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Wärm
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Ertrag Solarthermie (gem.) Ertrag durch Kamin (gem.) Entnahme Heizung (gem.)
Entnahme Warmwasser (gem.) Speicherverluste (ber.) zusätzliche Verluste (ber.)
Entnahme Rückkühlung (ber.) Poolheizung
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Wh
E-mobil (Akku) Hausverbrauch* Einspeisung
Bezug korr. / kWh Ertrag PV Akkustand (min)
Dr.-Ing. Thomas Storch
TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Gustav-Zeuner-Str. 7 | 09599 Freiberg/ Germany |
+49 (0)3731 / 393185 | Thomas.Storch@ttd.tu-freiberg.de | 27. Symposium Thermische Solarenergie | Bad Staffelstein, 2017
ENERGIEAUTARKE HÄUSER - ERGEBNISSE AUS 3 JAHREN MONITORING
T. Storch1, T. Leukefeld 2, U. Gross1, T. Fieback1
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. SHC 2015, Istanbul, Turkey, published in: Energy Procedia, Vol. 91, S. 876 - 886, June 2016, doi:10.1016/j.egypro.2016.06.254.
[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 (2017) → Workshop 13. Sept. 2017 (Freiberg)
Überführung der Ergebnisse in Mehrfamilienhäuser / Quartierslösungen
Auswertung des Kühlsystems [3], erweiterte Bilanzierung des Stromspeichers [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. 2016)
Bilanz Wärmemenge (Speicher, bewohntes EAH) [2] Bilanz Elektroenergie (bewohntes EAH)
100 % Stromautarkie prinzipiell nachweisbar (siehe 2016)
Einzelverbräuche und niedriger Gesamthausverbrauch konnten spezifiziert werden
2014 2015 2016
Deckungsgrad 92,1 97,8 99,6
Nutzungsgrad 11,0 9,6 11,4
Eigenverbrauch 35,9 48,7 54,7
Hausverbrauch
/kWh*/** 2117 2065 2245
Tage Netzbezug 12 3 1
Kenngrößen
Solarertrag analog zum Sonnenhaus, Maxima im Mrz./Apr => höhere Erträge möglich
Schonung der Solaranlage mittels manueller Rückkühlung (nachts)
Zusatzheizbedarf (Kamin von Nov – Mrz)
manuelle Rückkühlung und zusätzliche Verbraucher erhöhen die Laufzeit der
Solaranlage
• hierbei ist zu beachten: ohne Wetterprognose kann es zu einer unerwünscht
tiefen Speicherauskühlung kommen (im Herbst → erhöhter Zusatzheizbedarf)
krit. Einstrahlung für diese Anlagen-/Speicherkombination:
• ab Einstrahlungswerten ≤ 1500 Wh/m²d, konnte der Speicher bei stetigem
Wärmebedarf (Heizung, WW) nicht mehr signifikant “aufgeladen” werden [2]
100 % Stromautarkie bei verminderter Einstrahlung (-36% Jan.15) kaum erreichbar
Autarkiegrad ist abhängig von zulässiger max. Entladetiefe (Akku) & max. Verbrauch
steigender Eigenverbrauchsgrad durch “intelligente” E-mobil-Nutzung
Nutzungsgrad ist guter Indikator für evtl. technische Störungen / Defekte
* um Eigenverbrauch E-Zähler korrigiert
** ohne E-Mobil
Bilanz Haus 2014 2015 2016
Hausheizung / kWh 7210 8253 6497
Warmwasserbedarf (Pool) / kWh 3485 (0) 3179 (0) 2664 (3890)
solarer Deckungsgrad / % 71,7 72,2 68,5
solarer Nutzungsgrad /% 23,3 23,9 27,5
spez. Primärenergiebedarf (Holz) / kWh/m²a 6,4 6,9 8,6
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6
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Eigenverbrauchsanteil solarer Deckungsgrad solarer Nutzungsgrad
Nutzung E-mobilität
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