Björn Berggren, Eje Sandsberg. Delrapport WP1. Marknadsanalys. Delrapport inom projektet ”Öppet klassningssystem”. SCN Rapport 1701, 2017-06-14.
Rapporten är tillgänglig på:
https://www.feby.se/images/Rapporter/WP1_marknadsanalys.pdf
Referenser
Bagge H, Johansson D, Lindstrii L (2015): Brukarrelaterad energianvändning:
Mätning och analys av hushållsel och tappvarmvatten, LÅGAN Rapport mars 2015.
Berggren B, Wall M, Widén J, Karlsson B: Att definiera nollenergibyggnader – en internationell angelägenhet. 2/12 Bygg & teknik, 21 november, 2012.
Boverket 2016): xls fil med miljöindikatorer nedladdningsbar på:
http://www.boverket.se/sv/om-boverket/publicerat-av-boverket/oppna-data/miljoindikatorer/. Granskad och reviderad senast av Boverket 15 december 2016.
Boverket 2018: Klimatdeklaration av byggnader. Rapportnummer 2018:23, ISBN pdf: 978-91-7563-571-2, Boverket, juni, 2018.
CEN, the European Committee for Standardization (2011):Sustainability of construction works - Assessment of environmental performance of buildings - Calculation method, EN 15 978:2011.
CEN, the European Committee for Standardization (2013):Sustainability of construction works - Environmental product declarations - Core rules for the product category of construction products; version EN 15804:2012+A1:2013.
EC, European Commission (2017): Level(s) – A common EU framework of core sustainability indicators for office and residential buildings. Parts 1 and 2:
Introduction to Level(s) and how it works. Draft Beta v1.0. European Commission, Joint Research Centre (JRC), August 2017.
EN, Energimyndigheten 2016: Fyra framtider. Energisystemet efter 2020.
Explorativa scenarier. Energimyndigheten, rapport ET 2016:04, april 2016.
EN, Energimyndigheten 2017a: Internationella klimatinater till stöd för Parisavtalets genomförande. Energimyndigheten, rapport Er 2017:15.
EN, Energimyndigheten 2018): Vägen till ett 100 procent förnybart elsystem.
Delrapport 1: Framtidens elsystem och Sveriges förutsättningar.
Energimyndigheten rapport ER 2018:16, juni 2018.
Erlandsson M (2017): Byggmaterialindustriernas klimatpåverkan inom bygg och anläggning. IVL Svenska Miljöinstitutet, uppdragsrapport till
Byggmaterialindustrierna, 2 april 2017.
Erlandsson M, Ekvall T, Lindfors L-G, Jelse K: Robust LCA: Typologi över LCA-metodik – två kompletterande systemsyner. IVL Svenska Miljöinstitutet, rapport B 2122, januari 2014.
Erlandsson M, Sandberg E. Resursindex för energi -konsekvensanalys för byggnader med fjärrvärme. Fjärrsyn, rapport 2011:7, Svensk Fjärrvärme AB, oktober 2011.
Erlandsson, M., Sandberg, E., Eek, H., Wall, M., Ruud, S., Whalström, Å. (2008) Kravspecifikation för passivhus i Sverige — Energieffektiva byggnader. Version 2008:1. Forum för energieffektiva byggnader (FEBY). Energimyndigheten och Västra Götalandsregionen. IVL rapport nr A1548, LTH rapport EBD-R--08/21, augusti 2008.
Erlandsson M, Malmqvist T, Jelse K, Larsson M: Livscykelanalysbaserade miljökrav för byggnadsverk - En verktygslåda för att ställa miljökrav. IVL Svenska Miljöinstitutet, rapport Nr B 2253, februari 2018.
FEBY, Forum för energieffektiva byggnader (2018): FEBY 18: Kravspecifikation förenergieffektiva byggnader. Bostäder och lokaler. Forum för energieffektiva byggnader, Jan 2018.
Fufa S M, Dahl Schlanbusch R, Sørnes K, Inman M R, Andresen I (2016): ZEB Project Report nr 29-2016 : A Norwegian ZEB Definition Guideline. ISBN: 978-82-536-1513-4. The Research Centre on Zero Emission Buildings, ZEB Project report 29 – 2016.
