Initierad och finansierad av EU-projektet Build with Care samt Kungälvs kommun och Västra Götalandsregionen. Den här förstudien är genomförd av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. ENERGIKLOKA KONGAHÄLLA Den aktiva stadsdelen som producerar mer energi än den använder.
Kongahälla är en helt ny typ av stadsdel med mycket höga energiambitioner. Stadsdelen ska bestå av ca 900 lägenheter, förskola, kontor och butikslokaler. Första etappen är planerad att stå klar 2015. Bilder: Metro Arkitekter Göteborg
Nästa generations energieffektiva samhälle Kungälvs kommun har målsättningen att all nybyggnation i Kungälv ska vara miljöanpassad och energieffektiv. Vid planeringen av den nya stadsdelen Kongahälla har politikerna därför en klar intention att detta nya bostadsområde ska ha en tydlig miljöprofil och präglas av ekologisk hållbarhet. Målet är att skapa en helt ny typ av stadsdel med cirka 900 lägenheter i flerfamiljshus samt förskola, kontor och butikslokaler. För att utreda möjligheten att ta ytterligare ett steg inom energiområdet har Kungälvs kommun initierat projektet Från lågenergihus till plusenergihus nästa generations energieffektiva byggnader i stadsdelen Kongahälla. Med finansiellt stöd från Västra Götalandsregionen och det europeiska projektet Build with Care har kommunen tillsammans med SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut studerat hur Kongahälla kan bli så energieffektiv som möjligt och vad som krävs för att stadsdelen som helhet över året ska producera mer energi än vad den använder. Detaljplanearbetet pågår och första etappen är planerad att sätta igång 2011 och ska vara klar 2015. Prognosen för när stadsdelen som helhet är utbyggd är 2019-2020. Den här skriften beskriver kortfattat vilka lösningar som krävs för att radikalt minska energianvändningen samt hur stadsdelen ska planeras för att nå målet. Hela rapporten finns att ladda ner som pdf-fil på www.kungalv.se. 3
Från passivhus till plusenergihus Idag florerar en mängd olika namn och koncept för begreppet lågenergihus. Det finns nollenergihus, nollutsläppshus, minienergihus, passivhus och plusenergihus med mera. I den här skriften har vi valt att i huvudsak använda begreppen passivhus och plusenergihus. Ett passivhus är en byggnad som genom isolering och tätning av klimatskalet samt med effektiv värmeåtervinning av ventilationsluft i stort sett värms upp av den värme som människor och teknisk utrustning i huset alstrar. Under de allra kallaste månaderna kan det behövas ett visst tillskott av värme. Ett plusenergihus är en byggnad som under året genererar mer energi än den använder och därför levererar ett nettoöverskott till det energiförsörjningssystem det är uppkopplat till. Ett plusenergihus kan vara ett passivhus som försetts med utrustning för egen produktion av energi med hjälp av till exempel vind och sol. Energieffektiva byggnader är grunden Utgångspunkten för all energieffektivisering är att den görs så att människors krav på ett gott inneklimat och verksamheternas funktioner kan garanteras. Låg energianvändning är en grundförutsättning för att kunna åstadkomma byggnader och en hel stadsdel som närmar sig målet att använda mindre energi över året än vad som kan levereras. Det finns idag bra teknik för att producera mycket energieffektiva byggnader. Ett klimatskal med god värmeisolering och lufttäthet är givetvis grunden och utöver detta är återvinning av värme ytterligare en väsentlig del. I den här studien vill vi undersöka vad som krävs för att ta steget från passivhus till plusenergihus. Vi tittar också på mänskligt beteende och vad användarna kan påverka när det gäller energianvändningen. I studien har vi också tittat på vad som krävs för att producera energi lokalt. Ett exempel är tillgänglig yta för att installera solceller på ett så effektivt sätt som möjligt. Nytänkande är nyckeln Den viktigaste aspekten när det gäller att bygga en hel stadsdel som producerar mer energi än den använder är dock systemtänkandet. Man måste helt enkelt tänka på ett annorlunda sätt, ta ett rejält teknikkliv framåt och framför allt utvidga systemgränserna. Det är stor skillnad på att bara bygga en villa som ska nå ett plusenergimål och att utforma en hel stadsdel. En villa har en betydligt större yta att utnyttja för egen energiproduktion än ett flerfamiljshus. För en hel stadsdel får man därför ta hjälp av andra ytor, till exempel taket på köpcentrat, där man kan placera solceller. För att nå målet är det också nödvändigt att kunna lagra värme och kyla eftersom produktion och behov inte alltid sammanfaller i tiden. Dessutom krävs det att överskottsenergin kan transporteras effektivt mellan olika fastigheter, och att den kan uppgraderas vid behov, till exempel med hjälp av en värmepump. Den här förstudien är i första hand framtagen med de förutsättningar som gäller för bostadsområdet Kongahälla i Kungälvs kommun. Ambitionen är dock att många generella slutsatser även ska vara tillämpbara på andra stadsdelar. Ett plusenergihus är en byggnad som genererar mer energi under året än den använder. 4
