Dr.-Ing. Thomas Storch

TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Gustav-Zeuner-Str. 7 | 09599 Freiberg/ Germany |

+49 (0)3731 / 393185 | storch1@ttd.tu-freiberg.de | 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