Heizen mit Solarstrom. Erfahrungen aus dem Projekthaus Ulm

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1 Heizen mit Solarstrom Erfahrungen aus dem Projekthaus Ulm

2 Agenda Projekthaus Ulm Kosten Steuerbarkeit von Wärmepumpen Messdaten aus dem Alltag Zusammenfassung und Ausblick Ingenieurbüro Holger Ruf 2

3 Projekthaus Ulm Baujahr 2013, KfW-70 Standard PV-Anlage (9 kw, Neigung 15, Ausrichtung 195 ) Luftwärmepumpe mit Direktkondensation Pellet-Heizung Thermischer Schichtspeicher Lüftung mit Wärme- und Feuchterückgewinnung Regenwassernutzungsanlage Smart Meter (Haus, PV, Batterie, WP) Hausautomation incl. KNX-Bus- System Batteriespeicher 4 kwh, 1,5 kw SPS-basierte Datenerfassung Ingenieurbüro Holger Ruf 3

4 Untersuchung der Gestehungskosten Simulierte Heizsysteme über 20 Jahre Luft-Wärmepumpe Pelletheizung Gasheizung Ölheizung Luft-Wärmepumpe mit anteiligem PV-Strom Luft-Wärmepumpe mit anteiligem PV-Strom in Kombination mit Pelletofen Energiekosten elektrischen Strom 0,12 /kwh (3,0 %/Jahr) Gestehungskosten PV-Anlage 0,12 /kwh Pellets 0,045 /kwh Wärme (3,0 %/Jahr) Erdgas 0,044 /kwh Wärme (3,1 %/Jahr) Heizöl 0,061 kwh Wärme (4,8 %/Jahr) Ingenieurbüro Holger Ruf 4

5 Brennstoffkosten Ingenieurbüro Holger Ruf 5

6 Gestehungskosten Ingenieurbüro Holger Ruf 6

7 Sensibilität Gestehungskosten Ingenieurbüro Holger Ruf 7

8 Steuerbarkeit von Wärmepumpen Wärmepumpe Smart Grid Ready Anlaufsperre Normalbetrieb Anlaufempfehlung Anlaufbefehl Meist über potentialfreie Kontakte Anbindbarkeit an Kommunikationsbus KNX, EE-Bus o.ä. Derzeit selten Soll zukünftig verstärkt eingebaut möglich sein Ingenieurbüro Holger Ruf 8

9 Steuerbarkeit von Wärmepumpen PV-Wechselrichter Eingeschränkt möglich PV-Monitoring Möglich vorgefertigte, starre Regel und Möglichkeiten, gewisse Einschränkungen Smart Home Teuer, weil Smart Home Technologie notwendig Volle Flexibilität Smart Meter Derzeit in Forschung/Entwicklung Netzdienlicher Betrieb / Flexibilität / Marktteilnahme Regelungsstrategie (extern vs. intern)? Ingenieurbüro Holger Ruf 9

10 Blick in die Messdaten Geringe PV Leistung Außen Kalt Mehrere WP Starts Höhere PV Leistung Einmal-Ladung durch WP Außen immer noch noch kälter Takten der WP Pellet-Ofen Einsatz Ingenieurbüro Holger Ruf 10

11 Bivalenzbetrieb Wärmepumpe & Pellets PV-Anlage (blau) Wärmepumpe (grün) Temperatur Ausgang Pufferspeichers (rot) Takten der Wärmepumpe Bei Außentemp. <2 C Pelletofen anstelle Wärmepumpe Ingenieurbüro Holger Ruf 11

12 Einmal-Ladung Pufferspeicher Lokale Übschussnutzung der PV-Leistung (blau) Längere Laufzeit der Wärmepumpe (grün) Erhöhte Temperatur im Pufferspeichers (rot) Längere Laufzeit PV Erträge antizyklisch zu Heizbedarf Weniger effizienter Wärmepumpenbetrieb Ingenieurbüro Holger Ruf 12

13 Kennzahlen 2016 Heizwärmebedarf kwh 56 kwh/m²a 50 % Wärmepumpe Wärmepumpe Jahresarbeitszahl 2,7 (incl. Warmwasser) 35 % des gesamten Stromverbrauchs 40 % aus PV gedeckt 4 % Steuerung Kosten in Deutschland Gesamt, ohne PV 932,17 Gesamt, mit PV 718,07 Einsparung 214,10 1,8 t CO2 Emission Gas: 61,8 t Öl: 82,4 t Ingenieurbüro Holger Ruf 13

14 Sicht des Netzbetreibers: Projekthaus am Hausanschlusspunkt Ingenieurbüro Holger Ruf 14

15 Erfahrungen nach 2 Jahren: Fragen an den Bauherren Warum dieses Konzept? Genutzter Anteil an erneuerbaren Energie maximieren Hohe Autarkie PV bietet vielfältigere Energie Warum keine solarthermische Anlage? Unterschiedliche Vorlauftemperaturen Systemmix aus Sicht des Planers nicht sinnvoll Was würde heute anders gemacht? Batterie erst bei bewiesener Wirtschaftlichkeit beschaffen Ingenieurbüro Holger Ruf 15

16 Zusammenfassung Ökologische und ökonomische Lösung Zusätzlicher Pelletofen erhöht die Kosten, bietet aber Komfort und Redundanz Z.T. deutliche Unterschiede zwischen Theorie und Praxis Prospekte, Datenblätter, Simulationen Reale Messungen Fehlende Standards zwischen PV und Wärmepumpe Gebäude werden elektrisch immer flexibler, Batterie sind ein weiterer Freiheitsgrad Ingenieurbüro Holger Ruf 16

17 Ausblick Projekt geht in die Verlängerung Ab Juli 2017 Neue Experimente Neue Analysen Öffentliche und frei zugängliche Informationsund Schulungsunterlagen Weitere Optimierungen, z.b. Vorhersage Lösungen für Bestandsgebäude Ingenieurbüro Holger Ruf 17

18 Noch Fragen? Ingenieurbüro Holger Ruf Dr.-Ing. Holger Ruf Dornstadter Straße Ulm Telefon: Ingenieurbüro Holger Ruf 18