Att utgå från vad som är möjligt Bebyggelse står idag för cirka 40 procent av den totala energianvändningen och mycket tyder på att denna andel kommer att öka om man inte tänker om radikalt, och gör det omgående. EU har satt upp energi- och miljömål fram till 2020. Det innebär minskad energianvändning med 20 procent, ökad andel förnybar energi med 20 procent och minskade koldioxidutsläpp med 20 procent. Samtidigt har EU infört ett antal direktiv som ska bidra till att nå målen. De direktiv som berör byggsektorn finns angivna i Energy Performance of Building Directive (EPBD). Den senaste versionen av EPBD syftar till att alla hus som byggs nya från och med år 2021 ska vara nearly zero energy buildings. Det betyder att husen måste ha en hög energiprestanda och även producera förnybar energi på tomten eller i närheten. I förutsättningarna för Kongahälla gäller för den första etappen att bebyggelsen ska ha en energianvändning som är 40 procent lägre än Boverkets Byggregler (BBR). I följande etapper vill kommunen sänka energianvändningen ytterligare så att området åstadkommer en nettoproduktion av energi. Är då detta möjligt? Satsa på nya lösningar För att nå målen måste man våga satsa på nya lösningar och utveckla nya sätt att planera byggprocessen. Utgångspunkterna blir då: 1. Minimera byggnadens energibehov 2. Maximera utnyttjande av överskottsenergi 3. Välja förnybara energiförsörjningssystem 4. Definiera systemgränserna Ett första steg för att nå målet i Kongahälla är alltså att energianvändningen i området blir så liten som möjligt. I detta ingår att minimera behovet av värme och varmvatten, minimera kylbehovet, minska användningen av el samt att återvinna, lagra och omfördela energi. Dessutom inverkar brukarnas beteende på energianvändningen, därför är det viktigt att brukarna informeras om hur de kan bidra till att målet nås. Det finns i dag mycket bra teknik för att skapa energieffektiva byggnader. Den kvalitetssäkring som krävs för att nå energimålen och skapa god innemiljö blir mer och mer känd och tillämpad. I ett plusenergihus ställs högre krav på brukarnas beteende för att nå låg energianvändning. Använd bästa möjliga teknik För att nå energimålet är det viktigt att se byggnaden som ett system där ett välisolerat och lufttätt klimatskal integreras med energieffektiva installationer samt att bästa tillgängliga teknik installeras genomgående. Detta inkluderar också hushållsapparater, belysning och annan kringutrustning. Därutöver måste man lokalt producera den mängd energi som trots allt behövs. I dag finns flera tekniker för att producera energi i liten skala med hjälp av vindkraft, solceller, biobränsle samt olika typer av värmepumpar. Alla dessa tekniker kan inte alltid tillämpas på grund av lokala förhållanden och förutsättningar. I vissa fall kan en för snäv systemgräns leda till suboptimeringar, därför är grunden i varje enskilt fall att utgå från de lokala förutsättningarna. I en stadsdel som Kongahälla måste området som helhet byggas i ett väl fungerade system där energi kan flöda mellan olika byggnader. På följande sidor presenteras ett program för hur stadsdelen Kongahälla skulle kunna bli en stadsdel som producerar mer energi än den använder. 5
Ett tiostegsprogram för en plusenergistadsdel Underlaget till detta program har vi hämtat dels från tidigare genomförda projekt, dels från avslutade och pågående forskningsprojekt. Förutsättningen för en plusenergistadsdel är tidig planering, där bland annat byggnadernas placering i förhållande till varandra är viktig. Dessutom måste hänsyn tas till skuggförhållanden samt att husens form, tak och fasadytor utformas med tanke på möjligheter för solenergi etc. Systemgränsen som definierar vad som ingår i plusenergiområdet är avgörande för olika teknikval. 