From energy saving to energy efficiency – innovative technologies „Made in Austria“ Michael LEDERER Federal Ministry for Transport, Innovation and Technology Das bisherige Wachstum unseres Energie- und Ressourcenverbrauchs stößt auf deutliche Grenzen. Die zukünftige Gesellschaft wird mit einem Bruchteil der Ressourcen auskommen müssen (z.B: 2000 Watt Gesellschaft). Wie kann so eine Effizienzrevolution gelingen? Was kann Forschung und Technologieentwicklung dazu beitragen? Erste Erfolge aus den F&E-Programmen "Haus der Zukunft", Fabrik der Zukunft" und "Energiesysteme der Zukunft" werden vorgestellt. Inhalt: Warum Nachhaltigkeit? Welche Rolle hat die Forschung dabei? Missionsorientierte Programme - die richtige Strategie Die Ausrichtung (5 Kriterien) und Zielsetzung Ergebnisse Beispiel HdZ, Fdz, EdZ

Framework conditions for Energy Research in Austria Public Expenditures for Energy Research: ~120 Mio EUR Energy Policy Strategy Federal Research, Technology and Innovation Strategy (FTI) 2011 Evaluation and Development of FTI-Systems Energy Research Strategy 2010 Seite 2

Energy Research expenditures in 2011 EUR 121 Mio. Equal to 2010 Clear focus on energy efficiency 27,1% spent on renewable energy technologies Bioenergy lost importance Solar heating and cooling even Stong increase in PV Heat pumps lost Seite 3

Energy Research expenditures in 2011 Seite 4

Solar thermal collector for Face of building integration Appealing design Improved ressource- and energyefficiency Simple and cost effective errection and maintenance GREENoneTEC Fassadenkollektoren: Der innovative Fassadenkollektor eignet sich für Neubau und Sanierung und kann ohne Hinterlüftung in die Fassade integriert werden Innovative Aspekte: • Attraktives Gestaltungselement Die Integration des thermischen Flachkollektors in die Gebäudefassade erfolgt ohne Hinterlüftung und ist ein attraktives Gestaltungselement der Fassade. Die Kollektorfassade ist eine Rahmenkonstruktion, die aus mehreren vorgefertigten thermischen Sonnenkollektoren besteht. Die Kollektorfläche kann unabhängig von der übrigen Fassadengestaltung in die Fassade integriert werden. • Verbesserung der Ressourcen- und Energieeffizienz Die verschiedenen Funktionen wie solare Warmwasserbereitung und Raumheizung, Wärmedämmung, Witterungsschutzes der Fassade und Fassadengestaltung werden mit nur einem Bauteil erfüllt, wodurch auch Kosteneinsparungen erzielt werden. • Einfache und günstige Montage und Reparatur Das entwickelte Montagesystem ermöglicht die Befestigung der vorgefertigten Kollektorfelder an der Mauer mit einem speziellen T-Profil. Beliebig viele Kollektorfelder können damit über- und nebeneinander am Mauerwerk befestigt werden. Der Kollektor ist so konstruiert, dass bei Reparaturarbeiten jedes einzelne Kollektormodul zugänglich ist. Diese innovative Kollektortechnik eignet sich sowohl für Neubauten als auch für Altbausanierungen. Seite 5

Alpine base Schiestlhaus at Hochschwab ecological passive house in an altitude of 2153 m energy self sufficient (Photovoltaic, hot water collectors, accumulator possibility) utilization of rainwater, waste disposal concept, recycling Seite 6

