Sønderborg havn en bæredygtig bydel UDKAST - Version 5.1-15.1.2010 Basis bæredygtighedsnotat Udarbejdet af: Esbensen Rådgivende Ingeniører A/S 1
Indholdsfortegnelse 1 Mål og Vision... 4 2 En bæredygtig masterplan - Hvordan... 5 2.1 Masterplanen... 5 2.2 Metode... 5 2.3 Sol og Skygger... 8 2.4 Elementernes placering... 11 3 Energibehov i bydelen... 12 3.1 Energibehov per kvm fordelt på bygningskategorier... 13 3.2 Reference energibehov... 16 3.3 Energibehov ved lavenergiklasse 0... 18 3.4 Totalt energiforbrug og CO 2 besparelse... 20 3.5 Økonomiske besparelser... 21 4 Energiforsyning og -produktion... 23 4.1 Areal til energiproduktion... 23 4.2 Elektricitet... 25 4.3 Varme... 25 4.4 Køling... 26 5 Øvrige bæredygtighedselementer... 27 5.1 Vand... 27 5.2 Materialer... 27 5.3 Affald... 27 5.4 Trafik... 27 6 De bløde elementer... 28 6.1 Synlighed... 28 6.2 Bevidsthed... 28 6.3 Dokumentation af bæredygtighed... 28 7 Kvantificering af bæredygtighed... 29 7.1 Bygninger... 29 7.2 Solceller... 31 7.3 Vindkraft... 32 7.4 Solvarme på Havnen... 36 2
7.5 Sammenfatning... 38 8 Anbefalinger til miljøkrav på masterplan-niveau... 39 8.1 Energi... 39 8.2 Vand... 41 8.3 Affald... 41 8.4 Materialer... 41 8.5 Trafik... 41 9 Næste trin... 42 10 Referencer... 42 11 Bilag... 42 3
1 Mål og Vision Sønderborg har en vision om at skabe økonomisk vækst i Sønderborg-området baseret på en CO 2 -neutral udvikling. Målet er i 2020 at have halveret husstandenes elforbrug og reducere CO 2 -udledningen med 75 % i forhold til nuværende niveau. I 2029 er målet, at områdets CO 2 -belastning skal være fuldstændig fjernet. ByensHavn forventes fuldt udbygget i denne periode og vil kunne skabe en væsentlig show-case for denne udvikling. Bæredygtighed er derfor et af de helt centrale elementer i masterplanen for ByensHavn. Ambitionen er at sikre en bæredygtig bydel, der er i verdenseliten hvad angår energi- og ressourceforbrug. Der arbejdes med bæredygtighed inden for tre områder: Social bæredygtighed hvor kodeordet er VIBRANCY Økonomisk bæredygtighed hvor kodeordet er WORLD CLASS Miljømæssig bæredygtighed hvor kodeordet er ZERO CARBON Disse tre elementer danner tilsammen fundamentet for en bæredygtig udvikling af ByensHavn. Overordnet CO 2 neutralitets målsætning: At ByensHavn på årsbasis skal være CO 2 -neutral med hensyn til det totale energiforbrug i bydelen (ekskl. lokal transport), når bydelen er fuld udbygget. Energiforsyning skal så vidt muligt produceres lokalt og skal produceres i Sønderborg Kommune. Del-målsætninger for CO 2 -neutralitet: At energiforbruget i ByensHavn skal minimeres ved at sætte krav om, at der kun opføres Lavenergiklasse 1 byggeri i forhold til de til enhver tid gældende krav i Bygningsreglementet At forbrugs-el i boligerne reduceres med 40 % og forbrugs-el i erhverv med 30 % i forhold til bygningskategoriernes typiske elforbrug. At ByensHavn skal være et visionært foregangseksempel for bæredygtige bydele At ByensHavn skal vise world class æstetisk gode integrerede tekniske løsninger At det intelligente el-forbrug skal stimuleres og så vidt muligt integreres i den helhedsorienterede energiforsyningsstrategi for området At der skal indgås samarbejde med lokale energiudbydere om VE produktion af det resterende energibehov, der ikke dækkes i bydelen. At ByensHavn totale energiforbrug defineres som den energi der i alt bruges i ByensHavn dvs.: til bygninger (rumopvarmning, ventilation, varmt brugsvand, belysning, apparater) til gadebelysning til drift af vandforsynings-, afløbs og rensningssystem, der ligger inden for havneområdet. til drift af affaldssystem, der ligger inden for havneområdet. 4
2 En bæredygtig masterplan - Hvordan 2.1 Masterplanen 2.2 Metode En væsentlig forudsætning for at skabe en bæredygtig bydel er at de planlægningsmæssige rammer er robuste og fleksible overfor fremtidens behov og nye teknologier. For at sikre dette, er der taget udgangspunkt i Trias Energetica metoden. Trias Energetica er en metode der sikrer, at der skabes de bedst mulige rammer for fremtidssikret bæredygtighed. Modellen bygger på en række grundprincipper, som går igen både på byplansniveau ved design af den enkelte bygning, og inden for de forskellige temaer omkring bæredygtighed. Trias Energetica tager udgangspunkt i følgende 3 trin. 1. Reduktion af behov gennem fokus på udnyttelse af de passive egenskaber ved intelligent placering og orientering af bygninger. 2. Udnyttelse af lokale ressourcer, gennem fokus på at sikre muligheder for integration af vedvarende energi. 3. Optimering af den eksisterende forsyning og teknologi, gennem fokus på at etablering af helhedsorienterede, sikre og bæredygtige forsyningssystemer. 5
Byplanen er udlagt således, at de enkelte bygninger opføres i samspil med havnens udformning og dynamik. Byplanen er optimeret for udnyttelse af passive egenskaber ved at orientere bygningerne efter solen og dagslyset. Den overordnede strategi er at orientere boliger mod syd og kontorer mod nord. Funktioner, der ikke har brug for direkte sol eller dagslys, er placeret på de mørke steder i planen. Masterplanen er gennemanalyseret for at finde de mest optimale placeringer og orienteringer for alle bygningsfunktionerne i bydelen. Generelt gælder at alle egnede tage orienteres med den største flade i en hældning fra 30 til 60 grader orienteret syd. Ved at optimere de passive egenskaber på byplansniveau minimeres energibehovet uden meromkostninger. På bygningsniveau foreslås det at anvende Integreret Energi Design (IED). IED er et begreb for en proces, hvor man i forbindelse med et forestående projekt sikrer sammenhængen mellem form, funktion, arkitektur, energiforbrug og indeklima. Esbensen A/S har igennem de senere år udviklet IED processen til en metode, som sikrer, at synergien mellem aktørerne udnyttes i en tidlig og systematisk dialog, således at projekterne fastholder en helhedsbetragtning og skaber de bedste løsninger for sund, fleksibel og ressourcebevidst arkitektur i såvel anlægs- som driftsfasen. Målet er at opnå et bæredygtigt miljø- og energioptimeret byggeri, hvor man i IED-processen sikrer en høj kvalitet og samtidig bevarer samme arkitektoniske frihed til de æstetiske værdier omkring bygningens form, funktion og arkitektur. Fordelen ved anvendelse af IED er, at man på et tidligt stade i processen får et overblik over, hvilke fokusområder der er i projektet, og får dem kortlagt således, at man i den videre bearbejdning tilgodeser energisparestrategien og får den integreret i bygningen. Integreret Energi Design relaterer til arbejdsprocessen, bygningsdesignet, arkitekturen og de tekniske installationer, som er nødvendige for at opnå den fastsatte målsætning for gennemførelsen af et bæredygtigt miljø- og energioptimeret byggeri eller lokalplan. IED processen er en arbejdsmetode, der anvendes til at gennemføre hele byggeriets projektforløb fra programmering til aflevering, hvor emnerne energi og indeklima behandles på niveau med funktionalitet, arkitektur, økonomi m.m. Således integreres miljø og energi optimalt i bygningens form, funktion og arkitektur, hvorved bygningens egenskaber med placering, orientering, form, funktion og design, tager hensyn til byggeriets eller områdets dynamiske egenskaber. Figur 1 viser hvilken rækkefølge de forskellige designtemaer i en byggeproces skal behandles, når der arbejdes ud fra en Integreret Energi Design Proces. Den illustrerede proces er en iterativ proces, som typisk gentages flere gange gennem projektet. Figur 1. Illustration af i hvilken rækkefølge de forskellige design temaer i en byggeproces skal behandles. 6
