Vernetzte Haushaltsgeräte eine Chance für die Energieeffizienz?

Transkript

1 Vernetzte Haushaltsgeräte eine Chance für die Energieeffizienz? Prof. Dr. Rainer Stamminger 8. September 2015 Expertenworkshop der Initiative EnergieEffizienzprivate Haushalte

2 Vergangenheit Dank technischer Neuentwicklungen und Optimierungen deutliche Verbesserungen der Energieeffizienz im gesamten Hausgerätemarkt Beispiel: Kühl- und Gefriergeräte Expertenworkshop 2

3 Quelle: Umweltbundesamt Institut für Landtechnik Zukunft: 2 Trends 1. Weitere Effizienzsteigerungen sind deutlich schwieriger umsetzbar und aufgrund physikalischer Grenzen limitiert Wachsender Anteil erneuerbarer Energien Herausforderung: Großteil davon fluktuierend 2. Wachsender Anteil erneuerbarer Energien Expertenworkshop 3

4 Eine Chance für die Energieeffizienz? Expertenworkshop 4

5 Technische Komplexität Institut für Landtechnik Demand Response und smarte Geräte 1. Level: Manuelle Startzeitvorwahl 2. Level: Interner Energiemanager verschiebt den Betrieb des Gerätes, wenn entsprechende Funktion aktiviert ist 3. Level: Geräte werden durch externen Energiemanager gesteuert. Mögliche Aktionen: Automatische Verschiebung der Startzeit Kurzzeitige Unterbrechungen im Programmablauf Änderungen von Geräteeinstellungen/ Programmabläufen Verbraucherinteraktion Expertenworkshop 5

6 Welche Geräte sind geeignet Startzeitverschiebung und Unterbrechungen Demand response- Potential Kurzzeitige Unterbrechungen Kein Potential Expertenworkshop 6

7 Experiment mit fiktiven Tarifen und smarten Hausgeräten (RWE + Miele + Uni Bonn) Maschinen konnten in einem smart-mode betrieben werden: Start wenn günstigster Tarif innerhalb vorgegebener Zeit

8 cent/kwh cent/kwh Institut für Landtechnik Flexibler Tarif In Abhängigkeit von der Vorhersage von Stromerzeugung durch Windkraft und Sonne (EEX in Leipzig, Germany) Festlegung am Vortag vor 19 Uhr Drei Tarifstufen (Phase 1): Günstiger Tarif (0,10 /kwh) Basis Tarif (0,25 /kwh) Teurer Tarif (0,40 /kwh) Day x Day y

9 Vergleich der Nutzung mit und ohne flexiblen Tarif Geschirrspülmaschine Wäschetrockner

10 Fiktive Einsparung für das Waschen pro Monat der teilnehmenden Haushalte

11 Demand Response aus Verbrauchersicht Bereitschaft zur Lastverschiebung unter bestimmten Voraussetzungen vorhanden: Kurze Amortisationsdauer Leichte Bedienung der Geräte Möglichst einfache Tarifmodelle für Energie Keine Komforteinbußen oder verbesserter Komfort Für unbeaufsichtigten Betrieb der Geräte: Verbesserung der Gerätesicherheit (Feuer, austretendes Wasser); Versicherung Schutz vor Datenmissbrauch/ Hacking Möglichkeit der Kontrolle Hauptmotiv für Lastverschiebungen: finanzielle Anreize und/oder Beitrag zur Energiewende Expertenworkshop 11

12 Lastverschiebungspotential Smart-A-Projekt: ~ 100 W pro Haushalt in allen Regionen Europas zu Spitzenlastzeiten (Stamminger et al., 2008) DECC und DEFRA: durchschnittlich 75,5 W pro Haushalt zu Spitzenlastzeiten in UK (DECC und DEFRA, 2013) Durch Lastverschiebung von Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen zu Spitzenlastzeiten in Schweden insgesamt eine Reduktion der Spitzenlast um MW möglich. Bei elektrischen Warmwasserbereitern je nach Saison bis zu 0,95 GW. (Puranik, 2014) Expertenworkshop 12

13 Auswirkungen auf Energieverbrauch und Energieeffizienz einzelner Geräte 1. Level: Manuelle Startzeitvorwahl Keine Auswirkungen auf Energieverbrauch/ -effizienz 2. Level: Interner Energiemanager verschiebt den Betrieb des Gerätes, wenn entsprechende Funktion aktiviert ist, durch von außen kommendes Signal Keine Auswirkungen auf Energieverbrauch/ -effizienz Expertenworkshop 13

14 Auswirkungen auf Energieverbrauch einzelner Geräte 3. Level: Geräte werden durch externen Energiemanager gesteuert. Mögliche Aktionen: Automatische Verschiebung der Startzeit Keine Auswirkungen auf Energieverbrauch/ -effizienz Kurzzeitige Unterbrechungen im Programmablauf Je nach Zeitpunkt und Dauer der Unterbrechung zusätzlicher Energieverbrauch möglich! Änderungen von Geräteeinstellungen/ Programmabläufen Je nach durchgeführter Änderung zusätzlicher Energieverbrauch möglich! Expertenworkshop 14

15 Auswirkungen auf Netzebene Demand Response ermöglicht: vermehrte Nutzung erneuerbarer Energien CO 2 -Emissionen Begrenzung von Reservekapazitäten (bei 100 W Reduktion der Spitzenlast pro Haushalt in Europa könnten ca. 30 konventionelle Kraftwerke eingespart werden, in Deutschland 6 Kohlekraftwerke) Verminderung der Energieüberproduktion 1 kw Reduktion in Spitzenlastzeiten 139 kwh Einsparungen in Energie Quelle: U.S. Energy Information Administration: Annual Energy Outlook 2010 with projections to 2035 ; K. Messner, C. Satry (2013): Smart Appliances: The Future of Appliance Energy Efficiency Expertenworkshop 15

16 Fazit Verschiedenste Hausgeräte eignen sich für Demand-Response- Anwendungen Verschiedene Studien zeigen bei entsprechenden finanziellen Anreizen und bei zumindest gleichbleibendem Komfort gute Verbraucherakzeptanz Auf Geräteebene wird die Energieeffizienz durch Demand- Response nicht gesteigert, z.t. ergibt sich daraus sogar ein Energiemehrverbrauch Auf Netzebene sind durch Demand Response jedoch deutliche Energie- und Kosteneinsparungen möglich, insbesondere bei einem hohen Anteil an fluktuierender erneuerbarer Energie. Die Kosteneinsparungen müssen als Anreiz an den Verbraucher weitergegeben werden Expertenworkshop 16

17 Handlungsbedarf Interoperability Geräte verschiedener Hersteller müssen angeschlossen werden können Standardisierung Energiemehrverbrauch durch Vernetzung muss minimiert werden Network standby -Regulierung Variable Tarife müssen angeboten werden Veränderung der Kostenstruktur des Stromtarifs (z.z. > 50% Fixkosten) Überwindung des Henne-Ei-Problems (keine smarten Geräte kein variabler Tarif) politische Unterstützung Expertenworkshop 17

18 Lot 33: Preparatory study analysing the technical, economic, environmental, market and societal aspects with a view to a broad introduction of smart appliances and developing adequate policy approaches Under multiple framework contract N ENER/C3/ Lot N 1

19 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Rainer Stamminger Universität Bonn Institut für Landtechnik Tel.: +49(0) Expertenworkshop 19