Der Nur-Strom-Haushalt. Siebte Niedersächsische Energietage, , Marcus Bunk

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1 Der Nur-Strom-Haushalt Siebte Niedersächsische Energietage, , Marcus Bunk

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 2

3 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 3

4 Die Auswahl eines geeigneten Heizungssystems im Neubau Gasheizung/Gas-Brennwert und zusätzliche Dämmung Wärmepumpe Gasheizung/Gas-Brennwert und Solarthermie Wärmepumpe und Photovoltaik Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 4

5 Entwicklung der Energiekosten in Deutschland Jährliche Kosten für private Haushalte: Insbesondere die Kosten für Raumwärme weisen einen starken Anstieg auf. Die Kosten für Prozesswärme und Licht/Sonstiges sind moderat gestiegen Entwicklung der Strom- und Gaspreise: Der Gaspreis hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt (von 3,55 ct/kwh auf 7,13 ct/kwh). Der Strompreis hat sich in den letzten 20 Jahren nahezu verdoppelt (von 14,80 ct/kwh auf 28,83 ct/kwh). (Quelle: BMWi) Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 5

6 Von der PV-Volleinspeisung zum PV-Vollverbrauch? zukünftig?! Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 6

7 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 7

8 (Quelle: Volksbank BraWo) (Quelle: Google Maps) Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick Lage Stadt Salzgitter Stadtteil Thiede ( Einwohner) Eckdaten zum Neubaugebiet Realisierung Bauplätze 8,1 ha Nettobauland EVU: WEVG GmbH & Co KG Mehrheitseigner: Avacon AG (50,2 %) Strom Wasser Erdgas Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 8

9 Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick Technische Ausstattung Luft-Wasser-(Abluft)-Wärmepumpe Gebäudetyp: Einfamilienhaus (KfW 55) Photovoltaik I: 8,32 kwp Bauweise: Massiv Photovoltaik II: 1,2 kwp Vorübergehend: VW-eUP Eckdaten laut Energieausweis Gebäudenutzfläche: 185 m² Wohnfläche: 157 m² Endenergiebedarf: Primärenergiebedarf: 13 kwh m² a 34 kwh m² a Energiebedarfsrechnung nach DIN Endenergiebedarf: kwh a Primärenergiebedarf: kwh a Anlagenaufwandszahl: 1, Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 9

10 Die technischen Parameter der Photovoltaikanlage(n) Photovoltaik I: Gesamtleistung der Module: 8,32 kwp Anzahl der Module: 32 Wechselrichter: Sunny Tripower 8000 Inbetriebnahme Januar 2014 Photovoltaik II: Gesamtleistung der Module: 1,2 kwp Anzahl der Module: 15 Wechselrichter: Sunny Boy 1200 Inbetriebnahme Oktober Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 10

11 (Quelle: Nibe) Die technischen Parameter der Heizungsanlage Heizungsanlage: Luft-Wasser-(Abluft)-Wärmepumpe: Nibe Fighter 755 Aufnahmeleistung (el.) des Verdichters: 0,5-2,8 kw Aufnahmeleistung (el.) der Zusatzheizung: 0,5-6,5 kw Aufnahmeleistung (el.) des Ventilators: W Speichervolumen gesamt: 215 Liter Wichtige Funktionen (Auszug): Parametrierung des Heizstabbetriebes Leistungsbegrenzung in 0,5 kw Schritten Festlegung von zugelassenen Betriebszeiträumen Parametrierung der Brauchwasserzubereitung (Tages)variable Temperatur des Brauchwasserspeichers Festlegung von zugelassenen Betriebszeiträumen Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 11

12 Die technischen Parameter des Elektroautos (temporär) Antriebsstrang Motor: Leistung: Drehmoment: Getriebe: Permanentmagneterregte Synchronmaschine (PSM) 60 kw 210 Nm bis /min 1-Gang-Automatik Batterie Batterietyp: Gewicht: Lithium-Ionen 230 kg Nennkapazität: 18,7 kwh Reichweite: ca. 150 km Ladedauer: an Netzladekabel (2,3 kw, AC) : an Wallbox (3,6 kw, AC): an CCS-Ladestation (40 kw, DC): 7 h / 9 h 4 h / 6 h 0,5 h Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 12

13 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 13

14 Messkampagne zur Erfassung der elektrischen Größen Parameter der Messkampagne Beginn: Geplanter Zeitraum: 1 Jahr Auflösung: 1-Minuten-Werte Erfasste Größen: U, I, P, Q, S, E, f, cos φ Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 14