I IED processen arbejder de involverede parter med en fælles målsætning, hvor alle har et ejerskab til processen. Processen er en energimæssig strategi, som også kombinerer de funktionelle og æstetiske krav/ønsker. Denne energimæssige strategi skal designes, afprøves, simuleres og optimeres af alle rådgiverne i teamet for at opnå en integreret design proces. Forudsætningen for IED er, at alle parter i projektforløbet involverer sig tidligt i processen. Dette betyder, at energi- og miljøstrategi og -mål skal fastlægges inden den første streg bliver tegnet. Når bygherren henvender sig til arkitekten på programmerings-, idé- og skitseniveau, skal der laves en energistrategi for bygningen, som en del af den indledende arbejdsproces. Såfremt IED skal kunne fungere optimalt i praksis gælder det, at alle parter er enige i den fælles miljø- og energimæssige målsætning således, at der er ens forventninger til forløbet. IED fremmer forståelsen for hinandens prioriteringer mellem de involverede parter og bidrager til et mere positivt projektforløb. IED er en integreret proces således må både bygherrer, arkitekter, ingeniører og entreprenører være indstillet på at arbejde konstruktivt sammen for at finde frem til de bedste løsninger for projektet. Disse løsninger skal synliggøres tidligt i procesforløbet ved at etablere en fælles målsætning for bygningens energi- og miljøstrategi, hvor fokusområderne er: Bygningsdesign Bygningsmetode Indeklima Vedligehold Drift Disse overordnede emner repræsenterer bygherrens krav til bygningen og indeholder hver især en række underpunkter med krav til bygningen og/eller området. Underpunkterne defineres som en række krav, der prioriteres i et simpelt pointsystem, som anvendes af de involverede parter til overordnet at disponere de enkelte løsninger i den samlede IED strategi. 2.2.1 Dagslys Densiteten omkring Urban Square og sammensætningen af byen er nerven for livet og sjælen i bydelen. Densitet og tæt bebyggelse udfordrer nogle steder tilgangen til dagslys i bydelen, hvorved brug af kunstbelysning i bygningerne er nødvendig. Belysningsenergi er ofte en meget stor post i energiregnskabet især for kontorer, og derfor er det vigtigt at placere funktioner som er mindre dagslyskrævende de steder, hvor dagslysadgangen er begrænset og vice versa. Der er foretaget analyser der dokumenterer dagslysforholdene i bygningerne placeret i masterplanen. Specielt for gader, hvor der er kort afstand til den modstående bygning, har skyggevirkningen fra den modstående bygning stor indvirkning på dagslysforholdene inde i bygningen. Nedenstående figur viser sammenhængen mellem dagslysforholdene på arbejdsplanet i stueetagen i forhold til afstand til modstående bygning for forskellige glasarealer i facaden, når den modstående bygning er ca. 20 meter høj. En arbejdsplads opleves som velbelyst med dagslys ved en dagslysfaktor (DF) på 2 % eller derover, svarende til 200 lux under vejrforhold med en overskyet himmel. Se nedenstående figur hvor betydningen af forskellige størrelse af vinduer, illustreret som procent glasareal af facaden, er vist. 7
Belysningsstyrke på arbejdsplan [lux] 500 400 300 200 Vinduesareal ift. facadeareal i % 45 % 60 % 75 % DF 2% 100 0 10 20 30 Afstand til modstående bygning [m] Det ses at der opnås en tilfredsstillende dagslysfaktor ved en gade bredde helt ned til 10 meter, såfremt vinduesarealerne udgør 60 75 % af facaden. 2.3 Sol og Skygger Direkte sollys er en vigtig parameter ved etablering af komfort ude i byrummet og vigtig for energiproduktion via solenergi. Der er derfor foretaget analyser der dokumenterer mængden af direkte lys, der rammer tage og pladser. På nedenstående figur ses belysningsniveauet på Urban Square, markeret med grøn cirkel, mellem kl. 10-15 i juni måned. Pladsen er lys-optimeret således, at der på alle tider af dagen vil falde direkte sollys på pladsen. Beregningerne er vedlagt i stor størrelse som bilag A. kl 10 kl 11 kl 12 kl 13 kl 15 Byens tage og facader er orienteret, så der på store arealer kan placeres og integreres solceller og eller solfangere. De følgende figurer viser skyggebilleder for Urban Square ved jævndøgn den 21. marts/sept. for kl. 9:00, kl. 12:00, kl. 15:00 og kl. 18:00. 8
Urban Square - skygger 21. Marts/Sept kl 9.00 Urban Square - skygger 21. Marts/Sept. kl 12.00 Urban Square - skygger 21. Marts/Sept. kl 15.00 Urban Square - skygger 21. Marts/Sept. kl 18.00 Optimal udendørskomfort afhænger af flere parametre, hvoraf sol og vind er de to mest dominerende i denne byplan. I masterplanen er der arbejdet med at placere bygningskroppene, så de bryder dominerende vindretninger og minimerer potentielt vindudsatte passager og områder. Der vil dog være udsatte områder i bydelen som kræver, at der indarbejdes lokale løsninger eksempelvis via grøn beplantning, der skaber læhegn. Specielt vindpåvirkningen omkring Urban Square skal analyseres nøje inden de endelige bygninger designes, således at det er muligt at justere for uhensigtsmæssige vindpåvirkning via de enkelte bygningers design. Generelt skal masterplanen analyseres i detaljerede vindstudier for at sikre den gode udendørs komfort. Den geografiske placering af den nye bydel i forhold til Sønderborg by medfører, at en del af bydelen bliver opført foran eksisterende byggeri. For at undersøge hvorvidt den nye bydel skygger for de eksisterende bygninger, er der lavet skyggeanalyser, der viser retning og længde af skyggen fra bydelen for forskellige tidspunkter af året. De efterfølgende figurer viser udvalgte skyggebilleder. 9
A - skygger juni kl. 12.00 B - skygger juni kl. 15.00 C - skygger sep. kl. 12.00 D - skygger sep. kl. 15.00 I sommerhalvåret kastes der generelt ikke store slagskygger ind over eksisterende bygninger, dog vil der være noget skygge af eksisterende bygninger om eftermiddagen i vinterhalvåret. Dette ses ved at skyggen i Billede D bevæger sig ud af fra havnes område. 10
2.4 Elementernes placering I masterplanen for ByensHavn har bæredygtighed spillet en væsentlig rolle for, hvor planens enkelte elementer er placeret og for de enkelte elementers placering i forhold til hinanden. o o o o o o Planens torv ligger centralt med let adgang fra Sønderborgs bymidte. Torvet er lavet til fodgængere og cyklister, og kørende trafik er på torvet reduceret til et minimum. På torvet er de aktiviteter, der ikke har specifikke krav til dagslysadgang eller kan udnytte passiv solvarme, placeret væk fra vandet mod nord og øst. Hotellet er bygget i højden. Det er med til at give mest muligt dagslys til værelserne, der vender mod nord og øst. Samt at skygge er lang og forbipasserende i stedet for at være bred og massiv. Konferencecentret er placeret lige øst for hotellet. Det ligger bag hotellet, da det ikke har behov for meget direkte dagslys eller passiv solvarme. Lokaler, der har behov for meget dagslys, ligger, så de udnytter lyset og udsigten over havnen. Boligerne syd for torvet kan udnytte passiv solvarme, som vil komme fra både øst, syd og vest. Der er let adgang til Waterpark, der ligger tæt ved torvet, havnepromenaden og et rekreativt område til forskellige udendørs aktiviteter. De aktiviteter, der kræver lys og udsigt, vender mod syd og vest, mens haller og andre lokaler, der ikke kræver direkte sollys, er placeret ind mod land. Bygningerne til erhverv og boliger i den nordlige del af masterplanen er placeret, så kontorerne kan udnytte det gode dagslys der kommer fra nord og boligerne kan udnytte den passive solvarme fra den direkte sol fra syd. Samtidig har de en attraktiv placering med god udsigt og let adgang til rekreative arealer. Kørende trafik i området er reduceret mest muligt bl.a. ved, at der ikke er mulighed for gennemkørende trafik i området. Parkering vil ske under torvet og det grønne rekreative område nord for Torvet og mod nord på p-pladser i terrænet ud mod Nørre Havnegade. Masterplanen er udlagt og analyseret via box-studier, dvs. at det er de overordnede linjer vedr. orientering, placering, højde og bredde af bygningerne, der er angivet. Selve designet, etageplansforskydelser og energioptimering udføres detaljeret for hver enkelt bygning når projekteringen af disse sættes i gang. Bygningsintegrerede energiløsninger indtænkes generelt, så bydelen på en visuel og klar måde demonstrerer en innovativ og omfattende udnyttelse af vedvarende energi, bl.a. gennem etablering af tag- og facadeintegrerede solceller. 11
