubeziehen. Beispielsweise werden Wohn- und Geschäftsgebäude häufig zu unterschiedlichen Tageszeiten genutzt und können daher komplementäre Heiz- und Kühllastprofile aufweisen. Sie können sogar von Abwärme profitieren, die in anderen Gebäudetypen mit höheren Energiedichten (z. B. Bürohochhäusern oder Produktionsanlagen) erzeugt wird.
Geschätzte stündliche Heiz- und Kühllasten des hypothetischen Live-Work-Play-Distrikts in Atlanta, Georgia; Die schwarzen Bereiche stellen eine überlappende Last dar, die auf ein Potenzial für die gemeinsame Nutzung von Energie durch ein Fernwärmesystem hinweist. Quelle: Nationales Labor für erneuerbare Energien.
Obwohl es Distrikt-Wärmesysteme seit mehr als einem Jahrhundert gibt, haben sie seit dem Dampfsysteme des späten 19. Jahrhunderts. Wir haben jetzt Systeme, die viel effizienter sind und bei extremen Temperaturen arbeiten können. Zwei Beispiele für innovative Distriktthermiesysteme, die aus dem Accelerator hervorgehen, sind das National Western Center und Cornell Tech.
Wärme aus dem Abwasser gewinnen – National Western Center
Eine der innovativsten und effizientesten Möglichkeiten zur Heizung und Kühlung ist das Abwasser, eine das ganze Jahr über konstante Wärmequelle. Dies geschieht im National Western Center auf dem historischen Gelände der Denver Union Stock Yard Company, auf der derzeit die jährliche National Western Stock Show stattfindet. Die Stadt und der Landkreis Denver, die National Western Center Authority, die Western Stock Show Association und die Colorado State University kamen zusammen, um das Gelände neu zu entwickeln. Es wird bald in einen 250 Hektar großen Mehrzweckcampus ohne Energie umgewandelt.
Neben dem Hinzufügen von erneuerbaren Energiesystemen vor Ort, um 100 Prozent des Stroms des Standorts zu liefern, wird der Campus ein Fernenergiesystem umfassen, das Wärmeenergie aus einer unterirdischen Abwasserleitung bezieht. Dieses 3,8-Megawatt-System wird das größte Abwärmerückgewinnungssystem in Nordamerika sein. Auf lange Sicht wird dieses System vergleichbare Kosten wie herkömmliche Erdgassysteme haben und gleichzeitig geschätzte Kosten einsparen 2.600 Tonnen CO2 Emissionen pro Jahr und fast 90 Prozent der Heiz- und Kühllasten des Campus.
Erdwärmepumpen – Cornell Tech
Der Cornell Tech-Campus auf Roosevelt Island in New York City soll die Interaktion zwischen Industrie und Wissenschaft fördern. Der 12,4 Hektar große Campus umfasst akademische Gebäude, Büros, ein Hotel, einen Wohnturm sowie Konferenz- und Versammlungsbereiche. Der Platz bleibt für zukünftige Programmanforderungen übrig. Das akademische Hauptgebäude, das Bloomberg Center, ist ein Null-Energie-Gebäude, das von einem Erdwärmepumpensystem beheizt und gekühlt wird.
Quelle: Nationales Labor für erneuerbare Energien.
Das System umfasst 80 Bohrlöcher mit einer Tiefe von jeweils 400 Fuß, die unter dem öffentlichen Freiraum des Hauptcampus gebohrt werden. Diese Bohrlöcher erreichen wassergefüllte Risse im örtlichen Grundgestein, wo die Grundwasserbewegung den Wärmetauschern hilft, Wärme zu extrahieren und abzuleiten, um das Gebäude zu heizen und zu kühlen. Es ist das erste Mal, dass in den USA ein Grundwasserpumpensystem auf ein geothermisches System mit geschlossenem Kreislauf angewendet wird. Dieses System soll in Verbindung mit Solarphotovoltaik und energieeffizientem Gebäudedesign bis zu bis zu zwei Einsparungen bringen 500 Tonnen Kohlendioxidemissionen pro Jahr.
Gebäudeeffizienz auf die nächste Stufe bringen
Die Vorteile der Gebäudeenergieeffizienz sind allgemein bekannt und wurden in viele lokale und internationale Bauvorschriften integriert. Darüber hinaus werden erneuerbare Energiesysteme immer häufiger eingesetzt, da die Preise fallen und das Umweltbewusstsein wächst. Die Optimierung der Energieeffizienz und der Erzeugung erneuerbarer Energie in einer großen Entwicklung ist für die meisten Immobilienentwickler, Eigentümer und Fachleute ein Paradigmenwechsel. Dies ist jedoch der nächste Schritt, den wir unternehmen müssen, um die Klimakrise anzugehen.
Ein Leitfaden zur Energie-Masterplanung von Hochleistungsbezirken und -gemeinden kann Architekten, Planern, Ingenieuren, lokalen Regierungsbehörden und Immobilienentwicklern helfen, die Synergien zu nutzen, die verfügbar sind, wenn Energieverbrauch und -produktion auf Bezirksebene und nicht auf Gebäudeebene betrachtet werden.
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Über den Autor
Rocky Mountain Institute Seit 1982 hat das Rocky Mountain Institute marktbasierte Lösungen entwickelt, die den globalen Energieverbrauch verändern, um eine saubere, prosperierende und sichere Zukunft zu schaffen. Als unabhängiger, gemeinnütziger Think-and-Do-Tank arbeitet RMI mit Unternehmen, Gemeinden und Institutionen zusammen, um replizierbare Lösungen zu beschleunigen und zu skalieren, die den kostengünstigen Übergang von fossilen Brennstoffen zu Effizienz und erneuerbaren Energien vorantreiben. Bitte besuche http://www.rmi.org für mehr Informationen.