21. März Energieszenarien für die Schweiz bis Verbrauch «optimistisch» Einschub: Energieszenarien für die Schweiz bis 2050

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1 Energie- Prof. Dr. David Zogg Dipl. Masch.-Ing.ETH seit 2011 Dozent für Mechatronik, FHNW Zühlke Engineering AG: Projektleitung und Entwicklung von Produkten in diversen Bereichen Dynamic Systems AG: Entwicklung eines Echtzeit-Regelsystems für die aktive Schwingungsdämpfung von Hochhaus-Liften Institut für Mess- und Regeltechnik, ETH Zürich: Dissertation im Bereich Online-Fehlerdiagnose für Wärmepumpenanlagen Studium Maschinenbau, ETH Zürich: Vertiefungen Mess- und Regeltechnik sowie Thermodynamik. «Wie smart sieht die Zukunft aus» Wie smart sieht die Zukunft aus? 9. Energie-Gipfel, Prof. Dr. David Zogg, FHNW Windisch 1

2 Energieszenarien für die Schweiz bis 2050 Verbrauch «optimistisch»? Einschub: Energieszenarien für die Schweiz bis 2050 «Lücke füllen» Zusätzliche Regelenergie Fluktuationen PV, Wind,... 2

3 Alternative: Lastmanagement Weniger Regelenergie Lastmanagement Fluktuationen PV, Wind,... Lastmanagement für Haushaltgeräte: Abschaltbare Leistungen Netzstabilität (Sicht EW) Kochherd (15 sec) Kühlschrank (15 min) WW-Boiler (2h) Licht (0 sec) Quelle: FHNW, ETHZ

4 Lastmanagement früher/heute: Lastmanagement Zukunft: Kommunikation der Komponenten Quelle: FHNW, ETHZ

5 Lastmanagement für Gebäude: Auswertung am realen Gebäude Quelle: BFE-Schlussbericht «Kraftwerk Haus im ländlichen Raum» (Publikation in Vorbereitung) Ökozentrum Langenbruck, FHNW, EMPA, Lastmanagement für Gebäude: Auswertung aus Sicht Eigentümer Grosse Lasten (kw-bereich) lohnen sich Wärmepumpen, Klimatisierung, WW-Erwärmung Elektrofahrzeug mit PV-Anlage auf Dach («Sonne tanken», CO2- neutral) Quelle: BFE-Schlussbericht «Kraftwerk Haus im ländlichen Raum» (Publikation in Vorbereitung, Wert für Elektroboiler auf EFH korr.) Ökozentrum Langenbruck, FHNW, EMPA,

6 Stromtarife heute (für Kleinverbraucher) Produktion PV Typ. Lastgang Tarif (Rp/kWh) Tag (20) Nacht (10) Energie Netznutzung 6:00 12:00 18:00 Zeit Quelle: VSE, Messarten «Produktion» und «Überschuss» Quelle Bilder: AEW Für KEV (noch) vorgeschrieben Bezug getrennt von Einspeisung Anreiz maximale Einspeisung Kein zeitlicher Abgleich mit Bezug Vorschlag BFE: Eigenverbrauchsregelung Bezug und Einspeisung verbunden Anreiz maximaler Eigenverbrauch Zeitlicher Abgleich von Einspeisung und Bezug

7 Eigenverbrauch im Gebäude maximieren, aber WIE? Produktion PV Typ. Lastgang Tarif (Rp/kWh) Tag (20) Nacht (10) Lastverschiebung 6:00 12:00 18:00 Zeit Lastverschiebung: Welche Geräte kann man zeitlich schieben? Kochen, Licht kann nicht geschoben werden Waschen, Geschirrspülen kann eventuell geschoben werden Wie bereits gezeigt, lohnt es sich (noch) nicht für den Eigentümer Quelle: VSE, Eigenverbrauch im Gebäude maximieren, aber WIE? Produktion PV Typ. Lastgang Tarif (Rp/kWh) Tag (20) lokale Speicherung Nacht (10) 6:00 12:00 18:00 Zeit Lokale Speicherung: Bereits vorhandene Speicher nutzen! thermischer Speicher = Gebäude («gratis») Umwandlung elektrisch zu thermisch über Wärmepumpe elektrischer Speicher = Batterie (noch teuer) falls E-Mobil oder Plug-In-Hybrid bereits vorhanden: interessant!

8 Mögliches Zukunfts-Szenario: Anreiz durch variable Stromtarife (auch für Kleinverbraucher) Bezug zur Abendzeit wird teuer Produktion PV lokale Speicherung lohnt sich definitiv Typ. Lastgang Tarif (Rp/kWh) Netznutzung + Energie Energie 6:00 12:00 18:00 Zeit Einspeisung zur Mittagszeit lohnt sich def. nicht mehr Zusätzliche Speicherung im Netz wird über Netznutzungspreise entgeltet Steuerungsmöglichkeiten der EWs/Netzbetreiber über Energie-/Netznutzungspreise Einfluss lokaler Optimierung auf Netzstabilität muss untersucht werden! Optimales Zusammenspiel der Komponenten Moderne Regelungstechnik mit Tarif- und Wetterprognosen (prädiktiv-modellbasiert) Kommunikation aller Komponenten innerhalb des Gebäudes Schnittstelle nach aussen (EW), Einbindung ins Gesamtsystem Neu aufgebauter Prüfstand an der FHNW in Muttenz Reproduzierbare Ergebnisse durch Emulation von Gebäude und Komponenten Simulations-Modell Erdwärmesonde Sollwerte Prüfstands-Regelung Stellgrössen Emulations-Modul Erdwärmesonde Simulations-Modell Sonnenkollektor Sollwerte Prüfstands-Regelung Stellgrössen Emulations-Modul Sonnenkollektor Prüflinge: Wärmepumpe, Speicher, hydraulische Schaltung, Regler, usw. Simulations-Modell Referenzgebäude Sollwerte Prüfstands-Regelung Stellgrössen Emulations-Modul Gebäude 8

9 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit - und eine «smarte» Zukunft! 21 9