Karinelund studentby som et energipositivt nabolag

Abstract

Globalt står byområder for omtrent 70% av klimagassutslippene, og fra 1990-2019 har utslippene fra bygg doblet seg. I EU-landene, og i Norge, er bygningsmassen ansvarlig for omtrent 40% av det totale energiforbruket og 36% av de energirelaterte utslippene. For å få ned klimagassutslippene er det derfor helt nødvendig å redusere energibruken i bygg. På grunn av dette har energieffektivisering av bygg fått et stort fokus i utformingen av EUs klimapolitikk. Blant annet foreslår EU-kommisjonen at alle eksisterende bygg skal oppnå energimerking F innen 2030, og E innen 2033. Innen 2050 skal også hele bygningsmassen oppnå status som nullutslippsbygg. I Norge anslår NVE at det i boligbygg er potensial for å kutte energibruken med over 3 TWh ved hjelp av energieffektivisering.

Energipositive bygg vil kunne bidra til å få ned energibruken og klimagassutslippene fra bygningsmassen ved å produsere mer energi enn det som forbrukes. Dette overskuddet gjør at boligene også kan avlaste kraftnettet ved å benytte egenprodusert energi i årets topplasttimer. Ved å etablere energipositive nabolag og oppnå plussenergi-standard på områdenivå, vil fleksibiliteten kunne bli enda større enn med enkeltbygg. I Norge begrenses denne muligheten av regelverket som tilsier at egenprodusert strøm bare kan deles bak samme AMS-måler. Høsten 2022 la Regjeringen fram et forslag til en ny plusskundeordning. Denne legger til rette for at produksjonen kan deles mellom flere boliger. Norges satsing på utbyggingen av energipositive nabolag er derfor avhengig av at den nye ordningen blir vedtatt.

80% av dagens bygg vil fortsatt være i bruk i 2050. Disse må gjennomgå en massiv energieffektiviseringsprosess for at EUs klimamål skal nås. I denne oppgaven er det valgt å undersøke hva som skal til for at flere eksisterende bygg skal kunne oppnå status som et energipositivt nabolag. Casestudien har undersøkt potensialet for energiproduksjon og lagring for Karinelund studentby i Trondheim ved å simulere et solcelleanlegg med batterilagring i PV*SOL. Det er også gjort beregninger for å se på effekten av å installere luft-til-luft varmepumper i boligene.

Beregningene viser at varmepumpene vil redusere nabolagets forbruk med over 50%. Ved å i tillegg installere et FV-system på 150 kWp og benytte en batterilagringskapasitet på 316 kWh vil Karinelund studentby oppnå en selvforsyningsgrad på 40,6% og en grad av egenkonsum på 65,6%. Forbruket per kvadratmeter bruksareal er likevel for høyt til å kunne oppfylle kravet til nesten-nullenergibygg, og det er for lav produksjon av solkraft til å kunne dekke hele forbruket. Nabolaget vil derfor ikke kunne oppnå status som et energipositivt nabolag med løsningene presentert i denne oppgaven alene. Kombinasjonen av varmepumper, solceller og litium-ionbatterier har likevel redusert nabolagets energibehov fra kraftnettet med 327 000 kWh per år.

Til tross for oppgavens begrensninger er det vist at det er mulig å produsere solkraft på boligbygg i Trondheim, men hvorvidt dette er økonomisk gunstig må undersøkes videre. Det burde også undersøkes om det er andre tekniske løsninger som vil være mer hensiktsmessig for Karinelund studentby, og som i større grad kan bidra til at nabolaget kan bli et positivt energinabolag.

Globally, cities and urban areas account for 70% of greenhouse gases, and buildings' greenhouse gas emissions have doubled from 1990-2019. In the EU and Norway, the building stock accounts for about 40% of the total energy consumption and 36% of energy-related emissions. As a result, it is crucial to reduce energy consumption in buildings to reduce emissions. This is one of the focus areas of the EU's climate policy. The European Commission proposes that all buildings must achieve the energy label F by 2023 and E by 2030. All existing buildings must also become zero-emission buildings by 2050. In Norway, an energy efficiency potential of more than 3 TWH in residential buildings is estimated.

By producing more energy than they consume, positive energy buildings will reduce the building stock's energy use and greenhouse gas emissions. By using self-produced energy during peak hours, this surplus energy can also relieve the power grid. The benefits of positive energy buildings can be further enhanced through the development of positive energy neighbourhoods, enabling greater flexibility. In Norway, the existing legislation which specifies that self-produced energy can only be shared within one household, restricts the establishment of positive energy neighbourhoods. Last September the Norwegian government proposed a new policy that allows the production to also be shared between multiple households. The implementation of this policy is crucial for Norway's investment in positive energy neighbourhoods.

Since 80% of the building stock will still be in use in 2050, this report is looking into how existing residential buildings can become a positive energy neighbourhood. The case study has examined the potential for energy production and storage for Karinelund student village in Trondheim by simulating a PV system with battery storage in PV*SOL. Calculations have also been made to see the effect of installing air-source heat pumps in each building.

The calculations show that heat pumps will reduce the neighborhood's consumption by over 50%. By installing a PV system of 150 kWp and using a battery storage capacity of 316 kWh Karinelund student village could achieve a degree of self-sufficiency of 40.6% and a degree of self-consumption of 65,6% based on the reduced consumption. The consumption per square meter of heated floor area is still too high to meet the requirements of a nearly zero-energy building, and production from the PV system is insufficient to meet the demand. Because of this, Karinelund student village can not become a positive energy neighbourhood by only implementing the solutions described in this report. Nevertheless, the neighborhood's annual grid energy usage has been cut by 327,000 kWh due to the installation of heat pumps and solar panels.

Despite the limitations of the thesis, it has been demonstrated that it is possible to generate solar power on residential buildings in Trondheim, but whether this is economically beneficial must be investigated further. Further research should be done to see whether other technological options would be better suited for Karinelund Student Village and would have a bigger impact on the neighborhood's transition to a positive energy neighborhood.