Gis Gebäudeenergie: Gemessener Oder Geschätzter Verbrauch?

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GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf [email protected], www.unige.ch/energie In Zusammenarbeit mit Dr. Pierre Hollmuller Energieverbrauch der Schweizer Gebäude? Genaue Antwort W ieviel Wo Eine Vollständige GIS-Datenbank für gelieferte Energie im Gebäude Abschätzung (SCCER FEEB&D) Heutiger Focus: Wärmebedarf für Heizen und Warmwasser Wann Noch viel Komplexer: Strombedarf GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wieviel? = ~ 92 [TWh] Schätzung dank nationaler Energiestatistik[1] Catenazzi. 2014. “Analyse Des Schweizerischen Energieverbrauchs 2000 - 2013 Nach Verwendungszwecken”. Bundesamt für Energie Bern GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? 60 [m] 140 [m] [1]: A. Kemmler, A. Piégsa, A. Ley, P. Wüthrich, M. Keller, M. Jakob, and G. Wärmebedarf: Wieviel? ~ 92 [TWh] ~ 66% Fossile Energie GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? Teilweise verfügbar: • • • • SITG Genf GEAK Basel Stadt MEU Schweizweit? Extrapolationsverfahren basierend auf einer repräsentativen Stichprobe von gemessenem Verbrauch GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? Schätzung durch «Bottom-up» Modell Gebäude- und Wohnungsregister[1] • • • • • • • EGID : Eidgenössischer Gebäude ID Typ: Gebäudetyp Alter: Gebäudealter AGross : Gesamtfläche ADwelling : Wohnungsoberfläche (x,y): Koordinaten Hauptenergieträger Beheizte Oberfläche (AE) AE Modell bedingt durch • Typ: Gebäudetyp • AGross • ADwelling Geschätzter Wärmebedarf des Gebäudes 𝐸 = AE 𝑥 𝐸ℎ𝑤𝑤 Circa 2 Millionen Gebäude Kalibrierung • SITG IDC Datenbank • CECB/GEAK Datenbank Wärmebedarf per m2 Geschätzter Wärmebedarf eines Pixels Ehww bedingt durch • Typ: Gebäudetyp • Alter : Gebäudealter • Summe aller Gebäude eines Pixels • Fehlerabschätzung Circa 27’000 Gebäude GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? [1] GWR, Bundesamt für Statistik AE Schätzung: Beispiel für ein kollektives Wohngebäude AE AE Kalibrierung SITG IDC a=0.89 R2=0.97 n=5103 a=1.28 R2=0.95 n=4591 Gebäude und Wohnung Register Kanton BS EGID 111111111 Adresse Musterstr. 1 Typ Collective residential Const. Periode 1919-1945 Gesamtfläche 740 Wohnungs Oberfläche 492 GKODX 610205 GKODY 267341 Hauptenergieträger Fernwärme Gesamtfläche Beheizte Oberfläche Steigung der linearen Regression 1 Steigung der linearen Regression 2 Beheizte Oberfläche 1 = 0.89 x 740 Beheizte Oberfläche 2 = 492 x 1.28 Schätzung der Beheizten Oberfläche GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wohnungs Oberfläche 0.89 1.28 658.9 627.5 658.9 Wärmebedarfs Schätzung: Beispiel für ein kollektives Wohngebäude Gebäude und Wohnung Register GDEKT BS EGID 111111111 Adresse Musterstr. 1 Typ Collective residential Bau Periode 1919-1945 Gesamtfläche 740 Wohnungs Oberfläche 492 GKODX 610205 GKODY 267341 Hauptenergieträger Fernwärme Qh (HGT GE) [kWh/m2] Kalibrierung GEAK Qww (SIA 380/1) Qhww = Qh + Qww = 357.2 + 75 = Ehww = Qhww x 1/Nu E [MJ / Jahr] = Ehww x AE = 451.9 x 658.9 = 150- 100- Wärmebedarf Qh (HGT GE) Heizgradtage (GE) Heizgradtage (BS) Klimakorrektur = 2932.3/2863 Qh (BS) = 348.8 x 1.024 = 200- 97 2863 2932 1 99 [kWh/m2] [K Tag] [K Tag] 500- [kWh/m2] 2 21 [kWh/m ] 2 120 [kWh/m ] 2 126 [kWh/m ] 82'705 [kWh] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Analoge Modelle für andere Arten von Gebäuden 100- 500- 150- 100- 200- 150- 100- 50- 50- 0- 0- Qh (HGT GE) [kWh/m2] 150- 200- Mischnutzung Qh (HGT GE) [kWh/m2] 200- Einfamilienwohngebäude Qh (HGT GE) [kWh/m2] Qh (HGT GE) [kWh/m2] Kollektives Wohngebäude Industriegebäude Hotels …. 200- 150- 100- 500- Wärmebedarfs Schätzung: Pixel Summe der Schätzungen für jedes Gebäude AE Qh (HGT GE) [kWh/m2] Konfidenzintervall bezogen auf die Streuung der Kalibrierung a=0.89 R2=0.97 n=5103 200- 150- 100- 500- Gesamtfläche GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wie genau ist die Abschätzung ? • Wesentliche Fehler für einzelne Gebäude 𝒪(1 • Über- und Unterschätzung können sich gegenseitig aufheben • Zentraler Grenzwertsatz  Err = 𝒪(1/ 𝑁𝑏. 𝑏𝑢𝑖𝑙𝑑𝑖𝑛𝑔𝑠) GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? 𝑁𝑏. 𝑏𝑢𝑖𝑙𝑑𝑖𝑛𝑔𝑠 Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] Geschätzte Gesamtnachfrage: 94 [TWh / Jahr] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Wärmebedarf: Wo? GIS- Karten der Schweiz Wärmedichte [kWh / m2] GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? GIS Gebäudeenergie Datenbank mit geschätztem Verbrauch: Schlussfolgerungen W ieviel Wärmebedarf: Statistische Extrapolation Wo Flexibel und einfach Gute Übereinstimmung mit nationaler Statistik, aber gute Genauigkeit nur für Aggregate mit vielen Gebäuden Stündliche Temperaturdaten Wann Wärmeträgheit des Gebäudes Solargewinne GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Stefan Schneider: Research associate, Univerität Genf [email protected], www.unige.ch/energie Forschung finanziert durch: KTI.2014.0119 GIS Gebäudeenergie: Gemessener oder geschätzter Verbrauch?