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ZEN Zukünftige Entwicklung der Raumkühlung durch Klimawandel bis 2050

Ziel des gegenständlichen Projektes war die Untersuchung der durch Gebäudekühlung und zunehmende PV-Einspeisung befürchteten Auswirkungen und die Effektivität möglicher Maßnahmen sowie die Darstellung plausibler Szenarien der Entwicklung des österreichischen Kühlenergiebedarfs bis 2050.

Ausgangssituation

Auf Basis der Wetterbeobachtung der vergangenen Jahrzehnte und der Berechnungsergebnisse aktueller Klimamodelle sind deutliche Anstiege der jährlichen wie auch der saisonalen Mitteltemperatur in ganz Österreich zu erwarten. Bereits heute ist ein verstärkter Trend, Gebäude mit Klimageräten zur Raumkühlung auszustatten, zu beobachten. Für die Zukunft wurden daher in den Stromnetzen häufiger auftretende elektrische Lastspitzen aufgrund von Gebäudekühlung für möglich gehalten. Weiters ist aufgrund von Klimazielen von einem massiven Rollout der Photovoltaik (PV) auszugehen, was ebenfalls Belastungen der Stromnetze zu erwarten lässt. Um diese durch Gebäudekühlung und zunehmende PV-Einspeisung befürchteten Auswirkungen und die Effektivität möglicher Maßnahmen zu untersuchen sowie um plausible Szenarien der Entwicklung des österreichischen Kühlenergiebedarfs bis 2050 darzustellen, wurde das gegenständliche Projekt angeboten.

Projektverlauf

Nach dem Projektstart am 1.9.2020 stand die Sondierung vorhandener Daten zum Themenbereich Gebäudekühlung. Als direkte Folge wurden Hauptszenarien, auch Untersuchungsfälle genannt, definiert, die allen in ZEN durchgeführten Untersuchungen zugrunde liegen. Nach einer längeren Projektverzögerung aufgrund eines tragischen Vorfalls, der mit der inhaltlichen Arbeit dieses Projekts nicht in Verbindung stand und eine Projektverlängerung um 3 Monate erforderlich machte, wurden ab Frühling 2021 in etwa parallel die erforderlichen Anforderungen an die für die Simulationen und Berechnungen benötigten Klimadatensätze definiert, die entsprechenden Klimadatensätze durch gezielte Downloads beschafft, die für die Stromnetze benötigten Stromnetzmodelle beschafft und Referenzgebäude für die Gebäudesimulationen modelliert. Da bei den Klimadaten eine Neubeschaffung nötig war um für alle im Projekt durchgeführten Teilaktivitäten geeignet zu sein, konnten die (finalen) Berechnungen und Simulationen erst im Herbst 2021 durchgeführt werden. Dabei wurden mit dem Gebäudebestandsmodell invert (www.invert.at) Prognosen zur künftigen Entwicklung des Energie- und Strombedarfs für Gebäudekühlung bis 2050 erstellt, vorhandene Haushaltsstrom-Lastprofile für die klimatischen Verhältnisse in den Betrachtungsjahren normalisiert sowie mittels dynamischer Gebäudesimulation und postsimulatorischer Prozesse elektrische Lastprofile für Gebäudekühlung und PV-Einspeiseprofile generiert. Die generierten elektrischen Lastprofile wurden für die Stromnetzsimulationen den Netzanschlusspunkten nach einem definierten Schlüssel zugewiesen und damit die Auswirkungen der Gebäudekühlung mit und ohne gezielte Deckung des Bedarfs durch am Gebäude befindliche PV-Anlagen untersucht.
Im Zuge der Stakeholder-Beteiligung, die gleich mit Projektbeginn startete, wurde mittels semistrukturierter Interviews der aktuelle Wissensstand und die Experteneinschätzungen zu den Kernfragen des Projektes von wichtigen Stakeholdern eingeholt und die in ZEN erzielten Projektergebnisse unter den Stakeholdern disseminiert. Die Ergebnisse aus den Stakeholder-Interviews flossen wie die Projektergebnisse aus den Simulationen und Berechnungen in die globale Interpretation der Projektergebnisse und somit in die Schlussfolgerungen und Empfehlungen ein.

Meilensteine

  1. Projektstart
  2. Projekt Kick-Off mit Klima- und Energiefonds durchgeführt und protokolliert
  3. Bilaterale Gespräche mit Interessensvertreter:innen durchgeführt
  4. Redaktioneller Beitrag auf energytransition.klimafonds.gv.at
  5. Sondierte Informationen und Daten
  6. Matrix zu den Szenarien/Untersuchungsfällen
  7. Modellierte Gebäude verschiedener Cluster
  8. Inputdaten aktualisiert
  9. Szenarien-Ergebnisse für den Kühlenergiebedarf bis 2050
  10. Bewertete passive und aktive Maßnahmen zur Reduktion der Kühllasten
  11. Empfehlungen für Sanierungsprogramme
  12. Projektabschluss
  13. Ergebnispräsentation auf einer Veranstaltung des Klima- und Energiefonds (in Planung)

"Das Besondere an diesem Projekt ist, dass für das Erreichen der Projektziele Expertise aus den sehr unterschiedlichen Domänen Klimaforschung, Gebäudebestandsmodellierung, dynamische Gebäudesimulation, Stromnetzsimulation und Stakeholder-Einbindung sowie eine sehr enge Abstimmung unter ihnen erforderlich war. Das Projektteam ist stolz trotz der großen Herausforderungen und aufgetretener Rückschläge die vorliegenden aussagekräftigen und wissenschaftlich fundierten Projektergebnisse erzielt haben zu können."

– Thomas Natiesta –

Ergebnisse

Die im gegenständlichen Projekt durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass bis 2050 der Nutzenergiebedarf über alle Szenarien eine Bandbreite von 6 TWh bis 28 TWh aufweist, je nachdem von welchem Klimadatensatz und welche gebäudeseitigen Maßnahmen ausgegangen wird. Die Bedeutung von passiven Maßnahmen, wie Verschattung, Innenraum-Temperaturen und Nachtkühlung wird in den Ergebnissen sehr deutlich: In den optimistischen Szenarien können im Vergleich zu den pessimistischen über zwei Drittel des Kühlbedarfs (Nutzenergie) eingespart werden.
Die Integration von Kühllasten mit und ohne die Integration von Haushalts-PV verursacht in den untersuchten Zeiträumen nur bei wenigen Netztypen Überlastungen oder Spannungsverletzungen. Andere Technologien, beispielsweise die Elektromobilität, dürften die Stromnetze in Zukunft deutlich stärker belasten.
Die Projektergebnisse zeigten auch, dass sich Förderprogramme im Gebäudebereich meist auf Maßnahmen beziehen, die in erster Linie zur Reduktion des Heizwärmebedarfs führen, aber oftmals nur einen geringen Einfluss auf den Kühlbedarf haben. Bauvorschriften und Förderungen sollten daher künftig immer auch passive Maßnahmen (bevorzugt) und ggf. aktive Kühlung betreffende Maßnahmen (nachgereiht) adressieren. Der Bauteilaktivierung wird aufgrund der erzielbaren Effizienz und des Speicherpotenzials ein hoher Stellenwert beigemessen.

 

Mehr Informationen zu den Ergebnissen der Expert:innenbefragung HIER.

Steckbrief