IEA, International Energy Agency (2016). Nordic Energy Technology Perspectives 2016: Cities, flexibility and pathways to carbon-neutrality, IEA, Paris/Nordic Council of Ministers, Copenhagen K,
https://doi.org/10.1787/9789264257665-en
ISO, International Standardisation Organisation 2017: Byggnaders termiska egenskaper - Värmegenomgångskoefficienter - Beräkningsmetod (ISO 13789:2017).
Jahnsson S (1992): Energiförluster i småhus. Total förlustfaktor bestämd genom nattliga mätningar. Trätek rapport P 9209060, ISRN TRÄTEK-R-92/060-SE, Stockholm september 1992.
Karlsson, B, Thygesen R, Eriksson O, Gustafsson M (2017): Nära-noll-energi-byggnaders energianvändning. Energiföretagen, december 2017.
Lidelöw S, Munck K F, (2015): Byggentreprenörens energisignatur. SBUF, 2015-09-11.
https://www.sbuf.se/Projektsida/?id=e5278707-a931-4a89-8bb4-ca69b4334c75
Profu* (2012): Import av brännbart avfall i ett klimatperspektiv. En systemstudie för Fortums avfallsförbränning i Stockholm. Profu, 2012-04-24. (*rapporten saknar författare)
Sandberg Eje (2009): Mätning och verifiering: Underlag till kriteriedokument för Passivhus och Minienergihus. Forum för energieffektiva byggnader (FEBY), ATON rapport 0904, Juli 2009. Tillgänglig via www.feby.se/rapporter.
Sandberg Eje (2014): Verifierat passivhus – Kv Fridhem. Sveriges Centrum för Nollenergihus, 2014-06-10. Tillgänglig via www.feby.se/rapporter.
Sandberg Eje (2017): Energi på byggnadsnivå och kriterier för låga
värmeförluster – värmeförlusttal. Delrapport WP 2.1 Energi. En delrapport inom projekt Öppet klassningssystem. ATON rapport 1701, 2017-10-11.
Selamawit Mamo Fufa, Reidun Dahl Schlanbusch, Kari Sørnes, Marianne Rose Inman, Inger Andresen: A Norwegian ZEB Definition Guideline. ZEB Project Report nr 29-2016, ISBN: 978-82-536-1513-4, SINTEF 2016.
SFS 2917:720: Klimatlag (2017:720), Regeringskansliet, Miljö- och energidepartementet, utfärdad: 2017-06-22.
https://www.riksdagen.se/sv/dokument-lagar/dokument/svensk-forfattningssamling/klimatlag-2017720_sfs-2017-720.
SGBC Sweden Green Building Council (2018): NollCO2 - Pilotversion av certifieringsmanual. SGBC Juni 2018.
SIS, Standardiseringen i Sverige (2012): Svensk standard SS 24300-2:2012, Byggnaders energiprestanda — Del 2: Klassning av energianvändning.
SOU 2016: Ett klimatpolitiskt ramverk för Sverige. SOU 2016-21. - Delbetänkande från Miljövårdsberedningen.
Bilagor
Klimatpåverkan från olika energivaror Författare: Ida Adolfsson
Följande LCA-data har används för klimatpåverkan från utvinning till förbränning (dvs verkningsgrad för att generera elektricitet kan tillkomma), respektive el laverad till nätet.
Övrigt fossilt 301 Ansatt
Industriell spillvärme 0 VMK
Avfall 130 NV (tidigare 101/WMK)
Avfall, 2050 17 Ansatt
Avfalls- och restgas 10 VMK
Avfallsgas från stålindustrin 0 VMK
Primära trädbränslen 37 VMK
Sekundära trädbränslen 16 VMK
RT-flis 11 VMK
Pellets, briketter och pulver 19 VMK
Bioolja 9 VMK
Substitution av avfall som ersätter deponi -46 IVL
Vattenkraft (levererad) 11 EPD Vattenfall
Vindkraft (levererad) 18 EPD Vattenfall
Solceller (levererad) 79 ecoinvent
Kärnkraft (levererad) 3.6 EPD Vattenfall
El, ospecificerad (levererad) 160 IVL (Blå Jungfrun)
Import marginalel (levererad) 778 Profu
VMK avser Värmemarknadskommittén17
17 https://www.energiforetagen.se/globalassets/energiforetagen/sa-fungerar-det/miljo-och-klimat/vmk_overnskommelse-2016_vers161208.pdf?v=Z2kmQS_3tD8i7nG2988BV9ZNg2k
Referenser
Gode J, Martinsson F, Hagberg L, Öman A, Höglund J, Palm D (2011): Miljöfaktaboken 2011Uppskattade emissionsfaktorer för bränslen, el, värme och transporter, Värmeforsk A08-833.
