Renovate or rebuild? - a comparison of the climate impact from renovation compared to demolition and new construction for a multi-dwelling building built in the era of the “Million Programme” using life- cycle assessment Peter Eskilsson Uppsats för avläggande av masterexamen i naturvetenskap 30 hp Institutionen för biologi och miljövetenskap Göteborgs universitet June 2015 Summary In order to reach European and national Swedish targets on reduced climate impact and increased energy efficiency, interventions in the building stock will be a key issue. In Sweden, a large share of the multi-dwelling buildings was built 1961-1975, in the era of the so called “Million programme”. Today these buildings need to be renovated and there is a great potential of increasing their energy efficiency. However, is renovation the best option to reduce climate impact from these buildings, or is it better to demolish and rebuild new more energy efficient buildings? This study compared the climate impact of two scenarios for a building built in the era of the “Million programme”, renovation of the current building or demolition and rebuilding a new more energy efficient building. The method used was life-cycle assessment. The life- cycle assessment was limited to the climate impact from building material production and energy use for heating, hot water and property electricity and a 50 years life span was used. The scenarios were also compared for an unlimited time span to find the point of equal cumulative climate impact. In several previous studies, a more energy efficient new building had lower climate impact from a life-cycle perspective. Larger climate impact from construction and material production was offset by lower greenhouse gas emissions during operation. In this study, the new building had much higher climate impact from a life-cycle perspective than the renovated building in a 50 years life span and it would take a life span of 126 years for the two scenarios to be equal. This was mainly because of the low greenhouse gas emissions from the use of district heating for heating and hot water, which made the yearly saving from higher energy efficiency relatively low for the new building. Concrete dominated the material associated greenhouse gas emissions for the new building so the study result is limited to concrete as main building material. The results of this study have highlighted the importance of associated emissions from building material production. Associated emissions from building material production should be taken in account, both in new construction and renovation projects, especially as the climate impact from energy use is developing towards lower and lower impact. Sammanfattning I arbetet med att nå de europeiska och de nationella svenska målen om minskad klimatpåverkan och ökad energieffektivitet, är åtgärder för att minska påverkan från byggnader av stor betydelse. En stor andel av de svenska flerbostadshusen är byggda mellan åren 1961 och 1975, innan och under tiden för det så kallade "Miljonprogrammet". Idag behöver dessa byggnader renoveras och det finns en stor potential att öka deras energieffektivitet. Men, är renovering det bästa alternativet för att minska klimatpåverkan från dessa byggnader, eller är det bättre att riva och bygga nya mer energieffektiva byggnader? Denna studie jämförde klimatpåverkan för två scenarier för en byggnad från tiden kring "Miljonprogrammet", renovering av den nuvarande byggnaden eller rivning och nybyggnation av en mer energieffektiv byggnad. Scenarierna jämfördes genom livscykelanalys. Livscykelanalysen begränsades till klimatpåverkan från byggmaterialproduktion och energianvändning för uppvärmning, varmvatten och fastighetsel. Livslängden antogs vara 50 år. Scenarierna jämfördes också med en obegränsad tidsgräns för att bestämma den punkt där den kumulativ klimatpåverkan skulle vara lika. I flera tidigare studier hade en energieffektivare ny byggnad lägre klimatpåverkan från ett livscykelperspektiv. Större klimatpåverkan från byggprocessen och materialproduktion kompenserades av lägre utsläpp av växthusgaser från energianvändningen under drift. I denna studie hade den nya byggnaden mycket högre klimatpåverkan än den renoverade byggnaden under 50 års livslängd och det skulle krävas en livslängd på 126 år för att de två scenarierna skulle vara likvärdiga. Detta berodde främst på låga utsläpp av växthusgaser kopplade till användningen av fjärrvärme för uppvärmning och varmvatten. Den nya byggnadens högre energieffektivitet gav därigenom inte lik stor årlig besparing. Växthusgasutsläpp kopplat till betongproduktion dominerade materialutsläppen för den nya byggnaden, så studiens resultat är begränsat till att gälla för byggnader med betong som huvudsakliga byggnadsmaterial. Resultaten av denna studie har betonat betydelsen av utsläpp kopplade till byggnadsmaterial-produktion. Hänsyn till utsläppen kopplade till produktionen av byggnadsmaterial bör därför alltid tas, både vid nybyggnation och vid renoveringsprojekt, särskilt som klimatutsläpp kopplade till energianvändning blir allt lägre. 1 Foreword First of all I would like to thank my supervisors at COWI, Johanna Millander and Lina Hammarstrand, and my supervisor at University of Gothenburg, Göran Dave. I would like to thank Roland Magnusson at COWI for providing information on the new building case study and Småa for allowing me to use their building as a case study. I would also like to thank Per Henriksson at Skanska Direkt for providing information on the renovation case study. Finally I like to thank all the other people providing information for this study, working at Svenska bostäder, Poseidon and so on. 2 Innehåll Summary............................................................................................................................................. 1 Sammanfattning................................................................................................................................. 1 Foreword ............................................................................................................................................. 2 Innehåll ................................................................................................................................................ 3 1 Introduction ................................................................................................................................. 5 1.1 The life-cycle approach ...................................................................................................... 6 1.2 The Swedish building code (Boverkets byggregler) ...................................................... 6 1.3 Certification system Miljöbyggnad ................................................................................... 7 1.4 Aim ........................................................................................................................................ 7 2 Background ................................................................................................................................ 7 2.1 Energy efficiency ............................................................................................................. 7 2.2 Life time ............................................................................................................................ 9 2.3 Electricity grid mix ......................................................................................................... 10 2.4 Heating system .............................................................................................................. 10 2.5 Impact categories .......................................................................................................... 10 2.6 Is it important when emissions occur? ....................................................................... 11 3 Methods .................................................................................................................................... 11 3.1 Literature search ............................................................................................................... 11 3.1.1 Articles for background ............................................................................................. 11 3.1.2 Other sources............................................................................................................. 12 3.2 Life-cycle assessment ...................................................................................................... 12 3.2.1 Functional unit ............................................................................................................ 12 3.2.2 System boundaries ................................................................................................... 13 3.2.3 System description .................................................................................................... 17 3.2.4 Data quality................................................................................................................. 18 3.2.5 Inventory ..................................................................................................................... 20 3.2.6 Impact assessment ................................................................................................... 22 4 Results ...................................................................................................................................... 23 4.1 Inventory............................................................................................................................