Plus-Energie-Haus Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung

Transkript

1 Institut für Gebäude und Solartechnik Prof. Dr. Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D Braunschweig braunschweig.de/igs Plus-Energie-Haus Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Dipl. Ing. Franziska Bockelmann Energieeffizienzhaus-Plus Juli 2015, Hamburg

2 F&E Projekt Betriebsstrategien t t i für EnergiePLUS-Gebäude am Beispiel der Berghalde Laufzeit (Folgeprojekt) : 08/ /2015 Förderung: vormals 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 2

3 Definition Plus-Energie Standard Bilanzraum Anforderungen Heizung Warmwasser Lüftung Hilfsenergie Beleuchtung Haushaltsstrom Erneuerbare Energien EEV PEV Elektromobilität < 0 < 0 EEV: Endernerieverbrauch PEV: Primärenergieverbrauch Jahresbilanz Primärenergie und Endenergie 0 Eigenverbrauch und PV-Deckungsanteil > 30 % 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 3

4 Ziele Ansprechende Architektur Hohe Energieeffizienz Optimale Nutzung der Sonnenenergie hoher Eigenstromnutzungsanteil Zusammenspiel zwischen Gebäude und Stromnetz 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 4

5 Architektur Einfamilienhaus (4 Personen) nahe Stuttgart, m² Wohnfläche Energieeffizient durch - Ausrichtung - Gebäudeform - hochwertige, luftdichte Hülle 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 5

6 Energiekonzept 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 6

7 Ergebnisse über vier Betriebsjahre ( ) 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 7

8 Systemsimulationen Pufferspeichererweiterung Simulation Kombination Basis PV-Regelung Batteriespeicher (7 kwh oder 27 kwh) Nacht- absenkung kwh -2,4 % 0 % -2,4 % + +1,3% + 1,3% + +4,5% + 4,5% + 4,5% Gesamtstrombedarf PV- Eigennutzung PV- Deckungsanteil Netzbezug 27 % 28 % 31 % 31 % 34 % 37 % 38 % 41 % 48 % 34 % 36 % 37 % 39 % 42 % 45% 45 % 48 % 54 % kwh ,4% -4,6%- -9,9% - 11,2% - 15,5-15,5% % - 13,3% 17,0 % -17,0% -28,0% Anwendung aller Speichermassen 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 8

9 Optimierung Steigerung g Eigenverbrauch Betrieb stromintensiver Elektrogeräte und Wärmepumpe zeitgleich mit dem regenerativen PV-Stromertrag Nutzung aller verfügbaren thermischen Speicherkapazitäten Gezielte Steuerung der Wärmepumpe Umsetzung von Regelstrategien zur Erhöhung der Laufzeit der Wärmepumpe Erhöhung der Speichertemperatur Erhöhung der Oberflächen- und Vorlauftemperatur der FBH Einbindung von zwei Blei-Batterien Der Nutzerkomfort wird / darf nicht eingeschränkt werden! 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 9

10 Jahresstrombilanz EE und PE P Endenerg gie - Strom mmenge [ 7,3 MWh 21,5 MWh 4,8 MWh 14,7 MWh 1,6 MWh 4,6 MWh 4,7 MWh 14,6 MWh rimärener rgie - Strom mmenge [ kwh/a] [kwh/a] 18% 32% 33% 48% 30% 34% 30% 43% 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 10

11 Kumulierte Erträge und Verbräuche kwh/kwp kwh/kwp kwh/kwp kwh/kwp 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 11

12 Jahres - Stromverbrauch Konditionierung: 37% 11% 2% 1/3 24% 12% 13% 6% 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 12

13 Wärmebilanz 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 13

14 Wöchentl. Arbeitszahl der Wärmepumpe p 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 14

15 Komfort Wohn- und Essbereich Winter 2014 ( Feb.) Sommer 2014 ( Aug.) Winter 2015 (23. Jan Feb.) Übergang 2015 ( Mai) 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 15

16 Fazit Plus-Energie-Gebäude = wichtiger Baustein für unsere zukünftige Energieversorgung mit erneuerbaren Energien Hohe Eigenstromnutzung = zukunftsweisende Projekte Shlü Schlüsselrolle: l ll PV + Wärmepumpe + NTS NT- Systeme Umsetzung von thermischen Speichern zur Steigerung g des Eigenstromnutzungsanteils essenziell Ausbau von Pufferspeichervolumen Nutzung thermischer Gebäudemasse 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 16

17 EnergiePLUS Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequellen Relevante Planungsaspekte der Architektur, der Energieversorgung, des Nutzerkomfort und der Gebäudeeinrichtungen Realisierte Beispiele für Wohn- und Nicht- Wohngebäude, städtische Quartiere sowie Potenziale für eine globale Anwendung In Deutsch und Englisch verfügbar Über amazon.de oder das IGS zu beziehen 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 17

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 14. Juli 2015 Dipl.-Ing. F. Bockelmann Plus-Energie-Gebäude Berghalde Vier Jahre Betriebserfahrung und Betriebsoptimierung Seite 18