1. Ett välisolerat och lufttätt klimatskal Grunden för ett välisolerat klimatskal är små förluster av värme genom väggar, golv och tak. I dag finns många produkter på marknaden för att skapa god värmeisolering. En väl utförd projektering för att minska köldbryggor är också av stor betydelse, liksom att arbetet på byggarbetsplasten utförs på noggrant sätt. Klimatskalet i en energieffektiv byggnad är dessutom mycket lufttätt. Kraven på förbättrad lufttäthet innebär nya utmaningar för byggsektorn. För att nå ökad lufttäthet krävs ett systematiskt kvalitetsarbete genom hela byggprocessen. Ett stort antal byggprojekt har visat att det går att producera mycket lufttäta byggnader. Dagens krav på passivhus ligger på 0,3 l/m 2 s, mätningar har kunnat konstatera så låga läckagesiffror som 0,1 l/m 2 s och ännu lägre. Kravet på tekniska lösningar för lufttäthet måste vara beständigt så att lufttätheten är lika god för byggnadens hela livslängd. Klimatskalets form har också betydelse för energianvändningen. Ju mindre klimatskalets yta är i förhållande till volymen eller golvytan, desto energieffektivare är byggnaden. Fönster och dörrar är en annan aspekt att ta hänsyn till. De bästa fönster som i dag finns på marknaden har mellan fem och åtta gånger sämre isolerförmåga än en bra vägg. Därför är det viktigt att begränsa den totala fönsterytan och välja effektiva fönster. Dessutom måste arkitekten ha kunskap om hur fönstrens placering påverkar möjligheten att använda dagsljus, men också hur detta påverkar värme- och kylbehov i byggnaden. I flerfamiljshus är detta speciellt viktigt eftersom fönsterytorna står för en större andel av klimatskalet jämfört med ett småhus. 2. Värmeåtervinning I takt med att klimatskalet blir tätare och bättre isolerat får flödena av luft och vatten in och ut ur byggnaden allt större betydelse. Viktigast är värmeåtervinningen av frånluft. Detta kan antingen ske med FTX-ventilation eller med en frånluftsvärmepump. Det är viktigt med ett lufttätt klimatskal för att värmeåtervinningen ska bli effektiv. Utöver detta finns det andra möjligheter att återvinna värme från utgående avloppsvatten med en värmeväxlare eller en värmepump. Utmaningen med värmepump är att energimängden är mindre och att energiflödet varierar i tiden. Om värmebehovet varierar under dygnet behövs ackumulering, som kan göras på ett antal olika sätt, till exempel i byggnadskroppen eller i ackumulator. Det handlar om att flytta energiuttag i tiden när värmeavgivning och behov inte sammanfaller eller om behovet finns på en annan plats. 6
3. Minimera användningen av tappvarmvatten De individuella skillnaderna i användning och behov av varmvatten är mycket stora mellan olika brukare. För att minska energianvändningen för tappvarmvatten är det viktigt att ändra beteendet. Här är ökad kunskap och motivation avgörande. Förutom att ändra beteendet finns ett antal tekniska möjligheter att minska vattenanvändningen. En effektiv och beprövad metod är att införa individuell mätning och debitering av tappvarmvatten. Sparpotentialen är, enligt en undersökning av Statens Energimyndighet, så stor som 25-35 procent. Ny energieffektiv teknik med snålspolande tappvarmvattenarmaturer ger besparingar på cirka 20 procent. Det är givetvis också viktigt att minska värmeförlusterna både från varmvattenberedare och varmvattencirkulation. Värmeförlusterna i ett system för varmvattencirkulation beror på systemets utformning, storlek och standard. Eftersom normer kräver att vattentemperaturen i hela tappvarmvattensystemet ska vara så hög att tillväxt av legionellabakterier förhindras, tillåts inte returvattnet att sjunka under +50 C ens i besparingssyfte. Enda värmebesparingsmöjligheten blir därför isolering av ledningarna. Gärna samisolerade med varmvattenrören, vilket kan minska värmeförlusterna med upp till 40 procent jämfört med separat isolering. 4. Minimera fastighetsel Till skillnad från hushållsel och verksamhetsel, som behandlas i nästa punkt, kan den som bygger och förvaltar en fastighet påverka teknikval och användning av fastighetsel. Denna ingår dessutom i den specifika energianvändningen enligt Boverkets Byggregler (BBR16). De boende har till viss del en inverkan på hur mycket el som används, men här går detta att påverka genom att införa olika typer av styrning, till exempel närvarostyrd belysning och dagsljusreglering i gemensamma utrymmen. Energieffektiv belysningsteknik är i dag det självklara valet. Även i gemensamma utrymmen ska belysningen anpassas efter behovet. Belysningsintensiteten kan mätas och anpassas efter behov för effektivast möjliga användning av dagsljus. Med en minskad energianvändning får transportarbetet för värme, kyla, ventilation och tappvarmvattencirkulation en allt större betydelse. Återigen handlar det om att välja bästa tillgängliga teknik för pumpar och fläktar, och dessa måste installeras i system med låga tryckfall. Utformningen av system för värme, kyla och ventilation med fokus på låga tryckfall blir därmed väsentlig. Ytterligare en möjlighet att energieffektivisera är att arbeta med behovsstyrda flöden för värme, kyla och ventilation. 