Hagberg M, Gode J, Lätt A, Ekvall T, Adolfsson I, Martinsson F, (2017): Miljövärdering av energilösningar i byggnader (etapp 2) Metod för konsekvensanalys, IVL B 2282.
Liljenström C,Malmqvist T, Erlandsson M, Fredén J, Adolfsson I, Larsson G, Brogren M (2015): Byggandets klimatpåverkan -Livscykelberäkning av klimatpåverkan och energianvändning för ett nyproducerat energieffektivt flerbostadshus i betong, IVL B 2217
Sköldberg H, Unger T, (2008):Effekter av förändrad elanvändning/elproduktion – Modellberäkningar, Elforsk rapport 08:30
Modellantagande för elsystemet – Model assumption for electricity system Författare/author: Nicolas Francart
Current hourly data for electricity production and importation/exportation is taken directly from the European Network of Transmission System Operators (ENTSO-E), an open database of hourly production and transfer data on the pan-European electricity market (European Network of Transmission System Operators, 2017).
Data was downloaded for each Nordic country separately, and then aggregated in a single spreadsheet to represent production, importation and exportation on the Nordic grid.
Marginal approaches require a clear division between what power plants can be considered as baseload and what plants can be considered as load-following.
However, considering the actual dispatch of each individual plant would be too complex for the purpose of this project. Therefore, statistics based on energy carriers are used instead. Many approaches based on merit order for energy carriers assume a clear-cut division: load-following power sources such as gas, peat or biofuels are used only when needed, otherwise, the amount of electricity they produce is equal to zero. However, a look at actual production data as illustrated in Figure 1 suggests that these sources keep a minimum level of production even during periods of low demand. Therefore, peat, gas, biofuels and
“other fuels”18 were split between two parts in the model:
• A baseload part, constant over the year
• A load-following part, equal to the total production minus the baseload part, corresponding to all variations above the baseload
Theoretically, the baseload part would be the minimum yearly production of each source. However, due to the presence of outliers (a few data points during the year where the reported production was zero), the baseload part was not
mathematically defined as a yearly minimum value for peat, gas, biofuels and other fuels. Instead, the baseload was approximated by measuring the value of the baseload production threshold on the graphs in Figure 1. Due to time constraints, this was considered a low-priority issue: the baseload constant can be easily modified and further data treatment can be performed to define it more precisely at a later stage, if this parameter is found to be significant for the overall result.
18The name ”other fuels” is taken directly from ENTSO-E. In the absence of further information, these fuels were treated as coal for purposes of merit order and emission factors.
Figure 1 Production of electricity from biomass, gas, peat and ”other fuels” against total load (both in MW) . The red lines represent the level of baseload production, anything above them is considered load-following.
Current data on hourly imports and exports from the Nordic grid to Germany, Latvia, the Netherlands, Poland, Estonia and Russia are available. However, there is a need to determine how the imported electricity was produced in each country of origin. Currently, yearly averages for these countries are used (European Commission, 2016). For instance, 36% of Latvian electricity over a year is produced with gas, therefore electricity imported from Latvia is considered to be 36% gas for each hour in a year. It is entirely possible to obtain a more detailed, hourly mix for these countries, since production data is available from ENTSO-E.
Again, this was considered a time-consuming and low priority task that can be handled at later stages if it is assumed to affect the overall result significantly. The only issue concerns Russian electricity: no hourly production data or future
scenario seemed easily available. A yearly mix was used (U.S. Energy
Information Administration, 2017), and electricity production was assumed to be the same in 2050 as today.
The electricity mix in 2050 for the Nordic grid was established based on the Carbon Neutral Scenario (CNS) of the International Energy Agency (International Energy Agency, 2016). The CNS includes figures for yearly electricity production today and in 2050. For each power source in the model, the ratio between
electricity produced in 2050 and today in the CNS was calculated as shown in Table 1. To come up with a hourly mix in 2050, production data for each hour in 2016 was multiplied by the ratios in Table 1. Imports and exports for each hour and each country were similarly multiplied. For instance, if wind power
production the 14th of March 2016 at 14:00 is 5 GW, it is assumed that wind power production the 14th of March 2050 at 14 will be 5 × 5,20 = 26 GW. The electricity mix in 2050 for countries outside of the Nordic grid was taken from a reference scenario for the European Union (European Commission, 2016).