3 Energibehov i bydelen I forhold til anførte målsætning om at etablere en CO 2 -neutral bydel, er første mål at reducere energiforbruget. Dette gøres ved at fremsætte krav til, at alle bygninger skal opføres efter det til enhver tid gældende bygningsreglements Lavenergiklasse 1 standard. Med det gældende bygningsreglement i 2010 som reference, vil det betyde, at alle bygninger opføres inden for en energiramme der er ca. 75 % lavere end BR08. Denne energiklasse er benævnt lavenergiklasse 0, eller LE0. Se Tabel 1. Tabel 1: Oversigt over sandsynlige fremtidige energirammer. Energiramme Boliger Andre bygninger Normgivende Energibesparelse Mindstekrav 2008 70 + 2200/A 95 + 2200/A BR 2008 0 % Lavenergiklasse 2 50 + 1600/A 70 + 1600/A BR 2010 25 % Lavenergiklasse 1 35 + 1100/A 50 + 1100/A BR 2015 50 % Lavenergiklasse 0 17,5 + 550/A 23,8 + 550/A BR 2020 75 % I bygningskategorier med overnatningsfunktioner, (bolig og hotel), gælder andre regler end i andre bygninger. F.eks. skal el-behovet til belysning i boliger og på hotel-arealer ikke medregnes i bygningens energiramme. Af samme årsag er andelen af el-behov til bygningsdrift lavere for disse bygningskategorier hvorfor energirammen også er lavere. Udover at reducere energibehovet i bygninger er det målsætningen, at reducere det totale energibehov i bydelen. Energibehovet udover bygningsdrift består primært af elektricitet til belysning i boliger og drift af elektriske apparater som f.eks. Tv-apparater, køleskabe, vaskemaskiner, tørretumblere osv. Med de skærpede krav til klimaskærmen forventes dette elforbrug fremover at blive den største energisluger i bygninger. Allerede i dag, er det ifølge Elsparefonden muligt at halvere energibehovet for forbrugs-el i boliger. Dette kan gøres ved brug af eksisterende tekniske hjælpemidler (A++ køleskabe, elspareskinner, sparepærer osv.) uden at gå på kompromis med komfortniveauet. Det totale opvarmede etageareal på 52.400 m 2 er fordelt på bygningskategorier i Tabel 2. Tabellen angiver de målsatte besparelser på forbrugs-el samt den beregnede energiramme for byggeri opført iht. BR10 og hvor meget af bygningsenergibehovet der skønnes at være et el-behov. For hver bygningskategori i tabellen er de estimerede tillæg angivet samt et estimeret typisk el-behov, der ikke vedrører bygningsdrift. De typiske el-behov er estimeret ud fra nøgletal fra energiguiden og energiledelsesordningen. De typiske el-behov kan variere meget inden for den enkelte bygningskategori, især inden for erhvervsbygninger, hvorfor Shopping-arealer er delt ligeligt i hhv. detail og café-arealer. Tabel 2: Oversigt over de respektive bygningskategoriers reference-energibehov, el-behov og målsatte el-besparelser. [m 2 ] [kwh/m 2 ] [%] [kwh/m 2 ] [kwh/m 2 ] [kwh/m2] [kwh/m2] Bygningskategori Areal Reference energiramme BR10 Andel af bygnings el i energiramme BR10: El til bygningsdrift (Vægtet med 2,5) BR10: Varme til bygningsdrift BR10: Typisk elbehov (forbrugs-el) Målsat elbesparelse (forbrugs-el) Bolig 14.200 50,1 9% 4,5 45,6 30 40% Hotel 11.100 50,1 9% 4,5 45,6 95 30% - Konference 1.700 70,9 21% 14,9 56,0 16,7 30% - Wellness og Waterpark 7.800 70,2 21% 14,7 55,5 123,7 25% Kultur 6.800 70,2 21% 14,7 55,5 16,7 30% Erhverv - kontor 8.000 70,2 21% 14,7 55,5 38 30% Shopping (detail) 1.400 71,1 21% 14,9 56,2 470 30% Shopping (café) 1.400 71,1 21% 14,9 56,2 225 30% Total, opvarmet etageareal 52.400 12
Bygningskategoriernes placering og arealfordeling i masterplanen er vist i Figur 2. Område Areal m 2 Bygningskategori 1 1.600 Boliger 2 4.300 Multihus mv. 3 27.900 Hotel, konference, waterpark, wellness, handel (22.100 m 2 ) Kunsthal (2.500 m 2 ) Kontor handel klinik (3.300 m 2 ) 4 3.000 Boliger(3.000 m 2 ) 5 6.000 Kontorer (3.600 m 2 ) Kontorer (2.400 m 2 ) 6 4.200 Boliger 7 5.400 Boliger Figur 2: Bygningskategoriernes placering og arealfordeling i masterplanen. 3.1 Energibehov per kvm fordelt på bygningskategorier Det specifikke energibehov afhænger dels af el-forbruget udover bygningsdrift og af hvilken energiklasse bygningerne på Sønderborg Havn opføres til. I det følgende er energibehovet per kvm for de enkelte funktioner beregnet for 3 forskellige energiklasser; BR10, LE1 og LE0. BR10 forventes at være gældende myndighedskrav i 2010 og LE1 og LE0 forventes at være hhv. 1 og 2 klasser bedre end BR10. (Beregningerne inkluderer både et typisk el-forbrug til bygningsdrift og et typisk el-behov der ikke vedrører bygningsdriften. For LE0 er der foretaget en beregning hvor de respektive målsatte el-besparelser af forbrugs-el hhv. er inkluderet og ikke inkluderet. Eventuelle ekstra energibehov for tillæg til energirammerne er ikke medtaget i beregningerne, dvs. ekstrabehov forårsaget af f.eks. øget ventilation, belysning eller opvarmning af varmt brugsvand. 13
[kwh/m2,år] [kwh/m2,år] [kwh/m2,år] [kwh/m2,år] 140 120 100 80 60 40 20 0 Kontor Forbrugs-El Bygnings energibehov 51,0 70,2 51,0 51,0 50,1 35,7 23,9 23,9 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Bolig Forbrugs-El Bygnings energibehov 30,0 50,1 30,0 30,0 35,6 18,0 17,5 17,5 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Hotel Forbrugs-El Bygnings energibehov 97,6 97,6 97,6 68,3 50,1 35,6 17,5 17,5 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 120 100 80 60 40 20 0 Konference Forbrugs-El 43,0 Bygnings energibehov 43,0 70,9 43,0 30,1 50,6 24,1 24,1 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 14
[kwh/m2,år] [kwh/m2,år] [kwh/m2,år] [kwh/m2,år] Waterpark og Wellness 250 200 Forbrugs-El Bygnings energibehov 150 100 50 0 123,7 123,7 123,7 92,8 70,2 50,1 23,9 23,9 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. Kultur 100 80 16,7 Forbrugs-El Bygnings energibehov 60 40 20 0 16,7 70,2 50,2 16,7 23,9 11,7 23,9 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 350 300 250 200 150 100 50 0 Shopping (Café) Forbrugs-El Bygnings energibehov 251,3 251,3 251,3 175,9 71,1 50,8 24,2 24,2 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 600 500 400 300 200 100 0 Shopping (detail) Forbrugs-El Bygnings energibehov 496,3 496,3 496,3 347,4 71,1 50,8 24,2 24,2 BR10 LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. 15