5. Minska användningen av hushållsel och verksamhetsel Genom att bygga lågenergihus enligt punkterna 1-4 ovan minskar energianvändningen för uppvärmning, ventilation och tappvarmvatten. Om ingenting görs åt hushålls- och verksamhetselen kommer dessa att stå för en allt större andel av den totala energianvändningen. Utgångspunkten är att bästa tillgängliga teknik väljs genomgående och att apparater, datorer, belysning med mera bara är påslagna när de behövs. Återigen är köp- och brukarbeteende, kunskap och drivkrafter för att minska energianvändningen avgörande. När det gäller hushållselen är det i princip endast val av energieffektiv teknik för vitvaror i köket som den som bygger och förvaltar kan påverka. Individuell mätning och debitering av elanvändningen är, precis som när det gäller varmvatten, ett effektivt sätt att minska användningen. En besparing på 10-15 procent bedömer man som ett rimligt mått. I dag finns också teknik för att gå ett steg längre. Genom att varje lägenhet förses med en speciell display, som visar den egna elanvändningen, kan var och en själv ändra sitt beteende och se vad det gör i energibesparing. När det gäller diskmaskiner ingår de vanligen i hushållselen medan tvättmaskiner däremot kan hamna under antingen hushållsel eller fastighetsel. För att nå ett plusenergimål krävs bästa möjligs teknik rakt igenom. Disk- och tvättmaskiner kan anslutas för eluppvärmning, vilket är vanligast eller direkt till varmvattensystemet. Den senare lösningen ger möjlighet att driva maskinerna med fjärrvärme eller med återvunnen värme från en värmepump, vilket är att föredra. Genom att installera en varmvattenansluten tvättmaskin i stället för en som värmer vattnet med el kan elanvändningen minska med drygt 100 kwh/år. En tvättmaskin som centrifugerar bra bidrar till att mindre mängd energi behövs för att torka tvätten. En torktumlare drar 30-35 procent mindre energi än ett torkskåp. I så kalllade värmepumpstumlare torkas och återanvänds den varma luften, vilket kan halvera energianvändningen. 7
6. Minimera kylbehovet och behovsstyr ventilationen En välisolerad och lufttät byggnad med effektiv värmeåtervinning har små värme- och ventilationsförluster och behöver bara ett litet tillskott av värme för att hålla en bekväm inomhustemperatur året om. Ofta räcker värmen som människor, teknisk utrustning och belysning alstrar kompletterad med extra värmetillförsel bara när det är som allra kallast. Stora delar av året kan det till och med vara så att den interna värmeavgivningen leder till övertemperatur inomhus. Detta är ytterligare ett skäl till att minimera användningen av hushålls- och verksamhetsel. Värmestillskottet från solen är stort och även vid soliga vår- och höstdagar kan temperaturen inomhus bli för hög. Därför är det viktigt att satsa på solavskärmning, extra ventilation och minskad värmeåtervinning för att avlägsna värmeöverskottet. För att minimera behovet av extra energislukande kylning är det väsentligt att värmedämpande åtgärder planeras in redan från början. Möjlighet till traditionell vädring är givetvis den enklaste lösningen. Tillförsel av frisk luft sker i första hand för att garantera god luftkvalitet. För att minska behovet av värmetillskott kan behovsstyrd ventilation användas. När få eller ingen vistas i en lokal sänks eller stängs ventilationsflödet, och när många är i lokalen samtidigt höjs ventilationsflödet. Styrningen av ventilationen kan ske manuellt eller automatiskt genom att man ställer upp ett antal målvärden för temperatur, fukt och/eller koldioxidhalt. Behovsstyrd ventilation har hittills mest tillämpats i möteslokaler, men börjar mer och mer användas i kontor. I bostäder är det ännu på försöksstadiet. I hus med enbart frånluftsventilation är besparingseffekten av behovsstyrning ganska stor, däremot är potentialen relativt begränsad i byggnader med FTX-ventilation. Elanvändning för fläktdrift kan dock reduceras en hel del genom behovsstyrning av FTX-system, framför allt när det gäller lokaler. 7. Omfördela överskottsenergi och använd den så effektivt som möjligt I en stadsdel med en blandning av bostäder och lokaler kommer det under en stor del av året att finnas enskilda byggnader som har ett energiöverskott och andra som har ett underskott. För att minska energianvändningen för stadsdelen är det viktigt att omfördela energin inom området. Förutsättningarna för att nå ett så effektivt system som möjligt är att distributionssystemen för värme och kyla är rätt utformade. Detta innebär i praktiken att kylsystemen ska vara byggda för distribution vid så hög temperatur som möjligt och värmesystemen för så låg temperatur som möjligt. En större andel av överskottsenergin kan då användas direkt utan extra värme eller kylning och samtidigt ökar också förutsättningarna för att använda så kallad frikyla från till exempel uteluft, mark eller vatten. Under långa perioder av dygnet och året kommer värmebehovet i bostäderna att vara lägre än producerad intern värme. Att omfördela värme med hjälp av en rörledning med 35-45- gradigt vatten i ett område med flera byggnader kan vara en intressant möjlighet att jämna ut energibehov. Lågtempererade värmeöverskott kan vid behov uppgraderas till en högre temperatur med hjälp av en värmepump. 