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Dec 18, 2023

Umsetzung einer „Asset-Drawdown-Strategie“ zur Standortdekarbonisierung

Mit Hybrid kann eine erhebliche Klimawirkung erzielt werden

Durch die Hybridelektrifizierung, die Investitions- und Betriebskosten in Einklang bringt, kann eine erhebliche Klimawirkung erzielt werden.

Der Trend zur Gebäudeelektrifizierung von Gewerbeimmobilien im Hinblick auf die Dekarbonisierung rückt zunehmend in den Vordergrund der Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels. Während der Planungsprozess für die Elektrifizierung neuer Bauprojekte in der Regel entgegenkommender sein kann als der für bestehende Gebäude, stehen Eigentümern und Betreibern bestehender Anlagen auch Tools zur Verfügung, die es ihnen ermöglichen, auf dem heutigen Markt zu konkurrieren.

Der Trend zur Elektrifizierung wird durch die bevorstehenden Meldepflichten der Securities and Exchange Commission für große börsennotierte Unternehmen sowie durch die fortschreitende Ökologisierung des Stromnetzes beschleunigt. Der Ökostrommarkt, ein Teilbereich des größeren Strommarktes in den USA, ist ein komplexes System, das Strom liefert, während er produziert wird. Mit fortschreitenden technologischen Fortschritten, insbesondere bei der Entwicklung von Stromspeichersystemen mit großer Kapazität, werden erneuerbare Energien immer mehr zur Ökologisierung des Netzes beitragen.

Um dies ins rechte Licht zu rücken: In nur einem Bundesstaat, Illinois, werden über zwei Drittel der Netzkapazität aus Brennstoffen gespeist, die keinen atmosphärischen Kohlenstoff erzeugen (Abbildung 1). Die Konsolidierung eines Dekarbonisierungsplans – was wir als „Asset-Drawdown-Strategie“ bezeichnen –, der sowohl Kapital- als auch Betriebskosten sorgfältig berücksichtigt, stellt eine bahnbrechende Chance für bestehende Immobilien dar, mit neuen Projekten zu konkurrieren und sich auf dem Markt zu differenzieren, um nicht selbst als Konkurrenten auf der Strecke zu bleiben innovieren.

Da der CO2-Fußabdruck des Stromnetzes sinkt, wird die Entwicklung einer Strategie zum Abbau von Vermögenswerten immer wichtiger, wenn es um die Zukunftsplanung eines Vermögenswerts geht. Auch wenn eine 100-prozentige Elektrifizierung möglicherweise nicht machbar ist, kann mit der Hybridelektrifizierung, die Kapitalausgaben (CapEx) und Betriebskosten (OpEx) in Einklang bringt und gleichzeitig Flexibilität für die Zukunft bietet, eine erhebliche Klimawirkung erzielt werden. Dies sollte die Hauptmotivation für die Abbaustrategie eines Gebäudevermögens sein.

Die Elektrifizierung bestehender Anlagen in Klimazonen mit überwiegender Erwärmung kann besonders problematisch sein. Es gibt einen beträchtlichen Bestand an Gebäuden, bei denen unmittelbar eine umfassende Modernisierung der Infrastruktur ansteht. Viele davon, insbesondere diejenigen, die vor der Mitte des 20. Jahrhunderts entworfen wurden, waren nicht im Hinblick auf die Elektrifizierung konzipiert.

Viele Eigentümer und Betreiber dieser Anlagen sind sich darüber im Klaren, dass es von entscheidender Bedeutung ist, Maßnahmen zur Begrenzung der Klimaauswirkungen zu ergreifen, und zwar nicht nur aus Wettbewerbsgründen, sondern auch aus Verantwortungsbewusstsein gegenüber ihren Gemeinden und Interessengruppen. Die Modernisierung zentraler Systeme, deren Nutzungsdauer voraussichtlich 20 oder mehr Jahre beträgt, wird erhebliche Gesamtauswirkungen haben. Bei der Nachrüstung der Infrastruktur muss daher eine Machbarkeitsanalyse für den Einsatz passiver Energiemanagementstrategien sowie der Austausch von Geräten durchgeführt werden.

Während es möglicherweise unmöglich ist, die Ausrichtung eines Gebäudes zu ändern und größere Änderungen an der Gebäudehülle vorzunehmen, kann die Bewältigung von Energieverlusten im Zusammenhang mit der Dichtheit der Gebäudehülle, dem Kamineffektmanagement, der Beleuchtung und Steuerung, betrieblichen Rückschlägen und der Nachinbetriebnahme bestehender MEP-Systeme den Energieverbrauch erheblich reduzieren Bedarf eines Gebäudes.