ENERGY Base Passive house office building 4500 m² office space 1500 m² laboratories 100% heating and cooling out of renewable energies 400 m2 photovoltaic installation generates approx. 42.000 kWh/a Solar cooling and office space heating Heat pump Air moistening via plants Solar Cooling: Österreichweit erstmals in dieser Dimension im Einsatz Die solare Kühlung ("Solar Cooling"), die im ENERGYbase Anwendung findet, kommt in Österreich erstmals bei einem Bauvorhaben dieser Größenordnung zum Einsatz. Darunter versteht man den Einsatz von Solarenergie zur Kühlung der Luft. Während der Sommermonate, in denen der Kühl- und damit der Energiebedarf am höchsten sind, liefert die thermische Solaranlage die meiste Energie. Während des Winters kann die mit der Solaranlage gewonnene thermische Energie zur Beheizung des Gebäudes verwendet werden. An der Südfassade des Gebäudes ist eine rund 400 Quadratmeter große Photovoltaikanlage (Solarstromanlage) angebracht. Sie deckt mit einer Jahresleistung von rund 42.000 kWh einen wichtigen Teil des Energiebedarfs. Pflanzen sorgen für behagliches Raumklima und hohen Arbeitsplatz-Komfort Eine absolute Neuheit in Österreich ist auch die Nutzung von Pflanzen zur natürlichen Befeuchtung und Konditionierung der Raumluft während der Wintermonate. Das Architekturbüro "pos architekten" hat viergeschossige Pflanzenpufferräume entwickelt, die als abgeschlossene Feuchtgeneratoren präzise steuerbar und absolut ökologisch Feuchte ins haustechnische System speisen und Schadstoffe aus der Luft filtern. 500 Pflanzen einer speziellen Art des Zyperngrases befeuchten im Winter und in der Übergangszeit die Luft, ehe sie im Gebäude verteilt wird und für ein besonders behagliches Raumklima sorgt und gleichzeitig ein gesünderes Arbeitsumfeld möglich macht. Großzügig verglast und trotzdem energieeffizient Die spezielle "Faltung" der Südfassade ermöglicht einen sehr hohen Verglasungsanteil bei gleichzeitig optimaler Verwertung des solaren Ertrags. Im Winter kann die Wärme der tiefer stehenden Sonne besser eingefangen und durch eine spezielle Luftführung in den Norden des Gebäudes verteilt werden. Im Sommer verschattet sich die Fassade von selbst, sodass die gesamte Sonneneinstrahlung direkt von den auf der Fassade angebrachten Photovoltaik-Modulen verwertet werden kann. Der indirekte Teil der Sonnenstrahlung gelangt als natürliches Tageslicht in die Räume. Optimale Lichtverhältnisse im ENERGYbase Während in gewöhnlichen Büroimmobilien rund 40 Prozent der Fläche ausschließlich mit Kunstlicht beleuchtet werden müssen, macht im ENERGYbase die Grundrissgestaltung sowie eine intelligente Lichtsteuerung eine komplette Versorgung des Gebäudes mit Tageslicht möglich. So genannte Lichtlenk-Jalousien leiten das Tageslicht mit Hilfe hoch reflektierender Lamellen in die Tiefe des Raumes, um die Räumlichkeiten tagsüber möglichst lange mit ausreichend Helligkeit zu versorgen. Der minimale Einsatz von Kunstlicht ist ein weiterer Grund für den geringen Energiebedarf. Auch die Mitarbeiter profitieren. Denn Augenbrennen, Ermüdung der Augen, verschlechtertes Sehvermögen und Kopfweh sind häufig Folgen schlechter Lichtverhältnisse im Büro. Reduction of energy consumption by 80% Accommodation of the building with natural light via light regulation Seite 7

Strom produzierende Drehtüre Es gibt viele Möglichkeiten zur Energieerzeugung: Die Strom produzierende Drehtüre in einem NL Sustainable Cafe erzeugt bei jeder Umdrehung die Energie für einen Mocca Quelle: RAU Seite 8