8. Producera egen energi För ett bostadsområde som ska generera mer energi än man använder är det nödvändigt att också producera sin egen energi lokalt. Det kan ske med hjälp av sol och vind samt med hjälp av biobränsle och värmepumpar. När det gäller solcellsanläggningar kan man dela in dem i fristående system och nätanslutna system. De senare kan även delas in i centraliserade och decentraliserade system. Centraliserade system är storskalig produktion av el där stora ytor av solceller samlats på ett ställe, medan decentraliserade system är relativt små system på byggnader, ofta på taken. 2009 fanns cirka 6 MW installerad solcellseffekt i Sverige. De flesta system är inte anslutna till elnätet, men andelen nätanslutna ökar. Den vanligaste solcellen är uppbyggd av kristallint kisel. I och med introduktionen av tunnfilmsteknik öppnades möjligheter att bygga upp solcellerna direkt på ett starkt bärande lager av till exempel glas. Denna teknik ger en lägre produktionskostnad och systemet kan även utformas på ett mer estetiskt sätt. Dagens teknik är väl beprövad, men utvecklingen går snabbt och man räknar med betydligt mer kostnadseffektiva system om fem till tio år. Analyser visar dock att solel redan i dag kan ha en 8
viss lönsamhet under förutsättning att man får 60 procent i investeringsbidrag och att man får ekonomi i att mata ut överskottet på nätet under sommaren. En storskalig satsning på solceller kräver noggranna förstudier, och om man verkligen menar allvar med sin satsning krävs anläggningar i storleksordningen 100 kw i maximal uteffekt. Vindkraft är i dag en väl etablerad teknik som genererar el till klart konkurrenskraftiga priser. Utvecklingen har gått mot allt större och högre verk med effekter upp mot 3 MW. För just Kongahällaprojektet verkar det dock inte vara aktuellt med storskaliga vindkraftverk främst på grund av tillståndsskäl. Att förse området med el från ett externt vindkraftverk är en möjlighet, men man kan då inte hävda att den energin produceras inom stadsdelen. Parallellt med utvecklingen mot allt större verk pågår också en utveckling av mindre kraftverk. Små takbaserade kraftverk skulle kunna ge ett bidrag till miljöprofilen i Kongahälla. Tyvärr har små takbaserade vindkraftverk visat sig vara både ineffektiva och dyra och man har även haft problem med oönskade ljud i stommarna. El från biobränslen, till exempel pellets, produceras i ett kraftvärmeverk, där cirka en tredjedel av producerad energi blir el och två tredjedelar blir värme. Biobränsleeldade kraftvärmeverk står för en relativt liten del av elproduktionen i Sverige, men har ökat sedan systemet med elcertifikat infördes och 2009 producerades 7,7 TWh på detta sätt. Uppvärmning med biobränslen har höga miljövärden då bränslet inte ger tillskott av koldioxid till atmosfären och har låga utsläpp tack vare modern teknik. Värme och varmvatten produceras lokalt i en biobränsleeldad närvärmecentral, som enkelt och smidigt kan smälta väl in i bebyggelsen. Långväga transporter av biobränslet kan dock diskvalificera detta alternativ när det gäller att vara fullt ut lokalt producerad energi. Termisk solvärme är idag en utprovad och driftsäker teknik. Att utnyttja solvärme med hjälp av solfångare har idag svårt att konkurrera i de delar av det svenska fjärrvärmenätet som baseras på sopförbränning och spillvärme. Detta är fallet i Kongahälla. I andra nät kan det fungera bra och faktum är att det under de senaste åren har märkts en attitydförändring då det gäller att utnyttja solvärme också i fjärrvärmenätet. Det finns idag teknik för att producera all värme med värmepumpar. Små serieproducerade aggregat är driftsäkra och kräver lite service, de större kräver mer service för att bibehålla kapacitet. Värmepumpar anses enligt det så kallade RES-direktivet i EU ge förnybar värmeenergi om de är tillräckligt effektiva. Man bör dock beakta att värmepumparna drivs av elektricitet, som för ett plusenergihusområde också behöver produceras lokalt. I den här förstudien har olika typer av värmepumpar utvärderats. Bergvärmepumpen är den mest intressanta lösningen. Den behåller dessutom en relativt hög prestanda även när det blir riktigt kallt. Lokala lösningar med värmepumpar kan använda dusch-, tvätt- och köksvatten samt frånluft som värmekälla för allt eller nästan allt varmvatten om ackumulering finns. 