Importantly, this means that the demand and production curves are assumed to have the same shape in the future as today. In reality, many factors can change these shapes, including changing weather patterns (for solar, wind and
hydropower), prices of coal and electricity, and measures to smooth the curve and reduce demand during peak hours (e.g. off-peak heating and charging of electric vehicles). However, taking these factors into account is highly complex and requires making assumptions that are not part of the scenario. For imports and exports, the yearly electricity mix in 2050 in each country outside the Nordic grid was taken from the EU reference scenario (European Commission, 2016). For Russia, electricity production in 2050 was assumed to be the same as today.
The benefit with this approach is that the outcome is an electricity mix with a hourly differentiation that accounts for randomised aspects that occur in reality that are not covered by ideal dispatch models (using tools like Markal, Times and Plexos). The electricity mix could be averaged over several years to reduce the results’ dependence on the choice of reference year, but this would reduce the peak effects. A more ambitious approach could therefore include a sensitivity analysis where the reference year is complemented with more extreme years where for instance it was very windy or rainy and large water reservoirs were utilised for hydro power.
Table 1 Yearly production and import/export data in the Carbon Neutral Scenario
When the hourly electricity mix for the present situation and 2050 had been obtained, several different emission factors for electricity were calculated:
- GWP1 was calculated based on the yearly average production of electricity from all energy carriers. It is therefore a single value over the year that disregards the hourly time resolution.
- GWP2 was calculated based on the electricity production of all energy carriers for each hour within the year, and on imports (but not exports) for each energy carrier. It is an hourly value that is appropriate for bookkeeping and attributional calculations.
- GWP3a was calculated based on the electricity production (including imports, but not exports) of the top 10% most expensive energy carriers for each hour (the merit order is the following: oil > gas > biomass > other fuels > hard coal >
peat > hydropower). It is an hourly value that is appropriate for marginal calculations, i.e. calculations representing a relatively small change in total demand that is met with balancing power and doesn’t affect the baseload.
- GWP3b was calculated based on the electricity production of all margin energy carriers, including imports (i.e. the load-following part of biomass, gas, peat and
“other fuels”, hard coal and oil). It is another hourly value that is appropriate for marginal calculations.
- GWP4 was calculated based on the electricity production of all margin energy carriers for each hour as in GWP3b. The difference with GWP3b is that, instead of considering only imports, GWP4 includes net imports (imports minus exports).
When the country is a net exporter for a particular energy carrier, import-exports are considered as a contribution for this energy carrier with a negative emission factor, because they replace electricity production in other countries.
For instance, let’s assume Sweden produces 1 TWh of electricity from coal and 2 TWh from hydropower. Sweden imports 0,5 TWh from a country where the electricity mix is 75% coal, 25% hydropower and exports 0,3 TWh to a country
where the electricity mix is one third coal and two thirds hydropower. The emission factors of coal and hydropower are ecoal and ehydro respectively.
GWP3b will be:
(1 + 0,5 × 0,75)𝑒𝑒𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 + (2 + 0,5 × 0,25)𝑒𝑒ℎ𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑐𝑐 1 + 0,5
GWP4 will be:
(1 + 0,5 × 0,75 − 0,3 × 0,33)𝑒𝑒𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 + (2 + 0,5 × 0,25 − 0,3 × 0,66)𝑒𝑒ℎ𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑐𝑐 1 + |0,5 − 0,3|
This means that there are cases when GWP4 can generate a numerical negative value as well as a passive.
References
European Commission. (2016). EU Reference Scenario 2016: Summary report - Primes Ver. 4 Energy Model. Retrieved from
https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/AppendixRefSce.xls European Network of Transmission System Operators. (2017). ENTSO-E
Transparency platform. Retrieved December 4, 2017, from https://transparency.entsoe.eu/
International Energy Agency. (2016). Nordic Energy Technology Perspectives 2016. https://doi.org/10.1787/9789264257665-en
U.S. Energy Information Administration. (2017). Russia’s Key Energy Statistics.