MWh/år I visse bygningskategorier kan der optræde et øget energibehov pga. bygningens funktion. F.eks. vil kantine/køkken-faciliteter i de respektive bygningskategorier kræve et øget energibehov og især wellness/waterpark-arealer vil have et meget stort energibehov til opvarmning af vand. Følgende tillæg er antaget for bygningskategorierne; 340 kwh/m 2 for wellness/waterpark, 0 kwh/m 2 for boliger og 12 kwh/m 2 for øvrige bygningskategorier. kwh/m 2. Tabel 3:Estimerede tillæg til bygningsdrift. Disse tillæg er meget afhængige af bygningens specifikke geometri og funktion. [m 2 ] [kwh/m2] Bygningskategori Areal BR10: Tillæg til energiramme (Varme) Bolig 14.200 0 Hotel 11.100 12 Konference 1.700 12 Wellness og Waterpark 7.800 340 Kultur 6.800 12 Erhverv - kontor 8.000 12 Shopping (detail) 1.400 12 Shopping (café) 1.400 12 Total, opvarmet etageareal 52.400 Med de estimerede tillæg til energirammerne kan det samlede energibehov beregnes for hhv. reference og lavenergiklasse 0. 3.2 Reference energibehov Med udgangspunkt i BR10 og førnævnte arealfordelinger og energiforbrug beregnes reference energibehovet for Sønderborg havn. Reference energibehovet er baseret på bygningernes energiforbrug inklusiv tillæg og typiske el-behov til forbrugs-el. Beregningen inkluderer ikke de målsatte el-besparelser på forbrugs-el og er vist for hver bygningskategori i Figur 3. Estimerede energibehov fordelt på bygningskategori 4.500 4.000 3.500 3.000 El ikke bygningsdrift El, bygningsdrift Varme, ikke bygningsdrift Varme, bygningsdrift 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 Bolig Hotel Konference Wellness og Waterpark Kultur Erhverv - kontor Shopping (detail) Shopping (café) Figur 3:Estimerede årlige energibehov fordelt på bygningskategorier for BR10-byggeri inkl. varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov. Fordelingen af bygningernes energibehov inkl. el-behov (forbrugs-el) ses i Figur 4. Af figuren ses, at det signifikant største energibehov forefindes i wellnes og waterpark (42 %). Dette skyldes primært det store energibehov til opvarmning af vand og et stort areal. Det næst største energibehov skabes af et relativt stort hotelareal i kombination med et stort el-behov (forbrugs-el). 16
Estimerede energibehov fordelt på bygningskategori (BR10) 6% 9% 8% 4% 42% 11% 18% 2% Bolig Hotel Konference Wellness og Waterpark Kultur Erhverv - kontor Shopping (detail) Shopping (café) Figur 4:Procentuel fordeling af bygningskategoriernes energibehov for BR10-byggeri inkl. varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov. Det samlede energibehov ved referencebyggeri, ekskl. målsatte el-besparelser andrager med ca. 9.750 MWh per år. De beregnede energibehov er specificeret i Tabel 4. Tabel 4: Fordeling af de samlede energibehov ved BR10-byggeri inkl. inkl. varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov BR10 [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] Bygningskategori Varme, bygningsdrift Varme, ikke bygningsdrift (tillæg) El, bygningsdrift El ikke bygningsdrift Energibehov Bolig 648 0 26 426 1.099 Hotel 507 133 20 1.055 1.714 Konference 95 20 10 28 154 Wellness og Waterpark 433 2.652 46 965 4.095 Kultur 377 82 40 114 613 Erhverv - kontor 444 96 47 304 891 Shopping (detail) 79 17 8 658 762 Shopping (café) 79 17 8 315 419 Total, opvarmet etageareal 2.660 3.017 206 3.864 9.747 Energibehov til gadebelysning, affaldshåndtering og vandhåndtering medtages også i Sønderborg Havns CO 2 -neutralitetsmålsætning. Disse behov er dog forsvindende små i forhold til behovet for forbrugs-el og bygningernes energibehov. Der er i det følgende derfor primært fokuseret på behovet for forbrugs-el bygningernes energibehov. Vedr. energiforbruget til gadebelysning antages følgende arealer for at have et belysningsbehov som vist i Tabel 5. Tabel 5: Antagede vej / sti-længder. Veje/stier Længde Bredde Areal [m] [m] [m 2 ] Veje 1.000 10 10.000 Stier 2.000 5 10.000 I alt 3.000-20.000 Traditionel gadebelysning kan udføres af f.eks. Albertslund-lampen. Denne lampe skal placeres med ca. 15 meters afstand og gadelampen bruger ca. 9,42 kwh per løbende meter. Et belysningsbehov på 3 km svarer dermed til et årligt energibehov på 28,3 MWh. I forbindelse med håndtering af affald antages det, at der årligt er behov for ca. 15 MWh til håndtering affald. Energibehovet skabes primært af transport af affald i tryksatte kanaler, hvorfor dette energibehov antages at være ækvivalent med et el-behov. 17
MWh/år 3.3 Energibehov ved lavenergiklasse 0 I beregningen af et optimeret energibehov for bydelen, antages at bygningerne opføres 2 energiklasser bedre end minimumskravet iht. BR10. Der tages derfor udgangspunkt i Lavenergiklasse 0 (LE0), som antages at være den gældende lavenergiramme. Beregningen af det optimerede energibehov inkluderer de målsatte el-besparelse i forbrugs-el.. For boliger er der anvendt en besparelsesprocent på 40 %, for kontorer, hotel, konference, kultur og shopping er der anvendt en besparelsesprocent på 30 %, og for Wellness/Waterpark en besparelsesprocent på 25 %. De typiske el-behov for de enkelte bygningsfunktioner er vist i Tabel 2 (side 12). Ved en forbedret byggestandard antages, at et ekstra energibehov til bygningens drift (f.eks. tillæg til opvarmning af vand) vil kunne reduceres. Det forudsættes at det ekstra opvarmningsbehov til vand kan reduceres med 25 % til hhv. 225 kwh/m 2 for Wellness/Waterpark, 0 kwh/m 2 for boliger og 9 kwh/m 2 for øvrige bygningskategorier. kwh/m 2. Figur 5 viser de estimerede energibehov fordelt på bygningskategori. Af figuren ses at det mest markante energibehov er skabt af behovet for opvarmning af vand i bygningskategorien Wellness og Waterpark. Estimerede energibehov fordelt på bygningskategori 3.000 2.500 2.000 El ikke bygningsdrift El, bygningsdrift Varme, ikke bygningsdrift Varme, bygningsdrift 1.500 1.000 500 0 Bolig Hotel Konference Wellness og Waterpark Kultur Erhverv - kontor Shopping (detail) Shopping (café) Figur 5:Estimerede årlige energibehov fordelt på bygningskategorier for LE0-byggeri inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske elbehov. Af Figur 6 ses, at Wellness og Waterpark andrager med 50 % af energibehovet. Dette skyldes primært det store tillæg til opvarmning af vand og at el-behovet udover bygningsdrift kun forventes at kunne reduceres med 25 %. 18
Estimerede energibehov på bygningskategori (LE0 + el-besparelser) 9% 4% 8% Bolig Hotel 4% 7% 17% Konference Wellness og Waterpark 1% Kultur Erhverv - kontor Shopping (detail) 50% Shopping (café) Figur 6: Procentuel fordeling af bygningskategoriernes energibehov for LE0-byggeri inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske elbehov. Det samlede energibehov ved lavenergiklasse 0 inkl. de målsatte el-besparelser andrager med i alt ca. 5.621 MWh per år. Dette er en samlet reduktion af energiforbruget på i alt 45 %. De beregnede energibehov er specificeret i Figur 7. Tabel 6:Fordeling af de samlede energibehov ved LE0-byggeri inkl. inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov. Procentuel reduktion ift. referencebyggeri (BR10) er angivet nederst i tabellen. LE0 [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] [MWh] Bygningskategori Varme, bygningsdrift Varme, ikke bygningsdrift (tillæg) El, bygningsdrift El ikke bygningsdrift Energibehov Bolig 185 0 9 256 450 Hotel 145 100 7 738 990 Konference 16 15 3 20 54 Wellness og Waterpark 71 1.989 16 724 2.799 Kultur 62 61 14 79 216 Erhverv - kontor 73 72 16 213 374 Shopping (detail) 13 13 3 461 489 Shopping (café) 13 13 3 221 249 Total, opvarmet etageareal 578 2.263 70 2.711 5.621 Reduktion ift. reference 78% 25% 66% 30% 42% Udover besparelser i bygningernes energiforbrug kan opnås energimæssige og økonomiske besparelser på gadebelysning ved, at benytte energieffektive A-lamper (f.eks. 22 W Luxeon REBEL LED-dioder). Disse lamper skal placeres med ca. 20 meters afstand. A-lamperne lever op til E2 belysningsklassen og der kan spares ca. 50 % af energi-forbruget sammenlignet med f.eks. Albertslund-lampen. A-lampen bruger ca. 4,33 kwh pr. løbende meter. Overslagsmæssigt vil dette resultere i et årligt energibehov til gadebelysning på ca. 12,9 Mwh. Optimerede løsninger vedr. affaldshåndtering har ikke været muligt at estimere da det antages at affaldshåndtering primært varetages af den kommunale renovationsordning. 19
