TU Bergakademie Freiberg , Brennhausgasse 14, 09596 Freiberg, Germany
AUTONOMES HAUSKONZEPT ERGEBNISSE AUS 2 JAHREN … · 1 Institut für Wärmetechnik und...
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Dr.-Ing. Thomas Storch TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Gustav-Zeuner-Str. 7 | 09599 Freiberg/ Germany | +49 (0)3731 / 393185 | [email protected] | Gleisdorf SOLAR 2016 | Gleisdorf, 08.06.-10.06.2016 AUTONOMES HAUSKONZEPT – ERGEBNISSE AUS 2 JAHREN REALITÄT T. Storch 1 , T. Leukefeld 2 , U. Gross 1 1 Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Gustav-Zeuner-Str. 7, TU Bergakademie Freiberg, 09599 Freiberg, Germany 2 Fa. Timo Leukefeld - Energie verbindet, Franz-Mehring-Platz 12D, 09599 Freiberg, Germany Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) für die finanzielle Unterstützung des Monitoringprojektes (no. 0325995 A). Zudem gilt unser Dank den Hausbesitzern, Technikern und allen beteiligten Studenten. Motivation Ausblick [1] Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19. May 2010 on, The energy performance of buildings: OJ L153 of 18.6.2010. English, in: Official Journal of the European Union, Article 9. [2] T. Storch, T. Leukefeld, T. Fieback, U. Gross: Living Houses with an energy-autonomy - Results of Monitoring. Int. Conf. on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry, SHC 2015, Istanbul, Turkey (in Energy Procedia). [3] J. Augustin: Untersuchungen zur thermoaktiven Bauteilkühlung zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung an einem Energieautarken Haus, Masterarbeit, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg 2016. [4] T. Storch, T. Leukefeld, S. Riedel, R. Freytag, U. Gross: Potentiale für Energieversorger zur Speichernutzung in autonomen Häusern. Proc. of Gleisdorf Solar 2016, 12. Int. Konferenz für solares Heizen und Kühlen, Gleisdorf, Österreich. [5] T. Schalling, T. Storch, J. Augustin , T. Leukefeld, U. Gross, (2016): Potentialanalyse zur Eigenverbrauchssteigerung bei einem Energieautarken Haus durch Elektromobilität. Proc. of World Sustainable Energy Days 2016, Wels, Österreich. Bedarf an klimaneutralen Gebäuden [1] “Energieautarkes Haus” (EAH) ist eine Weiterentwicklung durch Kombination der Konzepte “Sonnenhaus” und “Effizienzhaus Plus” Ziele: Unabhängigkeit vom Stromnetz und von fossilen Energien Reduzierung der Ausgaben für Heizung / Strom / Mobilität hoher Eigenverbrauch an erneuerbaren Energien geringer Primärenergiebezug Untersuchungen: Monitoring zur detailierten Wärme- und Strombilanzierung zweier EAH mit unterschiedlichem Nutzerprofil [2] Weiterführung des Monitorings über längeren Betrachtungszeitraum (bis Ende 2017) Auswertung des Kühlsystems (Bauteilaktivierung in Verbindung mit Erdwärmesonde) [3] Bilanzierung des Stromspeichers (Potentialabschätzung und Netzstabilisierung) [4] Untersuchungen von Ladekonzepten (E-Mobil) zur Erhöhung des Eigenverbrauchs [5] Planungsdaten des „Energieautarken Hauses“ Hausdaten Wohnfläche / beheiztes Volumen: 162 m² / 644 m³ Solarthermiefläche / Ausrichtung: 46 m² / 45°, S PV-Fläche / Leistung: 58 m² / 8,4 kW p Strom- / Wärmespeicher: 58 kWh / 9,1 m³ Kamin (wassergekühlt): 25 kW Energiebedarf Wärmeverbrauch: ~ 41 kWh/m²a Stromverbrauch: ~ 2000 kWh/a Primärenergiebedarf (Holz): ≤ 7 kWh/m²a Ergebnisse