Retrieved February 23, 2018, from
https://www.eia.gov/beta/international/country.cfm?iso=RUS
Beskrivning av värmeförlusttal och FEBY18 Författare: Eje Sandberg
Värmeförlusttal (VFT) förefaller vara en attraktiv indikator på en byggnads förutsättningar för:
• ett lågt energibehov
• en låg belastning (effekt) av yttre försörjningssystem när det är som kallast
• låga primärenergital för vinterperioden
• minimerat distributionssystem inom byggnaden
• värderingen blir oberoende av energislagsval
• värdet är oberoende av byggnadens formfaktor
VFT kan lämpligen ersätta kravet på värmegenomgångstal Um. Det går inte att begränsa byggnadens värmeförluster med ett Um–värde annat än för byggnader med riktigt låg formfaktor (area klimatskal genom uppvärmd area). För en bostadsbyggnad med ett givet värde på läckflöde och ventilationsförluster kan byggnadens netto värmebehov beskrivas som en funktion av byggnadens formfaktor (F), för olika Um -värden.
Figur 1 Netto värmeenergi som funktion av byggnadens formfaktor vid olika Um-värden för en bostadsbyggnad med FTX-system. Resultat baserat på 20 olika
energisimuleringar.
Av figuren framgår att för ett givet Um–värde blir netto värmebehov helt beroende av byggnadens formfaktor. Med ett värde på VFT erhålls däremot samma netto värmebehov och därmed samma primärenergital oavsett byggnadens formfaktor, vilket gör VFT till en bra indikator på byggnadens värmebehov, se figur 2. VFT är ett funktionskrav på en högre nivå som förutom klimatskalets isolering också inkluderar läckflöde och ventilationens värmeförluster.
Figur 2 Nettovärmeenergi som funktion av byggnadens värmeförlustfaktor
En väl definierad metod för beräkning av byggnadens värmeförlusttal redovisas i Sandberg (2009). Här beskrivs också förslag på kompensering för kallare klimat, små byggnader och för verksamhet med högre luftflöden. Metoden har
implementerats i FEBY18 (www.feby.se/kriterier) och samma klassningsnivå avser samtliga byggnadskategorier, se tabell 1 där också värden från ett beräkningsexempel redovisar årsenergi och primärenergital enligt BBR25.
Tabell 1 Värmeförlusttal för tre klassningsnivåer i FEBY18. FEBYGuld motsvarar tidigare passivhusnivå och FEBYBrons motsvarar nivån för BBR25 för fjärrvärmd byggnad.
EPPET är viktad med 1,6 för el.
Bostäder Exempel Netto Netto Köpt Fj-värmd Elvärmd
> 600m2 VFT FEL värme energi elvärmd EPPET EPPET
A/Guld 14 9 20 52 24 57 42
B/Silver 19 10 34 66 30 72 52
C/Brons 22 12 42 76 32 83 60
Värmeförlusttalet (VFT) beräknas utifrån byggnadens värmeförluster via transmission, ventilation och infiltration och är möjligt att kalkylera i tidigt projektskede för att ge en snabb återkoppling till om byggnadens form och konstruktion ger bra förutsättningar för energieffektivt byggande. Efter genomförd byggnad kan VFT bestämmas via mätvärden från byggnadens energisignatur (värmeförlustkoefficient) via sambandet:
VFTDVUT = HT·(21 – DVUT) /Atemp (W/m2) där
HT är byggnadens värmeförlustkoefficient [W/K]
DVUT är dimensionerande vinterutetemperatur [°C].
Beskrivning av exempelbyggnaderna Författare: Björn Berggren
Byggnadernas energisignaturer har redovisats i rapportens huvuddel i Tabell 1.
Nedan återfinns småhuset. Samtliga byggnaders värmeförlusttal (VFT) har bestämts vid en dimensionerande vinterutetemperatur (DVUT) på -16 °C.
Alla flerbostadshusen har samma indataprofiler för hushållsel, varmvatten och fastighetsel och en VVC-förlust på 5 kWh/m2.
För lokaler har indata för varmvatten och verksamhetsel enligt BBR25 tillämpats och lagts in med en jämn användning under verksamhetens drifttid (skola).
El till fastighetsdrift har antagits till 10 kWh/m2, vilket också lagts in jämnt fördelat under drifttiden och förluster för varmvattencirkulation har ansatts till 5 kWh/m2.
Nedan redovisas mer utförlig beskrivning av byggnadsbeskrivning för småhus, varav SH1A har en frånluftsvärmepump (FVP) och SH1B är fjärrvärmevärmt.
Exempelhus SH1A
Exempelhus SH1B