Können sich private Haushalte am Lastmanagement für die Einbindung erneuerbarer Energien beteiligen?

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1 Können sich private Haushalte am Lastmanagement für die Einbindung erneuerbarer Energien beteiligen? Erneuerbare Energien, Prof. Dr.-Ing. Dirk Müller EBC Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik

2 Fragestellungen Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen? Brauchen wir gekühlte bzw. klimatisierte Gebäude? Was ändert sich für private Haushalte durch die Energiewende? Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft? Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 2

3 Entwicklung des Energiebedarfs - Neubau In Anlehnung an eine Darstellung der FhG IBP Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 3

4 Entwicklung des Heizwärmebedarfs Annahmen: Sanierungsrate 2 % pro Jahr, Heizwärmebedarf nach Sanierung 70 kwh/(m 2 a), Schwerpunkt der Sanierung liegt bei älteren Gebäuden, Neubaurate 0,1 % pro Jahr Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 4

5 Fragestellungen Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen? Brauchen wir gekühlte bzw. klimatisierte Gebäude? Was ändert sich für private Haushalte durch die Energiewende? Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft? Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 5

6 Energieeffizienz und Behaglichkeit Thermische Behaglichkeit Behaglichkeitskennzahl Luftqualität Beleuchtung Akustik Kopplung zwischen Behaglichkeit und Leistungsfähigkeit Erweiterung LCC Ansatzes Minimierung der Wärmeverluste Einbindung regenerativer Energien Energiekennzahlen Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 6

7 2 C Ziel der Europäischen Union Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 7

8 Temperaturentwicklung in Europa Temperaturabweichung (Bezug ) K observations HadCM3 Medium-High (SRES A2) 2040s s Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 8

9 Leistungsfähigkeit und Raumtemperatur Leistungsabfall in % Berglund.1990 Wyon.1996 Pepler.1968.com Johansson.1975.combined Niemela.2002 Niemela.2001 Federspiel.2002 Link.Pepler.1970 Meese.1984 Model of Seppänen Temperatur in C Seppänen Summary of studies on the link between temperature and performance Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 9

10 Fragestellungen Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen? Brauchen wir gekühlte bzw. klimatisierte Gebäude? Was ändert sich für private Haushalte durch die Energiewende? Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft? Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 10

11 Entwicklung der Stromerzeugung Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 11

12 Entwicklung der Stromerzeugung Quelle: DENA Vortrag auf dem EVU Gipfel 2010 in Heiligendamm Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 12

13 Lastdeckung 1/3 Stromerzeugung für eine Woche im Juli 2007 (Simulation) PV Wind Biomasse Wasserkraft Steinkohle & Gas Braunkohle Kernkraft Quelle: Martin Hoffmann, Volker Quaschning, Grundlastkraftwerke: Brücke oder Krücke für das regenerative Zeitalter Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 13

14 Lastdeckung 2/3 Stromerzeugung für eine Juliwoche 2020, 30% regenerativ PV Wind( Offshore) Wind (Onshore) Geothermie Biomasse Wasserkraft Mittel- und Spitzenlast Grundlast Quelle: Martin Hoffmann, Volker Quaschning, Grundlastkraftwerke: Brücke oder Krücke für das regenerative Zeitalter Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 14

15 Lastdeckung 3/3 Stromerzeugung für eine Juliwoche 2050, 50% regenerativ PV Wind( Offshore) Wind (Onshore) Geothermie Biomasse Wasserkraft Mittel- und Spitzenlast Quelle: Martin Hoffmann, Volker Quaschning, Grundlastkraftwerke: Brücke oder Krücke für das regenerative Zeitalter Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 15

16 Energiespeicher in Deutschland Hochspannung Gasnetz und Gasspeicher (200 TWh) Mittelspannung Niederspannung Gebäude (DSM) Pumpspeicher 40 GWh Batterietechnik (1000 / kwh) Elektromobilität (5 kwh / Fahrzeug) Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 16

17 Speicherkapazität der Gebäude Endenergieverbrauch Gebäude Öl: 277 TWh Gas: 386 TWh Strom: Wärme 64 TWh Strom, mech. Energie Beleuchtung Heizung Kälte, Klimatisierung ca. 150 TWh Abschätzung der Speicherkapazität 50 % aller Gebäude 70 % der Lasten Prozesswärme Warmwasser Aber: Die Speicherkapazität ist von der Jahreszeit abhängig Der Gebäudeenergiebedarf steigt aufgrund der Speicherverluste Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 17

18 Fragestellungen Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen? Brauchen wir gekühlte bzw. klimatisierte Gebäude? Was ändert sich für private Haushalte durch die Energiewende? Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft? Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 18

19 Vom Passivhaus zum Aktivhaus Aktivhaus Variabler Dämmstandard Effiziente Kraft-Wärme-Kopplung oder Wärmepumpentechnik Dezentrale Speichertechnik für Netzkompatibilität Anwendbar auf den Bestand Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 19

20 Vom Passivhaus zum Aktivhaus Passivhaus Minimierung des Wärmebedarfs Strombasierte Beheizung Keine Anwendung im Bestand Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 20

21 Stadt der Zukunft Dual Demand Side Management Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 21

22 Diskussion und Zusammenfassung Auch in Zukunft müssen Gebäude geheizt, gekühlt und klimatisiert werden. Der Gebäudebestand ist für die Erreichung von Effizienzzielen von größerer Bedeutung als der Neubau. Dämmung der Gebäudehülle und die Gebäudetechnik müssen bei Sanierungsmaßnahmen gleichwertig betrachtet werden: Minimierung der Kosten für Effizienzsteigerungen. Stärkere Einbeziehung der Innenstädte (Fassaden, Denkmalschutz). Vorhandenen Gebäudemassen und thermischen Speichern können in Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen die Windund Solarstromnutzung verbessern und Netzausbaukosten senken. Flächendeckende Einführung von kommunikationsfähigen Stromzählern. Angebot von zeitvariablen Stromtarifen. Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 22

23 Diskussion und Zusammenfassung Bei der Nutzung einer zunehmend dezentralen Erzeugungsstruktur für Strom sollten die CO 2 Emissionen des Gebäudebereichs und der stromerzeugende Industrie nicht mehr getrennt betrachtet werden. Der Einsatz großer Wärmespeicher kann sich auch für private Haushalte lohnen, falls ein zeitvariabler Stromtarif angeboten wird. EFH: Speichergrößen 4 8 m 2 (Wasser). MFH: Speichergrößen m 2 (Wasser, 8 WE). Es gibt einen Wettlauf der Speichertechniken (Batterien, Power2Gas, Druckluftspeicher, Wärmespeicher). Der Wettbewerb um die günstige Einbindung erneuerbarer Energien muss organisiert werden. Die Stadt der Zukunft ist energieeffizient, speichert Energie und verhält sich netzkompatibel! Erneuerbare Energien Dirk Müller Folie 23

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