Bachelorarbeit Christa Obrist

Bild Diplomand
Diplomandin
Christa Obrist
BetreuerIN
Susanne Kytzia, Prof. Dr.
Experte
Kaspar Leuthold, Dipl. Masch. Ing. FH
Disziplin
Ressourcenmanagement
Jahr
2011
Heizwärmebedarf und CO2-Ausstoss senken – aber wie?
Szenarien für eine zukunftstaugliche Wärmeversorgung der Stadt St. Gallen
Für die Stadt St. Gallen, die in der Schweizer Energiepolitik eine Vorreiterrolle einnimmt, soll untersucht werden, wie sich die Steigerung der Energieeffizienz und der Einsatz erneuerbarer Energien auf den Heizwärmebedarf und den CO2-Ausstoss auswirken. Die Erkenntnisse bestätigen die bisherigen Anstrengungen der Stadt St. Gallen.

Die Stadt St. Gallen hat das Label «Energiestadt» und ist beim europäischen Klimabündnis dabei. Sie verfügt über ein Energiekonzept bis ins Jahr 2050, das nicht nur ehrgeizige Ziele nennt, sondern auch Massnahmen aufzeigt, wie diese erreicht werden können. In der kommunalen Wärmeversorgung der Stadt St. Gallen werden vor allem eine effizientere Energienutzung durch wirkungsvolle Massnahmen an Gebäuden und ausserdem eine verstärkte Nutzung der erneuerbaren Energien angestrebt. Von zentraler Bedeutung dafür sind der Bau eines Erdwärmekraftwerks und die Erweiterung des Fernwärmenetzes.

Einfluss und Auswirkung analysieren
Ein von der Hochschule für Technik Rapperswil entwickeltes Modell, das den Raumwärmebedarf und den CO2-Ausstoss bestimmt, soll für die Stadt St. Gallen angewendet und getestet werden. Ziel ist es, herauszufinden, wie sich die bereits bekannten Massnahmen, wie die Steigerung der Energieeffizienz und der Einsatz von erneuerbaren Energien, auf den Heizwärmebedarf und den CO2-Ausstoss auswirken und welche Parameter dafür entscheidend sind. In verschieden Szenarien soll dargestellt werden, wie eine zukunftstaugliche Wärmeversorgung in der Stadt St. Gallen aussehen kann.

Eingrenzung des Systems und Modell
Die Systemgrenze ist die politische Gemeinde St. Gallen, inklusive aller Prozesse der Energiebereitstellung. Im Modell wird nur der Heizwärme, nicht aber der Warmwasserbedarf berücksichtigt. Erfasst werden die Energien, die innerhalb und ausserhalb der Stadt St. Gallen bereitgestellt werden.
Das Modell ist ein Lagerbestandsmodell, das den zukünftigen Wärmebedarf in Abhängigkeit von der Entwicklung der Energiebezugsflächen und der energetischen Standards der Gebäude berechnet. Die Parameter der Instandsetzungstätigkeit können pro Bau- und Instandsetzungsperiode eingegeben werden. Der CO2-Ausstoss hängt im Modell vom Energieträger ab, mit dem die Wärme bereitgestellt wird. Der Energierichtplan der Stadt St. Gallen zeigt, wo ein Wechsel des Energieträgers sinnvoll ist.

Referenzszenarien und Alternativen
Mit zwei Referenzszenarien für die Jahre 2010 und 2050 lässt sich die Plausibilität des Modells überprüfen. Ein Vergleich mit Ergebnissen bestehender Szenariorechnungen des Amts für Umwelt und Energie der Stadt St. Gallen zeigt eine gute Übereinstimmung. Eine Sensitivitätsanalyse für das Referenzszenario 2050 verdeutlicht, wie die künftige Entwicklung energetischer Standards von Gebäuden enscheidend beeinflusst wird. In fünf alternativen Szenarien wird gezeigt, wie sich der Heizwärmebedarf und der CO2-Ausstoss bis ins Jahr 2050 durch folgende Massnahmen entwickeln:
– forcierte oder moderate Instandsetzung
– forcierter oder moderater Energieträgerwechsel
– Ausbau des Fernwärmenetzes oder kein Ausbau

Ergebnisse
Die Stadt St. Gallen kann durch folgende drei Massnahmen den Heizwärmebedarf und den CO2-Ausstoss wesentlich senken:
      – Gebäude energetisch effizient instand setzen
      – Instandsetzung beschleunigen
      – Wechsel auf erneuerbare Energieträger, speziell auf Fernwärme

Ausschlaggebend für den Heizwärmebedarf im Jahr 2050 ist der bei einem Neubau und einer Instandsetzung realisierte energetische Standard. Nur wenn bei jedem Neu- oder Umbau der Heizwärmebedarf möglichst weitgehend optimiert wird, kann die Stadt St. Gallen ihre Ziele erreichen. Gleichzeitig müssen die Instandsetzungszyklen tendenziell verkürzt werden. Der CO2-Ausstoss hingegen kann am effizientesten durch den Wechsel auf erneuerbare Energien gesenkt werden, im Speziellen durch den Bau des Erdwärmekraftwerks und den Ausbau des Fernwärmenetzes. Ohne diesen Ansatz wäre der CO2-Ausstoss für die Bereitstellung von Raumwärme in der Stadt St. Gallen im Jahr 2050 rund doppelt so gross wie geplant – auch wenn alle anderen Massnahmen im Energiekonzept erfolgreich umgesetzt würden.
Bild Fusszeile