9. Lagra värme, kyla och elektricitet Om värmebehovet varierar under dygnet kan man använda sig av korttidslager. Detta kan göras på ett antal olika sätt, till exempel genom lagring i byggnadskroppen eller i en ackumulator av något slag. Det handlar om att flytta energiuttag i tiden när värmeavgivning och behov inte sammanfaller. Med ett långtidslager kan överskott av värme och kyla under vissa tider på året lagras och utnyttjas andra delar av året. Det finns olika metoder för att lagra, vilken metod som används beror på en mängd aspekter som önskad kapacitet, temperatur, markförhållanden, distributionsområde etc. Därför är förstudie för varje projekt nödvändigt. Man kan lagra i ackumulatortankar, i bergrum, i lera, i berggrunden (borrhål) och i naturliga undervattensjöar, så kallade akviferer. Det kan också behövas en kombination av korttidslager och säsongslager. Både marklager och fjärrvärmenätet kan fungera som lager. Storskalig solvärme är ett typiskt exempel på ett system med stort behov av säsongslagring. Redan i början av 1980-talet byggdes den första försöksanläggningen med säsongslagring av solvärme i bergrum med hjälp av solfångare. Ett mer effektivt system är att lagra solvärme i borrhål, värmen tas sedan ut vintertid för att värma tappvarmvatten och byggnader. Enligt en undersökning från 2006 gav ett sådant system cirka 3000 kwh per genomsnittlig bostad. Att använda fjärrvärmenätet som ackumulator är i vissa fall också en möjlighet. Man får i det fallet dock räkna med att försäljningspriset kommer att ligga en bra bit under återköpspriset. När det gäller el från solceller så kommer dessa också att producera mycket mer under sommarhalvåret än under vinterhalvåret. Enda rimliga sättet att säsongslagra denna energi är att få använda elnätet som ackumulator. Även i detta fall får man räkna med att försäljningspriset kommer att ligga en bra bit under återköpspriset. Detta såvida vi inte också i Sverige, på samma sätt som i Tyskland, skulle införa ett av myndigheterna fastställt överpris på försåld solcellsel. 10. Förändra beteende Hur de boende beter sig har stor inverkan på energianvändningen i ett hus. Det gäller energi för uppvärmning och tappvarmvatten såväl som hushållsel. Energianvändningen kan bara till viss del styras eller begränsas med hjälp av olika tekniska lösningar, till exempel snålspolande armaturer. Den avgörande faktorn när det gäller att minska energianvändningen är de boendes egna incitament och intresse. Det handlar helt enkelt om att förändra beteende. Att stimulera och inspirera hushållen att minska sin energianvändning kan göras på en rad olika sätt. De boendes förutsättningar kan variera, och det gäller att förstå olika behov och olika sätt att se på sin energianvändning. Människor har olika vanor och olika kulturella förutsättningar och kan därför stimuleras på flera sätt. Det gäller att se beteendeförändring och kommunikation som en kontinuerlig process där det är viktigt att de boende ges möjlighet att delta och själva påverka. 9
Är det möjligt att bli en plusenergistadsdel? I studien för Kongahälla har förutsättningen varit bästa möjliga teknik genomgående för klimatskal, hushållsapparater, fläktar, pumpar m.m. Med detta som en grund har olika tekniklösningar jämförts med avseende på energi och ekonomi. När det gäller ekonomi har detta också omfattat livscykelanalyser (LCC). Det är viktigt att påpeka att inga befintliga byggnader ingår i beräkningarna. Inte heller har vi tagit hänsyn till energi- försörjning av transportmedel i området. Beräkningar har bara utgått från energianvändningen i driftskedet, vi har alltså bortsett från energianvändningen för tillverkning av material och byggnader. Två huvudscenarier I förstudien har vi gjort beräkningar för flera olika scenarier för att nå målet, dels med och dels utan hushållsenergi. Om hushållsenergin exkluderas är det enklare att nå plusenergimålet. Om all energianvändning inom stadsdelen ingår, det vill säga även hushålls- och verksamhetsel, är utmaningen större. 1. Om hushållsel exkluderas i plusenergibegreppet Solceller och solfångare monteras på befintliga ytor av huskroppar på 4-5 våningar. 2. Om hushållsel ska inkluderas i plusenergibegreppet Här räcker inte byggnadens egna ytor för de solceller och solfångare som krävs. Andra ytor måste också användas, till exempel köpcentrats tak. Båda fallen baseras på att mycket energieffektiva klimatskal används. Dessutom krävs värmeåtervinning och att man genomgående installerar vad som brukar kallas BAT (Best Available Technology). Beräkningar visar att FTX-ventilation i kombination med bergvärmepump ger det lägsta behovet av tillförd energi. För att minska energianvändningen ytterligare krävs ett säsongslager i kombination med bergvärmepump, FTX och solvärme. Att kombinera förnybar teknik med lager är en förutsättning för att nå en nollenergistadsdel där även hushållselen inkluderas. De mest intressanta systemlösningarna för bostadskvarteren med BAT teknik genomgående Energi som behöver tillföras Ekonomi Total energi Vindkraftsel Fjärrvärme LCC (MWh/år) (MWh/år) (MWh/år) kkr Fjärrvärme och FTX 4662 335 4327 214 880 Bergvärmepump 1867 1867 0 212 457 och FTX Sammanställning av olika systemlösningar för stadsdelen Kongahälla. Solelen antas producera 90kWh/m 2 Total energi Bostäder Bostäder Handel Handel Yta med Extern Extern Värme/ Vind- solceller vindkraftsel fjärrvärme kyla kraftsel för att ersätta (MWh/år) (MWh/år) (MWh/år) (MWh/år) (MWh/år) vindel m 2 Fjärrvärme och FTX 7297 335 4322 1056 1584 21 322 Bergvärme- 4507 1867 0 1056 1584 38 344 pump och FTX Bergvärme- 1584 0 0 0 1584 17 600 pump, FTX och säsongslager 10