des Monitorings (Jan. 2014 – Dez. 2015) Einzelverbrauch Akkuladezustand (SOC) – Nov. 2014 Globalstrahlung: -24 % (Jan 14) -38 % (Dez 14) -36 % (Jan 15) (Langzeitmittel DWD) 2 - Jahresbilanz um Warmwasserspeicher: 2 - Jahresbilanz um Akkuspeicher Bilanz Wärmemenge SOC-Grenze bei 30 % (Akku-Alterung) Netzbezug: E-Mobil-Ladung Einstrahlung ↓ Lösung: intelligente Ladestrategie mit Wetterprognose 100 % Strom-Autarkie durch stark verringerte Einstrahlung (Winter) nicht erreicht niedriger Gesamthausverbrauch konnte bestätigt werden ∑ ~14 200 kWh solare Kenngrößen: solarer Deckungsgrad solarer Nutzungsgrad 2014 71,7 % 23,3 % 2015 72,2 % 23,8 % Ø 71,9 % 23,5 % Bilanz Elektroenergie Haus- verbrauch Netzbezug 2014 2117 kWh 184 kWh (12d) 2015 2065 kWh 52 kWh (3d) sol. 2014 2015 Deckungsgrad 92,1 % 97,8 % Nutzungsgrad 11,0 % 9,6 % Eigenverbrauch 35,9 % 48,7 % solare Kenngrößen: typisch für Sonnenhaus Solarthermieertrag: Max. im Mrz./Apr. Rest: Deckung von Verbrauch/ Verlusten theor. höhere Erträge möglich Zusatzheizung Nov – Mrz/Apr Ladezustand Wärmespeicher – 2014 / 2015 [2] Heizung: Haus: 39,0% Heizung: Akku: 2,5% Warm- wasser: 16,0% Verluste (ber.): 28,6% Ofen- wärme an Haus: 13,9% typischer Verlauf (SH) Temperaturbereich (15 °C – 95 °C) krit. Einstrahlung: Zeitraum mit ≤ 1500 Wh/m²d Zusatzheizung (Holz) Wohngebäude Wohngebäude
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Dr.-Ing. Thomas Storch
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Gustav-Zeuner-Str. 7 | 09599 Freiberg/ Germany |
+49 (0)3731 / 393185 | [email protected] | Gleisdorf SOLAR 2016 | Gleisdorf, 08.06.-10.06.2016
AUTONOMES HAUSKONZEPT – ERGEBNISSE AUS 2 JAHREN REALITÄT
T. Storch1, T. Leukefeld 2, U. Gross1
1 Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Gustav-Zeuner-Str. 7, TU Bergakademie Freiberg, 09599 Freiberg, Germany 2 Fa. Timo Leukefeld - Energie verbindet, Franz-Mehring-Platz 12D, 09599 Freiberg, Germany
Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
(BMWi) für die finanzielle Unterstützung des Monitoringprojektes
(no. 0325995 A). Zudem gilt unser Dank den Hausbesitzern,
Technikern und allen beteiligten Studenten.
Motivation
Ausblick
[1] Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19. May 2010 on, The energy performance of buildings: OJ L153 of 18.6.2010. English, in: Official Journal of the European Union, Article 9.
[2] T. Storch, T. Leukefeld, T. Fieback, U. Gross: Living Houses with an energy-autonomy - Results of Monitoring. Int. Conf. on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry, SHC 2015, Istanbul, Turkey (in Energy Procedia).
[3] J. Augustin: Untersuchungen zur thermoaktiven Bauteilkühlung zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung an einem Energieautarken Haus, Masterarbeit, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg 2016.
[4] T. Storch, T. Leukefeld, S. Riedel, R. Freytag, U. Gross: Potentiale für Energieversorger zur Speichernutzung in autonomen Häusern. Proc. of Gleisdorf Solar 2016, 12. Int. Konferenz für solares Heizen und Kühlen, Gleisdorf, Österreich.
[5] T. Schalling, T. Storch, J. Augustin , T. Leukefeld, U. Gross, (2016): Potentialanalyse zur Eigenverbrauchssteigerung bei einem Energieautarken Haus durch Elektromobilität. Proc. of World Sustainable Energy Days 2016, Wels, Österreich.