15 Das Messkonzept im Überblick Messkampagne mit drei Leistungs- und Energierecordern Messgerät 1: Haushalt inkl. Photovoltaik und Wärmepumpe Messgerät 2: Photovoltaikanlagen (PV I und PV II) Messgerät 3: Abluft-Wärmepumpe Ethernet-Schnittstelle zur Datenauslesung Energie und Leistung der PV über das Sunny Portal Viertelstunden-Mittelwerte der Leistung Tages-, Monats-, Jahres- und Gesamtertrag Download-Funktionalität (Viertelstunden-Werte) Visualisierung der Momentanwerte im Portal bzw. direkt an den Wechselrichtern Betriebszustände der Wärmepumpe über USB-Aufzeichnung Thermische Betriebszustände der Wärmepumpe Verdichterfrequenz Parameter der Zusatzheizung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 15

16 Beispielhafte Ergebnisse der Messungen Datum: Sonnenstunden: 15 Temperatur: 33 C / 19 C Niederschlag: 0 mm Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 16

17 Beispielhafte Ergebnisse der Messungen Datum: Sonnenstunden: 0 Temperatur: 17 C / 11 C Niederschlag: 3 mm Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 17

18 Auswertung der Messungen: aus Sicht des Netzbetreibers Elektrische Größe Maximalwert Minimalwert Wirkleistung 9,984 kw - 8,652 kw Frequenz 50,13 Hz 49,93 Hz Spannung (U12) 418,9 V 399,7 V Spannung (U23) 418,8 V 399,8 V Spannung (U31) 420,7 V 401,0 V Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 18

19 Auswertung der Messung: aus Sicht des Anlagenbetreibers Entwicklung der Eigenverbrauchsquote Differenz Zählerstand Einspeisung kwh kwh kwh Verbrauch der Komponenten Komponente Haushalt (inkl. EKFZ) Wärmepumpe Verbrauch kwh 780 kwh PV-Ertrag kwh kwh kwh EVQ 25,07 % Photovoltaik Summe kwh kwh Auswirkungen der Elektromobilität (keine Ladung) (Ladezeitraum: 15:23 Uhr 19:28 Uhr) Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 19

20 Auswertung der Messung: aus Sicht des Anlagenbetreibers Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 20

21 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 21

22 Übersicht Investitionsrechenverfahren Statische Verfahren: Betrachtung von Kosten und Erlösen. Keine Berücksichtigung der Zeitwertes des Geldes. Dynamische Verfahren: Betrachtung von Einnahmen und Ausgaben. Berücksichtigung des Zeitwertes des Geldes Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 22

23 Bewertung von Heizsystemen nach der Annuitätenmethode: Die verschiedenen Systeme in der Übersicht: 1.) Gas-Brennwert mit Solarthermie Investition: ) Luft-Wasser-Wärmepumpe Investition: ) Luft-Wasser-Wärmepumpe und Photovoltaik Investition: Strompreis: 26,54 ct/kwh Anlagenleistung PV: 8,32 kwp Gaspreis: 5,67 ct/kwh Energiepreissteigerung: 2 %/a Einspeisevergütung: 12,69 ct/kwh Durchschnittlicher PV-Ertrag: 950 kwh/a Haushaltsstromverbrauch: kwh Eigenverbrauchsquote: 48 % Betrachtungszeitraum: 20 Jahre Zinssatz für Fremdkapital: 2 % (Quelle: in Anlehnung an den BDEW-Heizkostenvergleich Neubau 2012) Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 23

24 Bewertung von Heizsystemen nach der Annuitätenmethode: 114 % Index: 100 % 97 % Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 24

25 Wann lohnt sich eine Investition in PV im Jahr 2014? Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 25

26 Gliederung 1. Einleitung 2. Der Nur-Strom-Haushalt im Überblick 3. Vorstellung des Messkonzeptes und bisherige Ergebnisse 4. Analyse der Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes aus Sicht des Eigentümers 5. Zusammenfassung Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 26

27 Zusammenfassung Die Kombination aus einer Wärmepumpe und Photovoltaikanlage stellt eine wirtschaftliche Alternative zu konventionellen Heizsystemen im Neubau dar! Zukünftig ist daher von einer weiter steigenden Durchdringung dieser Systeme auszugehen! Die Ausstattung von Neubaugebieten mit Gas-Verteilungsnetzen wird immer unwahrscheinlicher! Der Einsatz von elektrischen Energiespeichern in Kombination mit den vorgestellten Anlagenkomponenten wird zukünftig die Wirtschaftlichkeit eines Nur-Strom-Haushaltes mitbestimmen! Die vorgestellten Messungen sollen Aufschluss geben: über das elektrischen Last- und Erzeugungsverhalten von Haushalten aus Sicht des Netzbetreibers. hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit verschiedener Anlagenkomponenten aus Sicht des Betreibers Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 27

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Marcus Bunk TU Braunschweig Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia) Tel Marcus Bunk Der Nur-Strom-Haushalt Seite 28

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