Vad krävs för att Kongahälla ska nå sitt mål? De tekniska möjligheterna att bygga bostadskvarter och även hela stadsdelar med plusenergi som mål verkar vara mycket goda. Det finns också omfattande kunskap om alla de aspekter som påverkar energianvändningen och vilka krav som behöver ställas på en plusenergistadsdel. Beteendet spelar en avgörande roll och här krävs ökad kunskap, förändrade attityder och drivkrafter i form av individuell debitering för att nå målen. God planering och systemtänkande När ett område med plusenergihus planeras i tätbebyggda områden kan man inte bortse från de befintliga energisystemen i form av fjärrvärme och elnät. Det finns både begränsningar och möjligheter i kopplingen mellan dessa och den nya generationen energieffektiva byggnader. Plusenergihus har ofta ett överskott av solvärme och/eller solel. Här krävs planering och nytänkande och både fjärrvärme och elnät kan spela roller som ackumulatorer. Husens form och placering påverkar såväl energianvändningen som förutsättningarna att installera solceller och solvärme. Kvalitetssäkring är viktigt För att producera energieffektiva byggnader av god kvalitet och med bra innemiljö måste alla aktörer ha förståelse för att noggrannhet och kvalitetssäkring är avgörande för resultatet. Energieffektiva klimatskal är till exempel känsligare för inbyggd fukt eftersom delar av konstruktionen blir kallare än för konventionella byggnader. Väl värmeisolerade byggnader löper större risk för övertemperaturer om man inte planerar väl, till exempel med solavskärmning. Dessutom bygger den låga energianvändningen på god lufttäthet, som kan vara svår att nå om man inte förstår hur denna typ av byggnad fungerar. Även alla tekniska komponenter måste hålla den prestanda som utlovats för att byggnaderna ska fungera optimalt. Val av bästa tillgängliga teknik En grundförutsättning är att bästa tillgängliga teknik installeras och används, vilket omfattar allt från ett välisolerat och lufttätt klimatskal med energieffektiva fönster till värmepumpar, FTX-aggregat, pumpar, fläktar, belysning och hushållsapparater. Systemtänkande, bästa möjliga teknik och kvalitetssäkring är avgörande för resultatet 11
Solfångare och solceller kräver stora ytor. Energiproduktion anpassad för platsen Den begränsande faktorn vid produktion av värme och el med hjälp av solfångare och solceller är den tillgängliga ytan. Just solenergi kräver stora ytor. I flerfamiljshus med tre våningar är det lättare att lösa produktionen än i ett sjuvåningshus till exempel. Södervända takytor är den bästa placeringen och det är viktigt att byggnaderna placeras så att ytorna inte skuggas.. När det gäller vindkraft i Kongahälla har man beslutat att energin ska produceras på en annan plats än inom stadsdelen, eftersom det inte är lämpligt att placera vindkraftverk inne i området. Var systemgränserna beslutas att dras är av denna anledning viktig då man planerar plusenergistadsdelar. Se till livscykelkostnaden I projektet har omfattande LCC-beräkningar (livscykelkostnader) gjorts för olika systemlösningar. Det är två alternativ som konkurrerar om den lägsta LCC-kostnaden är: 1. Fjärrvärme och FTX-ventilation (från- och tilluftsventilation med ventilationsvärmeväxling) 2. Bergvärmepump och FTX-ventilation. 12
Vad finns det för utmaningar? För att kunna förverkliga den energieffektiva stadsdelen står man inför en rad utmaningar. Ett hinder kan vara ägandeformer som styr både investeringsviljan och intresset för en energieffektiv drift. Det är viktigt att ett LCC-perspektiv tillämpas för att ekonomiskt motivera investeringar. Det gäller att kunna sätta upp mål på systemnivå för en hel stadsdel. Kravformuleringar måste till exempel vidareutvecklas, det är viktigt att dessa inte kan misstolkas och att alla har förstått innebörden. Utbildning är en förutsättning och det gäller utbildning på alla nivåer från stadsplanering till brukare. Bestäm systemgränserna Systemperspektivet är kanske den allra viktigaste utmaningen för att undvika suboptimeringar. Den stora frågan man måste ställa sig är: Var går systemgränsen? Är fjärrvärme att betrakta som närproducerat? blir med det perspektivet en avgörande fråga. Lagar och bidragssystem