MWh/år 3.4 Totalt energiforbrug og CO2 besparelse Det totale reference-energibehov (BR10) for Sønderborg havn er på ca. 9,8 GWh/år. Det optimerede energibehov (LE0) med målsatte el-besparelser i typiske elforbrug, er det årlige totale energibehov reduceret til ca. 5,6 GWh. De forskellige energibehov er vist i overordnede kategorier i nedenstående figur. I forhold til reference-scenariet: standardbyggeri i 2010, med et gennemsnitligt forbrug af forbrugs-el, spares der ca. 42 % af energibehovet. Således er det årlige varme-/el-behov lige store på hver ca. 2,8 GWh. 12.000 Estimeret årligt energibehov 10.000 15 28 8.000 6.000 3.864 206 Energibehov reduceret med 4,2 GWh/år (42 %) 15 13 Affaldshåndtering Gadebelysning El ikke bygningsdrift 4.000 3.017 2.711 El, bygningsdrift 2.000 0 2.660 70 2.263 578 Varme, ikke bygningsdrift Varme, bygningsdrift Reference: Traditionelt byggeri opført efter BR10 Lavenergiklasse 0 inkl. elbesparelser Figur 7:Beregnet energibesparelser ved at bygge LE0 i stedet for BR10 inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov. De respektive årlige energibehov vil aflede en tilhørende CO 2 -udledning. CO 2 -udledningen afhænger af energitype og af hvilken måde energien er produceret. Både brændselstype, produktionsvirkningsgrader og distributionstab har indflydelse på dette. Af denne årsag kan emissionsfaktorer variere meget. F.eks. oplyses en emissionsfaktor på 0,468 kg CO 2 /kwh el, i en miljørapport 1 fra 2008 for el-produktion for Syd- Energi Net A/S. Denne emissionsfaktor tager dog ikke hensyn til tab i distributionsnettet. Til sammenligning oplyser Energistyrelsen 2 (maj, 2009), at den gennemsnitlige CO 2 -emissionsfaktor (i 2010) til at være mellem 0,800 (Nordpool) og 0,861 (forbruger) kg CO 2 /kwh el. Da Sønderborg Havn er forbundet med det landsdækkende el-net og ikke aftager elektricitet isoleret set fra Syd-Energi, bør den landsdækkende emissionsfaktor benyttes. For fjernvarme benyttes emissionsfaktoren for Sønderborg fjernvarme (2008-faktor). De anvendte CO 2 -emissionsfaktorer fremgår af Tabel 7. Tabel 7: CO 2-emissionsfaktorer for sønderborg Havn. Energi-type [kg/kwh] Sønderborg fjernvarme 0,160 EL, energistyrelsen 2010 (forbruger) 0,861 1 http://www.milsyd.dk/cgi-files/mdmgfx/file-176-52703-22098.pdf 2 http://193.88.185.141/graphics/publikationer/energipolitik/beregningsforudsaetninger_maj_samlet.pdf 20
ton/år 2.900 tons elimineres ved at udnytte 100 % VE-forsyning Den samlede CO 2 -udledning forbundet med det estimerede årlige energibehov til bygningsdrift, forbrugs-el, gadebelysning og affaldshåndtering udgør for referencen ca. 4.500 tons CO 2 pr. år. Ved de optimerede energibesparelser reduceres CO 2 -udledningen med ca. 1.600 tons (35 %) til ca. 2.900 tons pr. år. Den estimerede årlige CO 2 -udledning for Sønderborg Havn er vist i Figur 8. Estimeret årlig CO 2 -emission 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 13 24 3.327 177 483 426 CO 2 reduktion: 1.600 ton/år (35 %) 13 11 2.334 61 362 92 Affaldshåndtering Gadebelysning El ikke bygningsdrift El, bygningsdrift Varme, ikke bygningsdrift Varme, bygningsdrift Reference: Traditionelt byggeri opført efter BR10 Lavenergiklasse 0 inkl. elbesparelser Figur 8: Beregnet CO 2-udledning ved at bygge LE0 i stedet for BR10 inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske el-behov. Da målsætningen for ByensHavn er CO 2 -neutralitet skal det reducerede energibehov dækkes ved hjælp af vedvarende energiforsyninger. Ved opførelse af en bæredygtig CO 2 -neutral ByensHavn spares ca. 1.600 tons CO 2 pr. år (35 %) ved energibesparelser og de resterende 2.900 tons CO 2 pr. år (65 %) fortrænges ved produktion af energi fra vedvarende energi-kilder. 3.5 Økonomiske besparelser Målsætningers betydning for energibesparelser I Sønderborgområdet skal nybyggeri som minimum opføres som lavenergiklasse 1 byggeri (ift. BR08). Sønderborg Havn har som målsætning, at bygge til lavenergiklasse 0, der er en energiklasse bedre end minimumskravet i kommunen. Derudover skal der energioptimeres, så elforbruget udover forbruget til bygningsdrift reduceres. Det er målsætningen, at elforbruget (ikke bygningsdrift) reduceres med mellem 25 % og 40 % afhængig af bygningstype. Med udgangspunkt i denne målsætning ses i nedenstående figur, den samlede årlige økonomiske besparelse fordelt på bygningskategorier i forhold til standard nybyggeri i 2010: 21
Tusinde kr. 600 kr. 500 Årlig besparelse fordelt på bygningskategori LE1 LE0 LE0 inkl. el-besp. kr. 400 kr. 300 kr. 200 kr. 100 kr. 0 Bolig Kontor Hotel Konference Waterpark Kultur Shopping (detail) Shopping (café) Figur 9. Årlig økonomisk besparelse fordelt på bygningskategori. Opføres bygningerne som lavenergiklasse 1-bygninger spares ca. 0,3 mio. kr. ekskl. moms om året (4 %). Opføres bygningerne som lavenergiklasse 0 er den årlige besparelse på i alt ca. 0,6 mio. kr. ekskl. moms (10 %). Begge besparelsespotentialer er uden besparelser i elforbrug der ikke indgår i bygningsdriften. Opføres bygningerne som lavenergiklasse 0 og med tilhørende besparelser i forbrugs-el, er den årlige besparelse på i alt ca. 2,3 mio. kr. ekskl. moms (35 %). Besparelserne med tilhørende referenceenergiomkostninger (BR10) er udspecificeret i nedenstående tabel. Tabel 8:Fordeling af de samlede årlige økonomiske besparelser ved LE0-byggeri inkl. inkl. besparelser i varmetillæg til bygningsdrift og typiske elbehov.besparelserne skal ses i sammenhæng med energiomkostningerne for referencebyggeri (BR10). Årlige energibesparelser* Areal El-besparelse Referenceenergiomkostning (BR10) LE1 LE0 LE0 inkl. elbesp. Bygningsfunktion [m 2 ] [%] [kr.] [kr.] [kr.] [kr.] Bolig 14.200 40 759.319 57.140 128.052 352.980 Kontor 8.000 30 712.634 49.749 114.887 276.455 Hotel 11.100 30 1.602.559 50.043 112.144 541.154 Konference 1.700 30 133.873 10.694 24.670 53.617 Waterpark 7.800 25 1.443.349 48.509 112.023 430.426 Kultur 6.800 30 297.936 42.310 97.702 142.672 Shopping (detail) 1.400 30 948.034 8.834 20.374 295.522 Shopping (café) 1.400 30 495.274 8.834 20.374 159.694 Total 52.400-6.392.979 276.111 630.225 2.252.522 Andel af referenceomkostning 100% 4% 10% 35% *Ved elpris på 1,32 kr./kwh og fjernvarmepris på 0,252 kr./kwh De årlige besparelser tager dog hverken hensyn til de yderligere besparelser der foreligger ved mulighed for fritagelse af fjernvarme (fritagelse for faste årlige omkostninger), stigende el-priser eller eventuelle fremtidige beskatninger eller afgifter på energi (f.eks. Grønne afgifter ). 22
4 Energiforsyning og -produktion Hele energiforsyningen til ByensHavn sammentænkes med resten af Sønderborg by og skal analyses i dybden inden det endelige system dimensioneres i detaljer. Fjernvarme er let tilgængelig for ByensHavn, da fjernvarmeledningen løber langs bydelen. Da de respektive bygningsfunktioner har vidt forskellige energibehov bør tilslutning af fjernvarme overvejes for hvert af de 7 delområder (se evt. side 13). 4.1 Areal til energiproduktion Placering af bygningerne langs havnefronten er i samarbejdet med Gehry Arkitekterne optimeret til at opfylde de tre overordnede målsætninger vedr. World Class, Vibrancy og CO 2 neutralitet. Dvs. ud fra hensyn specielt til Vibrancy (livet og den tætte by) er bydelen optimeret for placering og integration af energiproducerende elementer. Nedenstående kort er de egnede bygningsflader for integration af solenergi illustreret. Kortet findes i stor størrelse som bilag B. De grønne markeringer illustrer optimal placering (skyggefrit areal) og de gule markeringer illustrerer semi-optimal placering, defineret som 2-3 timer skygge morgen eller aften. Figur 10: Egnede bygningsflader for integration af solenergi. Bygningsfladerne er fordelt som angivet i Tabel 9 for hhv. optimale og semioptimale facader og tagkonstruktioner. 23