Bedarf an klimaneutralen Gebäuden [1]
“Energieautarkes Haus” (EAH) ist eine Weiterentwicklung durch
Kombination der Konzepte “Sonnenhaus” und “Effizienzhaus Plus”
Ziele:
Unabhängigkeit vom Stromnetz und von fossilen Energien
Reduzierung der Ausgaben für Heizung / Strom / Mobilität
hoher Eigenverbrauch an erneuerbaren Energien
geringer Primärenergiebezug
Untersuchungen:
Monitoring zur detailierten Wärme- und Strombilanzierung
zweier EAH mit unterschiedlichem Nutzerprofil [2]
Weiterführung des Monitorings über längeren Betrachtungszeitraum (bis Ende 2017)
Auswertung des Kühlsystems (Bauteilaktivierung in Verbindung mit Erdwärmesonde) [3]
Bilanzierung des Stromspeichers (Potentialabschätzung und Netzstabilisierung) [4]
Untersuchungen von Ladekonzepten (E-Mobil) zur Erhöhung des Eigenverbrauchs [5]
Planungsdaten des „Energieautarken Hauses“
Hausdaten
Wohnfläche / beheiztes Volumen: 162 m² / 644 m³
Solarthermiefläche / Ausrichtung: 46 m² / 45°, S
PV-Fläche / Leistung: 58 m² / 8,4 kWp
Strom- / Wärmespeicher: 58 kWh / 9,1 m³
Kamin (wassergekühlt): 25 kW
Energiebedarf
Wärmeverbrauch: ~ 41 kWh/m²a
Stromverbrauch: ~ 2000 kWh/a
Primärenergiebedarf (Holz): ≤ 7 kWh/m²a
Ergebnisse des Monitorings (Jan. 2014 – Dez. 2015)
Einzelverbrauch
Akkuladezustand (SOC) – Nov. 2014
Globalstrahlung:
-24 % (Jan 14)
-38 % (Dez 14)
-36 % (Jan 15)
(Langzeitmittel DWD)
2 - Jahresbilanz um Warmwasserspeicher: 2 - Jahresbilanz um Akkuspeicher
Bilanz Wärmemenge
SOC-Grenze bei 30 %
(Akku-Alterung)
Netzbezug:
E-Mobil-Ladung
Einstrahlung ↓
Lösung: intelligente
Ladestrategie mit
Wetterprognose
100 % Strom-Autarkie durch stark verringerte Einstrahlung (Winter) nicht erreicht
niedriger Gesamthausverbrauch konnte bestätigt werden
∑ ~14 200 kWh
solare Kenngrößen:
solarer
Deckungsgrad
solarer
Nutzungsgrad
2014 71,7 % 23,3 %
2015 72,2 % 23,8 %
Ø 71,9 % 23,5 %
Bilanz Elektroenergie
Haus-
verbrauch Netzbezug
2014 2117 kWh 184 kWh (12d)
2015 2065 kWh 52 kWh (3d)
sol. 2014 2015
Deckungsgrad 92,1 % 97,8 %
Nutzungsgrad 11,0 % 9,6 %
Eigenverbrauch 35,9 % 48,7 %
solare Kenngrößen:
typisch für Sonnenhaus
Solarthermieertrag:
Max. im Mrz./Apr.
Rest: Deckung von
Verbrauch/ Verlusten
theor. höhere
Erträge möglich
Zusatzheizung
Nov – Mrz/Apr
Ladezustand Wärmespeicher – 2014 / 2015 [2]
Heizung: Haus: 39,0%
Heizung: Akku: 2,5%
Warm- wasser: 16,0%
Verluste (ber.): 28,6%
Ofen- wärme an
Haus: 13,9%
typischer Verlauf (SH)
Temperaturbereich
(15 °C – 95 °C)
krit. Einstrahlung:
Zeitraum mit
≤ 1500 Wh/m²d
Zusatzheizung (Holz)
Wohngebäude Wohngebäude