Sobald Sie die bestehende Effizienz durch passive Design-, Konstruktions- und Bauansätze optimieren, können Sie sich Strategien zuwenden, die kostspieligere Technologien und Nachrüstungen nutzen, wie z. B. Wärmepumpen, dedizierte Außenluftsysteme (DOAS) mit Wärmerückgewinnung und erneuerbare Energien vor Ort . Diese Strategien können im Rahmen der Infrastrukturverbesserungen in Verbindung mit bestehenden Kapitalverbesserungsplänen effizienter eingesetzt werden.

Ein vorgeschlagener Ansatz ist die Verwendung einer „Brückenlösung“, bei der Wärmepumpen ausgewählt und für einen Großteil der Betriebsstunden betrieben werden, während in Spitzenheizzeiten eine gasbefeuerte oder elektrische Widerstandsheizung aktiviert wird.

Dieser Ansatz kann sowohl auf neue als auch auf bestehende Vermögenswerte angewendet werden. In beiden Fällen werden Energieeinsparungen durch den effizienten Wärmepumpenbetrieb für die meisten Betriebsstunden bei gleichzeitiger Optimierung der Wärmepumpenanlage, die im Vergleich zur Gasbefeuerungstechnik deutlich teurer und platzintensiver ist, realisiert (Abbildung 2).

Abbildung 2. Luft-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zum Kessel-Fußabdruck. Mit freundlicher Genehmigung von ESD

Wärmepumpen transportieren Wärme, anstatt Wärme zu erzeugen. Sie können für jede Energieeinheit bis zu vier Energieeinheiten liefern, während selbst die effizientesten erdgasbefeuerten Geräte einen Wirkungsgrad von 99 % erreichen.

Allerdings ist der durchschnittliche US-Stromtarif etwa dreimal so hoch wie die Kosten pro Energieeinheit im Vergleich zu Erdgas, sodass Wärmepumpensysteme zwar in der Regel energieeffizienter sind, ihr Betrieb jedoch nicht immer kostengünstiger ist.

Darüber hinaus nimmt die Effizienz von Luftwärmepumpen mit sinkender Außenlufttemperatur ab. In kalten Klimazonen wie Chicago machen Betriebsstunden unter dem Gefrierpunkt weniger als 25 % der etwa 6.000 jährlichen Heizstunden aus und treten häufig in unbelegten Stunden auf, wenn es zu betrieblichen Rückschlägen kommt.

Anstatt Kapital- und Betriebsausgaben für ein vollständig elektrisches Projekt aufzuwenden, sollten Gebäudeeigentümer und -betreiber eine Brückenlösung in Betracht ziehen, die hocheffiziente (und kostenintensive) elektrische Heizsysteme, insbesondere Wärmepumpen und Wärmerückgewinnungskühler, für 75 % optimiert Betriebsstunden bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt, kombiniert mit Gas- oder Elektrokesseln, um den Ausgleich zu erreichen. Dieser Ansatz reduziert den CO2-Ausstoß im Betrieb erheblich und ermöglicht zukünftige Nachrüstungen, wenn die Wärmepumpentechnologie voraussichtlich kosten- und platzeffizienter sein wird.

Eine wirksame Strategie zum Abbau von Vermögenswerten für ein bestehendes Gebäude kann schrittweise umgesetzt werden, sodass die Investitionsausgaben schrittweise eingesetzt und an die Ausführung neuer Mietverträge angepasst werden können. Selbst wenn eine Zentralheizungsanlage vorhanden ist, die mehrere Mieter versorgt, kann ein Teil der Anlage aufgerüstet werden, wobei die damit verbundenen Kosten, Energie- und CO2-Reduzierungen bestimmten Mietern zugewiesen werden.

Dies ermöglicht eine schrittweise Umstellung auf Elektrifizierung entsprechend der Nachfrage der Mieter. Es erfordert jedoch auch ein tiefes Verständnis der Konfiguration und des Betriebs der Hybridanlage, damit ein grüner Mietvertrag erfolgreich umgesetzt werden kann, wobei die Betriebskosten sowohl für neue als auch für bestehende Mieter im Auge zu behalten sind.

Auch die Elektrifizierung bestehender Gebäude bringt besondere Probleme mit sich, insbesondere die Nachrüstung bestehender Heizwerke, die oft für erhöhte Warmwassertemperaturen ausgelegt sind, die Wärmepumpensysteme nur schwer erreichen können.

Ein kürzlich durchgeführtes Projekt zur Verlegung der Unternehmenszentrale in Chicago löste dieses Problem durch den Einsatz kaskadierender Wärmepumpen mit Wärmerückgewinnungsmaschinen, um die Flüssigkeitstemperaturanforderungen der vorhandenen Rippenrohrheizkörper am Umfang zu erfüllen.

Das Inflation Reduction Act von 2022 enthält erhebliche Anreize zur Nutzung erneuerbarer Energien und effizienter Systeme wie Wärmepumpen und Geothermieanlagen, die die anfängliche Kapitalwirkung dieser Strategie weiter dämpfen.