Antal m2 Tabel 9. Arealfordeling af bygningsflader med potentiale for solenergi. Facade Tag Facade + Tag Bygning Optimale 2-3 timers Optimale 2-3 timers I alt betingelser [m2] skygge [m2] betingelser [m2] skygge [m2] 1 360 427 325 1.112 2 120 160 690 112 1.082 3 780 252 460 15 1.507 4 120 160 490 90 860 5 800 800 6 435 650 1.085 7 105 670 510 290 1.575 8 160 1250 120 1.530 9 336 475 811 10 216 240 410 70 936 11 360 440 780 220 1.800 12 581 872 950 135 2.538 13 330 193 500 120 1.143 I alt 3132 3750 8075 1822 16.779 Udlægning af disse flader er opgjort i nedenstående figur, hvor der er regnet med, at 70 % af de optimale flader af tagene udnyttes (hensyn til andre elementer samt at ikke alle tage kan etableres med ensidig hældning mod syd) og 50 % af facaderne (idet der her er taget højde for vinduesarealer, døre og lignende). Realistisk optimal tag og facade plads til integration af solenergi 12.000 10.000 10.369 8.000 6.000 5.653 4.000 2.000 1.275 1.566 1.875 - Optimale tage Semi optimale tage 2-3 timer skygge (20% reduktion) Optimale facader Semi optimale facader 2-3 timers skygge (20% reduktion) I alt Figur 11: Realistisk optimal tag- og facadeplads til integration af solenergi. Det ses, at der ved hensyntagen til de antagede udnyttelsesgrader er i alt er ca. 10.400 m 2 brugbart bygningsareal til rådighed i ByensHavn. Dette kan udnyttes til placering af solceller og/eller solvarme. Tabel 10 angiver de anslåede potentialer for årlig energiproduktion på bygningsfladerne. Tabel 10. Potentiale for årlig energiproduktion på tag og facade. Facade Potentiale Optimal 2-3 timers skygge Optimal 2-3 timers skygge I alt I alt [m2] 3.132 3.750 8.075 1.822 16.779 Udnyttelsesgrad 50% 50% 70% 70% Brugbart areal [m2] 1.566 1.875 5.653 1.275 10.369 Reduktionsfaktor, solcelle 30% 44% 0% 20% Reduktionsfaktor, solvarme 16% 33% 0% 20% Elproduktion [MWh] 135 129 695 125 1.085 Varmeproduktion [MWh] 658 630 2.826 510 4.624 Tag 24
4.2 Elektricitet For at skabe en bæredygtig ny bydel på ByensHavn skal forbruget af el reduceres mest muligt, dette er bl.a. sikret gennem optimal placering og orientering af bygninger og funktioner. Fra forrige kapitel, kapitel 3, fremgår det, at langt det største energiforbrug, der skal dækkes, er el. Som udgangspunkt prioriteres bydelens egnede bygningsflader derfor til el produktion. I takt med at solcelleteknologien effektiviseres og allerede nu for visse typer af anlæg er fuldt konkurrencedygtige med forbrugerpriserne for fossilt baseret el-produktion opsættes solcelleanlæg på byens tage og egnede facader. Beregninger viser, at solceller, når byen er fuldt udbygget, kan dække ca. 1.100 MWh/år. Da el-behovet for ByensHavn er ca. 2.800 MWh/år betyder dette, at en målsætning om 50 % strømforsyning fra solceller ikke kan opnås 3. Det brugbare areal er anslået til knap 10.400 m 2 og dækker ca. 39 % af bydelens samlede el-behov. Det foreslås, at der placeres solceller på tagene, på facaderne og integreret i vinduerne. Solcellerne i vinduerne kan integreres direkte i glasset og skabe flotte lysspil i det bagvedliggende rum, være usynlige eller bruges til at skærme for lyset, hvor det er en fordel. Det anbefales ligeledes, at alle egnede bygningstage etableres med en betydelig tagflade mod syd. De resterende 61 % af det samlede el-behov, skal forsynes med elektricitet baseret på vind. Møllen foreslås at være en hav-vindmøller placeret et egnet sted i Sønderborg Kommune. En hav-placeret vindmølle med en effekt på 3MW producerer ca. 10.000 MWh/år og koster, anno 2008, ca. 50 mio. kr. afhængig af opsætningsforhold. ByensHavn har således på årsbasis kun brug for ca. 1/6 af en optimalt placeret 3 MW mølles årlige produktion for at have 61 % dækning af el fra vind. Det anbefales, at alle bygninger i bydelen opføres med intelligente el-forbrugs løsninger, der kan udnytte el når denne er billig og når der produceres el fra vedvarende energikilder som solceller og vindmøller. 4.3 Varme Havneområdet er ikke pt. varmeforsynet. Der er derfor forskellige scenarier for etableringen af grøn varmeforsyning til området. Disse belyses nærmere i energiforsyningsarbejdet der pt. pågår. Pladsen til lokal energiproduktion via solen er begrænset og pt. prioriteres denne til el-produktion. Der er således som udgangspunkt ikke plads til lokale solvarmeanlæg i området. Solvarme kan dog være en mulighed for de funktioner, primært Waterpark og boliger, der har et relativt højt varmtvandsforbrug. Ligeledes er etablering af f.eks. et biomasse eller bioforgasningsanlæg ikke oplagt at placere på kostbar havnefront-jord. Forsyning via fjernvarme, hvor den leverede fjernvarme produceres CO 2 -neutralt, syntes pt. at være den mest økonomiske og fornuftige varmeforsyningsløsning. Dog er området udviklet med et generelt lavt energibehov, og de faste afgifter ved tilslutning til traditionel fjernvarme vil derfor udgøre en relativt høj andel af varmeprisen, hvilket kan medvirke til at ændre på prioriteringen. 3 Ved en ydelse på 123 kwh/m 2 (solcelleareal) skal der opsættes ca. 11.420 m 2 solceller under optimale 25
4.4 Køling Såfremt de forskellige bygninger designes og dimensioneres optimalt efter integrerede energi design metoder, vil der være et minimalt behov for køling og kun ved særlige funktioner med stor intern varmebelastning (f.eks. serverrum og mødelokaler). Den køling, der er behov for, skal leveres fra vedvarende energi, og da hele bydelen i sin natur ligger tæt på havvand, foreslås det at udnytte denne resurse til individuel frikøling af de funktioner der har dette behov. 26
5 Øvrige bæredygtighedselementer 5.1 Vand Vand er en vigtig ressource. Pt. er der dog ikke nogen mangel på rent vand i Sønderborg, men vand er på verdensplan en stor mangel og Sønderborg Havn skal derfor også udlægges så en fornuftig omgang med vand stimuleres. Dette både for at foregribe og minimere afhængighed af en ressource, der i fremtiden kan blive dyr, men også for at bydelen som helhed fremstår bæredygtig og bevidst ud i alle de elementære bæredygtighedsaspekter og således er godt foregangseksempel for andre bæredygtige byer. Muligheden for udnyttelse af regnvand medtages som element i projekteringen af de enkelte bygninger og ved valg af installationer i bygningerne vælges vandbesparende løsninger. Opsamlet regnvand kan f.eks. bruges til vanding af de grønne områder i bydelen. Vandforbruget foreslås målt individuelt for alle lejemål, hvorved en bevidsthed omkring vand som ressource implementeres og en ændret adfærd stimuleres. 5.2 Materialer Ambitionen er, at ByensHavn skal bygges bæredygtigt med mest mulig brug af CO 2 -neutrale produkter og en høj grad af genanvendelse. Dette inkluderer bl.a. brug af Svanemærkede produkter. Svanemærket er et relativt mærke, der viser, at et givent produkt er miljømæssigt bedre i forhold til andre produkter af samme produktfamilie. Dvs. mærket garanterer ikke, at produktet ikke kan laves miljømæssigt endnu bedre. Dog strammes kriterierne for Svanemærket typisk efter en 3-årig periode, således at man sikrer, at kun produkter (bygninger), der ligger blandt den bedste tredjedel, kan Svanemærkes. Livscyklustankegangen er det grundlæggende element, når et hus skal Svanemærkes, idet huset skal tage hensyn til miljøet gennem hele byggeprocessen fra råvarer til brugen af det færdige hus. Pt. er det kun mindre huse der kan Svanemærkes, men principperne anført under denne ordning kan fint overføres og passe godt sammen med den generelle bæredygtige målsætning for havnen. 