City Cooling – Town Town Building complex Town Town (office buildings and hotels etc. in Vienna/Erdberg) First long-distance cooling project of Vienna 21 buildings, after completion 10 MW Concepts for implementation of an efficient, future oriented cooling system Concepts for smart long-distance cooling, variable cooling demand and user influences. Projekt City Cooling – Town Town Konzeptentwicklung für eine intelligente Fernkälteübergabe und alternative Rückkühlung von zentralen Groß-Absorptionskälteanlagen am Fallbeispiel des Wiener Stadtteils Town Town. Beschreibung Die derzeit vorwiegend zur Gebäudekühlung eingesetzten Kompressionskältemaschinen weisen einen enormen Strombedarf auf. Eine Alternative dazu bieten mit Wärme angetriebene Absorptionskältemaschinen, welche aus energetischer und ökologischer Sicht große Vorteile mit sich bringen. Diese Kältemaschinen können entweder direkt beim Gebäude errichtet und betrieben werden (dezentrale Kälteversorgung), oder auch zentral für mehrere Gebäudekomplexe über ein „Fernkältenetz“ die Kälte den jeweiligen Gebäuden zur Verfügung stellen (zentrale Kälteversorgung). Bei der U-Bahnstation Erdberg entsteht der Betriebsgebäudekomplex TownTown, der mit Fernwärme und –Kälte versorgt wird. Es werden unter anderem Bürogebäude und Hotelimmobilien gebaut, wobei die Kombination zwischen Glasarchitektur und hohen internen Lasten zu einem hohen Klimatisierungsbedarf führen werden. Aufgrund der Bebauungsdichte und des hohen Klimatisierungsbedarfs wird ein Fernkältenetz (zentrale Kältebereitstellung) umgesetzt. Inhalt des Projektes ist in einem ersten Schritt die Erfassung von Kühltechnologien moderner Bürogebäude und Gewerbebetriebe, sowie die Erhebung der geforderten technischen Rahmenbedingungen für die Fernkälteübergabe. Nach der Auswahl und Kombination unterschiedlicher Kühltechnologien anhand des Kühlbedarfs und der Lastverläufe der geplanten Bürogebäude in Town Town werden daraus Strategien zu einer intelligenten Einbindung einer Fernkälteversorgung entwickelt. Anhand von dynamischen Anlagensimulationen werden unterschiedliche Regelungsstrategien untersucht, um sowohl ein effizientes Fernkältenetz, als auch eine Nutzer orientierte Klimatisierung gewährleisten zu können. Neben der Entwicklung dieser intelligenten Fernkälteübergabe ist eine Machbarkeitsstudie zur alternativen Rückkühlung von zentralen Groß-Absorptionskälteanlagen Schwerpunkt des Projektes. Es werden mögliche Technologien und Strategien am Fallbeispiel Town Town untersucht und auf technische, wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen hin bewertet. Ziele des Projektes sind: Entwicklung intelligenter Fernkälteübergabe und alternativer Rückkühlkonzepte zur Implementierung eines effizienten, zukunftsorientierten Kühlsystems am Fallbeispiel Town Town auf der Kältebereitstellungs- und der Kälteverteilungsseite. Flexibler Einsatz von Fernkälteübergabekonzepten für unterschiedliche Komfortstufen, Kühltechnologien und Nutzungen. Übertragbarkeit der entwickelten Fernkälteübergabekonzepte, so wie der Konzepte zur alternativen Rückkühlung auf zukünftige Fernkältenetze in Österreich. Methodische Vorgehensweise Datenerhebung von möglichen Kühltechnologien und zur Gebäudeklimatisierung sowie zentraler Kälteerzeugung in Fernkältenetzen Technologieauswahl und –Kombinationen mittels dynamischer Gebäude- und Anlagensimulation (TRNSYS) Definition der Fernkälteübergabe durch Analyse unterschiedlicher Systemkonfigurationen und Anschlussbedingungen mittels dynamischer Anlagensimulation (DYMOLA) Recherche über den Stand der Technik zur alternative Rückkühlung, sowie Potentialerhebung am Fallbeispiel zentrale Kälteerzeugung in Town Town Erwartete Ergebnisse Evaluierung der statisch dimensionierten zentralen Kälteversorgung mittels dynamischer Gebäude- und Anlagensimulation um die Energieeinsparpotentiale durch eine energieoptimiertere Bauweise, sowie die energetischen Auswirkungen bei einer Variation der Kühltechnologien aufzeigen zu können. Konzepte für intelligente Fernkälteübergabe: Diese Fernkälteübergabekonzepte sollen auf unterschiedliche Komfortstufen, Kühltechnologien, wechselnden Kühlbedarf und Lastverläufe, sowie Nutzereinflüsse eingehen können. Durch sie soll eine innovative Schnittstelle zwischen Fernkältenetz und Verbraucher geschaffen werden, welche auch auf andere Standorte angewendet werden kann. Konzepte zur alternativen Rückkühlung einer Groß-Absorptionskälteanlage: Konkrete Darstellung der Potentiale zur Energieeinsparung (Strom und Wasser), Flächeneinsparung, Mehrfachnutzung der Abwärme, sowie Einbindung von alternativen Technologien zur Rückkühlung (Abwasserkanal, Eisspeicher,…) am Fallbeispiel Town Town. Projektbeteiligte Projektleiter Ing. Anita Preisler Institut/Unternehmen arsenal research Geschäftsfeld Nachhaltige Energiesysteme / Business Unit Sustainable Energy Systems Kontaktadresse Ing. Anita Preisler arsenal research Geschäftsfeld Nachhaltige Energiesysteme / Business Unit Sustainable Energy Systems Austria, 1210 Vienna, Giefinggasse 2 Tel.: +43 (0) 50550-6634 Fax: +43 (0) 50550-6613 E-Mail: anita.preisler@arsenal.ac.at Homepage: www.arsenal.ac.at Projektpartner ILF Beratende Ingenieure ZT GmbH Fernwärme Wien GmbH IWS Immobiliendevelopment Wiener Stadtwerke BMG & Soravia AG SPAR Österreichische Warenhandels AG Seite 9

Biogas Development of gas processing and purification technologies Demonstration and pilot projects Technology- Transfer activities Seite 10

Energy self sufficient district Güssing Flexibel energy supply for the district with 100% biomass of the region Use of a fluidized bed steam gasifier Biogenic fuels with Fischer-Tropsch process Polygeneration Biomasse- Vergasung Quelle: Hofbauer 2006 Synthesegas - BioSNG Flüssige Treibstoffe – BioFIT (Fischer Tropsch) Seite 11

Thank you very much indeed for your kind attention! Michael LEDERER michael.lederer@bmvit.gv.at Further Information: www.NachhaltigWirtschaften.at www.e2050.at Seite 12