Det som är mest avgörande för ekonomin i en investering i nya energilösningar är de lagar och bidragssystem som påverkar teknikval och systembyggen. I dag är det till exempel inte lönsamt att sälja el från solceller till elnätet, vilket givetvis hämmar utvecklingen. Här är dock flera lagändringar på väg. Det är också viktigt att bidrag och skattesubventioner som utlovas för ny innovativ teknik är långsiktiga så att det är möjligt att göra ekonomiska bedömningar som håller. Eftersom ekonomi är en drivkraft är det ett plus att acceptansen för livscykelkostnader ökar. Ny kunskap krävs Avgörande är också att man i ett tidigt skede planerar byggnadernas form och placering med tanke på plusenergimålet. Ny teknik kräver kunskap i alla led genom hela processen från stadsplanering till förvaltnings- och brukarledet. Här är det viktigt med erfarenhetsåterföring och en ökad utbildning hos en bredare grupp för att de kunskaper som finns ska kunna tillämpas. Det allra viktigaste är kanske att skapa ett engagemang och ett intresse för att bygga och leva i en hållbar stad. Drivkraften att vara en föregångare kan räcka långt. Det krävs intresse och engagemang för att bygga upp och leva i en hållbar stadsdel. Högt ställda krav Finns då resurser i byggsektorn i dag för att kunna producera dessa mycket energieffektiva byggnader med den höga kvalitet som krävs? Det är avgörande att man satsar på information och kvalitetssäkring inom byggsektorn. Kraven är högt ställda, både när det gäller energieffektivitet och god innemiljö. Kongahälla har alla förutsättningar att bli det goda exemplet. 13
Ett EU-projekt på lokal nivå Arbetet med att minska människans påverkan på klimatförändringarna är starkt prioriterat av EU. Eftersom bebyggelse står för 40 procent av den totala energianvändningen är energieffektiva byggnader en viktig nyckel för att nå EU:s mål. Projektet Kongahälla är initierat av Kungälvs kommun som en förstudie i samband med byggnationen av en ny stadsdel i Kungälv. Studien har tagits fram av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut och bedrivits i nära samverkan med en projektgrupp med deltagare från Kungälvs kommun. Projektet har finansierats av Kungälvs kommun, Västra Götalandsregionen och det europeiska projektet Build with Care. Kungälvs kommun Kungälv ligger två och en halv mil norr om Göteborg och ingår i Västra Götalandsregionen. Kommunen har 41 000 invånare och är en del av Storgöteborg. Kungälvs kommun har som målsättning att all nybyggnation i kommunen ska vara miljöanpassad och energieffektiv. www.kungalv.se Västa Götalandsregionen Västra Götalandsregionen arbetar bland annat med att främja tillväxt och en hållbar utveckling i Västra Götaland. Detta görs i samarbete med företag, organisationer, kommuner, högskolor, universitet och statliga organ. Västra Götalandsregionen arbetar aktivt för en energieffektiv bebyggelse genom Miljönämndens program för energieffektiva byggnader. www.vregion.se The Interreg IVB North Sea Region Programme Syftet med programmet är att göra Nordsjöregionen till en bättre plats att bo, arbeta och investera i. Programmet arbetar för att öka livskvaliteten för invånarna i regionen genom se till att det finns tillgång till fler och bättre arbetstillfällen samt att verka för en bättre miljö. www.northsearegion.eu Build with Care Projektet Build with Care har som mål att mobilisera tillgängliga krafter för att initiera energieffektivt byggande. Lokala och regionala myndigheter, universitet och institut från 10 regioner i fem länder i Nordsjöregionen arbetar aktivt i detta partnerskap. Projektet, som startades 2008 och ska avslutas 2011, är delvis finaniserat av the Interreg IV B North Sea Region Programme. www.buildwithcare.net SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP är ett internationellt ledande institut för forskning och innovation. Som Science Partner skapar SP värde i samverkan, vilket har avgörande betydelse för näringslivets konkurrenskraft och hållbara utveckling. www.sp.se 14
För ytterligare information om projektet, kontakta: Kungälvs kommun Lisa Ström Miljöutredare Sektor Samhällsbyggnad, enheten för uppdragsstyrda funktioner Tel. 0303-23 90 53 lisa.strom@kungalv.se Västa Götalandsregionen Åsa Lindell Miljösekretariatet Tel. 033-17 48 21 asa.lindell@vgregion.se SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Eva Sikander Sektionschef, Civ.ing, Expert på kvalitetssäkring och fuktsäkert byggande Byggnadsfysik och innemiljö Tel. 010-516 51 62 eva.sikander@sp.se Svein Ruud Teknisk expert, Lic., Expert på byggnaden som system System- och installationsteknik Tel. 010-516 50 00 svein.ruud@sp.se Monica Axell Sektionschef, PhD, Expert inom kylteknik och värmepumpar System- och Installationsteknik Tel 010-516 55 19 monica.axell@sp.se