5.3 Affald Affald har i Danmark traditionelt været håndteret gennem en stor andel af affaldsforbrænding, oftest kombineret med produktion af fjernvarme. Imidlertid repræsenterer affald også mange ressourcer med potentiale for genbrug frem for afbrænding. Affaldsmængderne har de senere år været stigende, men der er også konstateret større udsving i mængden af genereret affald. Det er derfor ambitionen at etablere en udstrakt sorterings- og genanvendelsesordning for havnen, således at havnen også på denne front er bæredygtig og er forberedt til den situation hvor affald repræsenterer en ressource og en værdi og ikke udelukkende et brændsel til fjernvarme. 5.4 Trafik ByensHavn er et relativt lille område i sammenligning med resten af Sønderborg. Det er derfor ikke realistisk at udbygge bydelen med eget bæredygtigt trafiksystem. Dog animerer bydelen til en reduktion i motoriseret trafik via trafikplanløsningen, hvor den bløde trafik er prioritet og hvor P-pladser er placeret ved randen af bydelen. Gennemkørende biltrafik er elimineret, og der er etableret gode gang- og cykelforbindelser, der stimulerer beboere og gæster til at foretrække disse, hvis de skal bevæge sig på langs af bydelen. Ligeledes foreslås det, at der opsættes el-stik til El- og hybridbiler, og at disse biler får tildelt parkeringsfordele i bydelen. 27
6 De bløde elementer 6.1 Synlighed Bygningsintegrerede energiløsninger udføres, så bydelen på en visuel og klar måde demonstrerer en innovativ og omfattende udnyttelse af vedvarende energi, bl.a. gennem etablering af tag- og facadeintegrerede solceller. De enkelte bygningers bæredygtighed synliggøres gennem udarbejdelse af årlige grønne regnskaber, der eksempelvis samles i et samlet grønt regnskab for ByensHavn. 6.2 Bevidsthed Bevidstgørelse af borgere og brugere af ByensHavn skal stimuleres via muligheder for aktiv deltagelse og løbende uddannelse af byens brugere. Et element heri kunne tænkes at være et stort offentligt display med visualisering af byens energi- og CO 2 -forbrug f.eks. opsat på byens torv. 6.3 Dokumentation af bæredygtighed Gennem krav til grønne regnskaber til alle bygningsgrupper i bydelen vil den generelle status for bæredygtighed kunne dokumenteres og evalueres. Alternativt kunne bydelen evalueres via pointsystemer som f.eks. eco footprint. 28
7 Kvantificering af bæredygtighed Bæredygtighed kan kvantificeres på mange forskellige måder. Der er her udvalgt to vigtige måder energimæssig bæredygtighed og økonomisk bæredygtighed. Den energimæssige bæredygtighed ved en given løsning eller tiltag kvantificeres ved at opgøre den forbrugte energimængde over levetiden og sammenligne denne med en reference under hensyntagen til i hvilken grad vedvarende energi indgår. For at kvantificere den økonomiske bæredygtighed i de forskellige løsninger og tiltag, er der generelt anvendt en totaløkonomisk betragtning. Dette er gjort efter nuværdimetoden, som tager hensyn til renter, inflation og ændringer i energipriser. I de økonomiske beregninger bruges for så vidt angår inflation og energipriser Energistyrelsens forudsætninger som beskrevet i [2]. Den nominelle rente er fastsat efter en ønsket kalkulationsrente på 3 %. Dette giver følgende forudsætninger: Nominel rente: Inflation: Real kalkulationsrente: Pris for varme: Pris for el: Prisstigninger, energi 5,57 % p.a. 2,5 % p.a. 3,0 % p.a. Sønderborg fjernvarme pris Jan 2009: 0,252 kr./kwh Syd energi el pris for Jan 2009: 1,32 kr./kwh 6,1 % p.a. (reel stigning = 3,6 % p.a.) For de specifikke løsninger er der indhentet priser for anlægsinvestering, forventet besparelse og driftsudgift samt teknisk levetid. 7.1 Bygninger De kommende bygninger på havnen skal opføres, så de opfylder kravet for Lavenergiklasse 0 standarden. Der findes i sagens natur endnu ikke nogen erfaringspriser for lavenergiklasse-byggeri i 2010. En rapport fra SBI fra april, 2009, oplyser estimerede mer-omkostninger forbundet med lavenergibyggeri. De marginale mer-omkostninger for et etagehus i et fjernvarmedistrikt er estimeret til 1.400 kr./m 2. Dette er 700 kr./m 2 mere end de marginale meromkostninger ved lavenergiklasse 2-byggeri (som forventes at være gældende krav i 2010). Den marginale meromkostning, for LE0-byggeri frem for BR10-byggeri, vurderes derfor at være 700 kr./m 2. I det følgende er der foretaget analyser for en 6 etagers boligbebyggelse på 1.871 m 2. Merprisen for at opføre bygningen som Lavenergiklasse 0 bygning (LE1 i forhold til BR10) er beregnet til i alt 1.309.700 kr. Den årlige energimæssige besparelse er beregnet til 32,6 kwh/m 2. Ved et elforbrug til bygningsdrift på 9 % er den årlige økonomiske besparelse på 9,02 kr./m 2. 29
Akkumuleret nutidsværdi [DKK] Der fås følgende økonomiske og energimæssige konsekvenser: Mer-anlægsinvestering: 1.309.700 kr. Reduktion i energiforbrug: 60.995 kwh/år. Besparelse: 16.876 kr./år. 12.000.000 Forventet rentabilitet 6 etagers boligbebyggelse 10.000.000 8.000.000 6.000.000 4.000.000 2.000.000 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97-2.000.000 År Figur 12: Udvikling i nutidsværdien for en boligbebyggelse I Figur 12 ses en oversigt over udviklingen i nutidsværdien for boligbebyggelsen. Der er forskellige levetider for bygningens installationer og selve bygningen. F.eks. er levetiden for ventilationsanlægget 30 år, hvilket betyder, at der efter hhv. de 30, 60 og 90 år kommer en ekstra investering til et nyt ventilationsanlæg. Det ses, at den akkumulerede nutidsværdi bliver positiv efter 43 år. Det vil derfor være rentabelt at opføre bygningen efter lavenergiklasse 0 frem for efter BR10,da bygnings levetid typisk ligger mellem 60 til 100 år. I forhold til at bygge lavenergibyggeri kunne det også overvejes at undersøge incitaments-ordninger, som sikrer langsigtede energioptimerende investeringer i byggeriet især for tiltag, som har teknisk levetid ud over den økonomiske levetid, dette kunne f.eks. være samarbejde med realkredit m. 70-årige grønne lån. 30
7.2 Solceller Det er vurderet, at et areal på ca. 10.400 m 2 vil kunne udnyttes til placering af solceller (af disse er kun ca. 55 % optimalt placeret). Det antages, at investeringen for solcelleanlæg er 40.000 kr. per kw p installeret. Der anvendes moduler med en effektivitet på 14 %. Denne effektivitet ligger lidt over middel i forhold til de solcellemoduler, som p.t. er på markedet. Korrekt dimensionerede og godt placerede solcelleanlæg yder i Danmark ca. 880 kwh/år per kw p installeret. Det antages endvidere, at der kan opnås gunstige afregningsforhold for elektriciteten produceret på solceller, så der ikke skal betales afgift. Der fås dermed følgende økonomiske og energimæssige konsekvenser: Anlægsinvestering: 58.066.000 kr. Ydelse: 1.085.000 kwh/år Besparelse: 1.432.000 kr./år Driftsudgift: 174.000 kr./år Ydelsen for solcelleanlæggene er ca. 1.100 MWh/år, hvilket svarer til, at ca. 39 % af det samlede elforbrug dækkes af elektricitet produceret af solceller. I nedenstående figur ses en oversigt over udviklingen i nutidsværdien for solcelleanlæggene. Det ses, at den akkumulerede nutidsværdi bliver positiv efter 29 år. Da den tekniske levetid for et solcelleanlæg er minimum 30 år, vil det være rentabelt at etablere solcelleanlæg og således ikke give anledning til nogen nettoudgift i forhold til en referencesituation, hvor der ikke etableres solcelleanlæg. Figur 13: Udvikling i nutidsværdien for solcelleanlæggene 31
