Entwicklung, Untersuchung und Bewertung von Berechnungsmodellen zur Erstellung von kommunalen Energiebilanzen im Gebäudebereich

Um die Auswirkungen von energetischen Maßnahmen in Stadtteilen oder Städten im Hinblick auf die zu erwartende Energieeinsparung zu evaluieren, ist es notwendig den IST-Energiebedarf (Baseline)zu erheben. Diese Baseline stellt den aktuellen IST-Zustand des Strom- und Wärmebedarfs im Gebäudebereich dar, um die prozentuale Verminderung des Energiebedarfs von umgesetzten energetischen Maßnahmen darstellen zu können. Zur Erstellung der Baseline wird auf einen räumlichen mithilfe eines GIS (Geoinformationssystem) - Bottom-Up-Ansatz aufgebaut, der im Zuge unterschiedlicher Forschungsprojekte durch das Unternehmen alpS GmbH und im Rahmen dieser Arbeit entwickelt wurde. Für die Ausgangsbasis wurden alle energierelevanten Datengrundlagen (Geoinformations- und Sachdaten) verschiedener Partner (Land, Stadt, Wohnbauträger, Versorgungsunternehmen, . . . ) gesammelt, entsprechend dem Datenschutz (DSG 2000) mit dem eigens entwickelten Bottom- Up-Bilanzierungsmodell „Energieraum Alpen“ (EneRAlp) zusammengeführt und miteinander verknüpft. Aufbauend auf dieser Datenbasis wird in Anlehnung an den österreichischen Energieausweis (ÖNORM EN ISO 13790 / ÖNORM 8110-6) die Bilanzierung des Energiebedarfs im Gebäudebereich durchgeführt. Das Modell wurde aufgrund unvollständiger Informationen und Annahmen anhand von tatsächlichen Verbrauchsdaten (Strom und Gas) in Zusammenarbeit mit den Netzbetreibern kalibriert. Neben dem Wohngebäudesektor sind mit dem EneRAlp-Ansatz auch Teile der Nichtwohngebäude wie Büros, Verkaufsstätten und Beherbergungen abgebildet. Außerhalb der genannten Gebäudetypen (z.B. Industrie) wurden zusätzliche Daten und Kennzahlen wie zum Beispiel die Emissionserhebung vom Land Tirol (EMIKAT) in die Auswertung miteinbezogen, um möglichst den gesamten Gebäudebestand energetisch abzubilden. ^Die Arbeit bildet den aktuellen Entwicklungsstand des EneRAlp Berechnungsmodells ab und wird anhand der Untersuchungsregion Innsbruck untersucht und bewertet. Dabei werden sowohl die Herausforderungen der Datenorganisation, Datenverknüpfung und Datenqualität als auch die Graubereiche (Informationsdefizite) angeführt. In der Arbeit werden Kennzahlenmodelle und Bewertungsmethoden zur räumlichen Energiebilanzierung angeführt und die Kalibrierungs- und Verifizierungsmethodik der Gesamtbilanz beschrieben. Die Ergebnisse und Kennzahlen aus der Modellanwendung vom Untersuchungsgebiet Innsbruck werden analysiert und diskutiert. Sie dienen der Stadt Innsbruck als Grundlage für die weitere Entwicklung des Energieentwicklungsplans Innsbruck. Ziel der Arbeit ist, eine mögliche Herangehensweise der räumlichen Energiebilanzierung für österreichische Untersuchungsgebiete aufzuzeigen. Abschließend wird auf die Handlungsfelder in Bezug auf die Datengrundlagen und dem Bilanzierungsansatz eingegangen.In order to evaluate the impact of energy related measures in districts or cities in terms of the expected energy savings, it is necessary to calculate the actual energy demand (baseline) in these areas. The baseline in this work includes the actual situation of the electricity and heat demand in residential and non residential buildings as well as in industry. To elevate the baseline a specially designed Geo Information System (GIS) based bottom-up approach was developed in collaboration with the company alpS GmbH and University of Innsbruck. The basic information of all energy-related databases (geographic information and feature data) is collected from the different stakeholders (federal state, city, community, energy supplier etc.) and combined by the developed bottom-up energy-model „Energieraum Alpen“ (EneRAlp). This is made in accordance to the Austrian Data Protection Law (DSG 2000). Using this database, the energy demand of buildings is calculated in accordance to the Austrian Energy Certificate (ÖNORM2 EN ISO 13790 / ÖNORM B8110-6), which is used to balance the energy demand according the Austrian implementation of the European Building Directive on Energy Efficiency. Due to missing information and assumptions the model was calibrated with the real energy consumption (electricity and gas) in cooperation with the energy network operators. The EneRAlp model includes the residential sector and partly the non-residential sector like offices, retail outlets and accommodations. Beyond the included sectors of the EneRAlp model (e.g. industry) additionally specific energy parameter (e.g. emission inventory of the federal state Tyrol) was taken for the energy balancing to represent the entire building stock. This thesis represents the actual level of development of the EneRAlp model and its application in the city of Innsbruck. Thereby the challenge of the data organization, data linking and data quality as well the information deficits is described. This thesis includes typical energy consumption value models, energy balancing methods and the description of the calibration and verification of the spatial energy balancing model. The results and key figures from the model application of the Innsbruck study area are analyzed and discussed. They serve as a basis for further development of the energy development plan Innsbruck. The aim of the thesis is to demonstrate a possible approach of the spatial energy balancing for Austrian areas. Finally, the field of further actions regarding the data bases and the applied energy balancing approach are discussed.Dominik PfeiferAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersUniversität Innsbruck, Dissertation, 2017Innsbruck, Univ., Diss., 2017OeBB(VLID)165568