Ein aktuelles Elektrifizierungsprojekt für einen Finanzdienstleistungskunden in New York umfasst die Nachrüstung seiner bestehenden Heiz-/Kühlanlage, um 1.000 Tonnen geothermische Kapazität hinzuzufügen, um die Nachhaltigkeitsziele des Unternehmens zu erfüllen und den Verbrauch fossiler Brennstoffe vor Ort zu reduzieren. Das Geothermiesystem ist normalerweise ein kostspieliges Unterfangen, ist aber auf dem richtigen Weg, da es im Rahmen der IRA eine Steuergutschrift für Investitionen in Höhe von bis zu 40 % anstrebt.

Das Ziel besteht darin, Wärme aus fossilen Brennstoffen zu ersetzen und gleichzeitig den Einsatz von elektrischer Widerstandswärme zu vermeiden, die bei den angestrebten Betriebsstunden weitaus weniger effizient ist als Wärmepumpen und zu Betriebskosten führen kann, die deutlich höher sein können als bei konkurrierenden Gewerbeimmobilien.

Während die Elektrifizierung von Gebäuden ein wirksames Instrument im Kampf gegen den Klimawandel sein kann, muss vor dem Fortfahren ein umfassendes Verständnis der Kosten, Anreize, Logistik und Planungsanforderungen erlangt werden. Obwohl eine 100-prozentige Elektrifizierung das Ziel sein sollte, ist dies nicht immer realisierbar, und positive Klimavorteile können dennoch auf kostengünstige Weise erzielt werden.

Die Entwicklung einer maßgeschneiderten Asset-Drawdown-Strategie für Standorte, die den strategischen Einsatz von Brückenlösungen umfasst, kann verhindern, dass die Immobilie stillgelegt wird, und gleichzeitig erhebliche betriebliche CO2-Reduktionen realisieren, ihren Wert und ihre Marktfähigkeit steigern und sie auf eine langfristige Rentabilität vorbereiten.

Andrew Lehrer, PE, LEED AP,ist Praxisleiter für Hochleistungsgebäude bei ESD, einem führenden globalen Ingenieurbüro, das sich auf Maschinenbau, Elektrotechnik, Sanitär, Brandschutz, Lebenssicherheit, Bau- und Technologietechnik spezialisiert hat.

Lehrer konzentriert sich auf Biowissenschaften, die Neupositionierung/adaptive Wiederverwendung großer Immobilienanlagen, Unternehmenszentralen und Hochhausmärkte. Er ist ein lizenzierter professioneller Ingenieur in Illinois und Kalifornien, Vorstandsmitglied von ACE Mentor Chicago und langjähriges Mitglied von ASHRAE.

Im Jahr 2019 wurde er in die Ehrenliste „40 Under 40“ von Building Design+Construction aufgenommen und würdigt damit die 40 „aufstrebenden Superstars“ der AEC-Branche.

Tyler Jensen, PE, LEEP AP, ist Studioleiter für Hochleistungsgebäude bei ESD. Er verfügt über umfassende Erfahrung als Maschinenbauingenieur und Projektmanager in verschiedenen Märkten mit Schwerpunkt auf Neubauten, Hochhäusern, Infrastruktur, großen Gewerbeflächen und Neupositionierungsprojekten. Er ist Mitglied von ASHRAE und dem Council on Tall Buildings and Urban Habitat und hat zahlreiche Artikel in der Branche veröffentlicht.

Es wird erwartet, dass der Gouverneur von Minnesota, Tim Walz, bald einen Gesetzentwurf unterzeichnen wird, der die gewerblichen Bauvorschriften des Bundesstaates dahingehend ändern würde, dass neue Gebäude im Vergleich zum Basisstandard von 2004 80 % weniger Energie verbrauchen würden. Die Gesetzgebung zielt darauf ab, den neuen Kodex bis 2036 vollständig umzusetzen.

Perkins Eastmans Streben nach gesunden, bilanziell positiven Schulen geht über die Umweltgesundheit hinaus; Es richtet sich an alle, die in ihrem Inneren arbeiten, lehren und lernen.

Kürzlich wurde der Bau eines 325 Hektar großen Luxus-Farmresorts in Franklin, Tennessee, abgeschlossen, das sich der landwirtschaftlichen Innovation und einer nachhaltigen, produktiven Landnutzung widmet. Mit Nachhaltigkeit als Hauptziel wurde das Inn and Spa at Southall aus Brettsperrholz und schwerem Holz sowie einem geothermischen Kältemittelfluss-Heiz- und Kühlsystem (VRF) gebaut.

In diesem Monat wird ein neuer 16-stöckiger Büroturm fertiggestellt, der als nachhaltigstes Bürogebäude New Yorks gilt. Dieser Stolz wird durch ein innovatives HVAC-System unterstützt, das geothermische Brunnen, spezielle DOAS-Einheiten (Outdoor Air System), Strahlungsheizung und -kühlung sowie ein ausgeklügeltes Steuerungssystem umfasst, um sicherzustellen, dass die Elemente optimal zusammenarbeiten.