7.3 Vindkraft Det vil være forholdsvist nemt at dække elforbruget i ByensHavn vha. en eller flere vindmøller. Spørgsmålet er her, i hvilke tilfælde man kan sige, at en vindmølle dækker el-behovet for en bydel. Skal den stå i selve bydelen, eller kan man bare placere en vindmølle ude i havet eksempelvis vest for Esbjerg eller skal man kunne se vindmøllen fra bydelen? Skal den være tilkoblet en bestemt transformerstation, som forsyner bydelen eller må den godt levere strøm ud via nettet? Der er således en række spørgsmål, som skal afklares med hensyn til definitioner og politiske beslutninger. Som udgangspunkt er målsætningen, at så stor en andel af energiforbruget skal dækkes i bydelen (på havnen) dog skal energiforsyningen som minimum finde sted i Sønderborg kommune. 7.3.1 Andel i stor vindmølle Der kan investeres i etablering af en stor vindmølle til dækning af den andel af bydelens elforbrug, som ikke dækkes af solceller. Udgangspunktet er en vindmølle på 3 MW, og i det følgende undersøges hvor stor en andel af vindmøllen, der skal investeres i for at de resterende 61 % af elforbruget, nemlig godt 1.7 GWh/år kan dækkes. Vindmøller placeres i samarbejde med resten af Sønderborg by det bedst egnede sted. Det er oplyst, at investeringen for en vindmølle af den ovennævnte størrelse er ca. 50 mio. kr. 4. Investeres i en andel på ca. 26 % af vindmøllen bliver den nødvendige anlægsinvestering knap 13,0 mio. kr. relateret til Sønderborg Havn. Vindmøllers produktion afhænger blandt andet af nærheden til kysten. Vinden er kraftigst over havet, hvor der ikke er noget, som bremser den. Når vinden passerer over landjorden, påvirkes vindhastigheden af terrænformer, beplantning, bebyggelse m.v. Som udgangspunkt for placeringen af vindmøller kan landskabet inddeles i»ruhedsklasser«fra 0 til 4, alt efter jordoverfladens karakter. Ruhedsklasserne 3,5-4 findes kun i storbyområder. Jo længere tid vinden har passeret hen over landjorden især over arealer af høj ruhedsklasse jo mere er vindhastigheden nedbremset. Og jo nærmere man placerer en vindmølle ved kysten, desto større bliver energiproduktionen. De efterfølgende kurver viser, hvor meget energiproduktionen nedsættes, hvis en vindmølle placeres i en vis afstand fra kysten. Nedgangen i energiproduktionen afhænger bl.a. af: landskabets ruhed, møllens navhøjde og kystens orientering i forhold til de fremherskende vindretninger i Danmark vest og sydvest. 4 Oplyst af Poul-Erik Molthorst, Risø (pris for en 3 MW mølle placeret i Øresund) 32
Figur 14: Den relative energiproduktion i forhold til kystorientering og afstand fra kysten for en vindmølle Et mål for den potentielle anvendelse af vindenergi er at angive den årlige elproduktion fra en vindmølle på en given placering omregnet til antallet af fuldlasttimer pr. år, dvs. det antal timer ud af årets 8766 timer, vindmøllen kan forventes at producere den maksimale effekt. I Danmark er et realistisk tal 3000 timer for en stor vindmølle på en havplacering. For en god indlandsplacering ligger fuldlasttimerne på ca. 2000, mens en dårlig placering kun vil kunne yde fuldlast nogle få hundrede timer. 5 Det antages her, at en vindmølle placeret ved havnen vil have 2.200 fuldlasttimer pr. år. Dette betyder, at der kan forventes en elproduktion på ca. 1.557 MWh/år. Med hensyn til afregningsforhold er det antaget, at elektriciteten produceret af vindmøllen først sælges til nettet til den gældende pris, hvorefter de enkelte forbrugssteder køber el til den normale købspris. Besparelsen for andelshaveren af vindmøllen er dermed forskellen mellem de to ovennævnte priser. Vindkraftproduceret el sælges i øjeblikket til den gældende markedspris + et pristillæg. Den gennemsnitlige markedspris i 2007 for vindkraftproduceret el var 22,1 øre/kwh [1], og pristillægget udgør 25 øre/kwh de første 22.000 fuldlasttimer (10 år). Der fås dermed følgende økonomiske og energimæssige konsekvenser: Anlægsinvestering: Ydelse: Besparelse: Driftsudgift: 13.061.000 kr. 1.724.000 kwh/år 812.000 kr./år 125.400 kr./år Ydelsen for andelen i vindmøllen er 1.724 MWh/år, hvilket svarer til at 61 % af det samlede elforbrug dækkes af elektricitet produceret af vindmøllen. I nedenstående figur ses en oversigt over udviklingen i nutidsværdien for en andel i vindmøllen. Det ses, at den akkumulerede nutidsværdi bliver positiv efter23 år. Såfremt levetiden for vindmøllen er lig den 5 http://www.denstoredanske.dk/it,_teknik_og_naturvidenskab/energi,_varme_og_k%c3%b8leteknik/energiforsyning _og_-forbrug/vindenergi 33
tekniske minimumslevetid på 20 år, vil det ikke umiddelbart være rentabelt at etablere en vindmølle, men i takt med at den reelle levetid for møllen nærmer sig eller overstiger de 23 år vil den økonomiske situation være mere gunstig. Figur 15: Udvikling i nutidsværdien for andelen i en stor vindmølle 7.3.2 Husstandsvindmøller En anden mulighed frem for en større vindmølle er at placere mindre individuelle husstandsmøller. Per definition har en husstandsvindmølle en effekt på mindre end 25 kw. Mulighederne for at installere vindmøller på eller omkring havnebroen er undersøgt. Der er to egnede principper: VAWT (Vertical Axis Wind Turbine også kendt som Darrieus - mølleprincippet) og HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine). Førstnævnte støjer mindst, men laver mindre strøm og er dyrere and HAWT turbinen. En VAWT turbine på 3 kw koster ca. 150.000 kr. og producerer 5-7.500 kwh årligt En HAWT turbine på 1 kw koster ca. 40.000 kr. og producerer 2.500 kwh årligt. Strøm fra små vindmøller kan afregnes med 60 øre/kwh, hvilket ikke under nogen omstændigheder er en god indtægtskilde, uanset hvilken mølletype, der vælges. Man skal også dokumentere, at vindmøllen er tilsluttet egen forbrugsinstallation og det er langt fra sikkert, at man kan gøre det med en fodgængerbro. Derudover kommer, at der er kommet nye godkendelsesordninger i DK for små vindmøller og ingen producenter har fået deres møller godkendt endnu. Så det skal nok betegnes som et branding element, der kan medvirke til at skabe den ønskede miljømæssige bæredygtighed, såfremt man ønsker at gå videre med disse ideer. 34
7.3.3 El-produktion fra strømmende vand i havnen På samme måde som vindmøller med vertikal eller horisontal akse kan udnyttes til elproduktion fra vind, kan tilsvarende systemer etableres i strømmende havvand f.eks. op gennem Alssund.. Nedenfor ses eksempler på de to typer vandmøller. Figur 16: Horisontalakseturbine Figur 17: Vertikalakseturbine Der er endnu ikke kommercielle produkter på markedet, men den mest lovende teknologi af dansk oprindelse, det har været muligt at finde, hedder Tideng og er beskrevet på www.hps.as. På Tideng kan vingerne bevæges ud fra rotoren for at fange vandstrømmen, og hvis der på nogle tidspunkter ikke er nok energi i vandet, trækkes vingerne ind i rotoren. I figuren neden for ses en illustration af Tideng. Figur 18: Illustration af Tideng Udover det danske firma er der talrige udenlandske firmaer (ca. 25 i alt), der kunne være potentielle teknologier til ByensHavn, men ingen med et fuldt kommercielt koncept. Såfremt Sønderborg Havneselskab er interesseret i at lægge jord (eller havbund) til et demonstrationsprojekt, er der forskellige muligheder for at realisere dette, men da produkterne er på prekommercielt stadie, bør den videre dialog herom føres med en eller flere potentielle leverandører. 35