Eigenverbrauchsoptimierung mit Wärmepumpen

Transkript

1 Eigenverbrauchsoptimierung mit Wärmepumpen Prof. Dr. D. Zogg AG Fachhochschule Nordwestschweiz

2 Potential und Kosten thermische und elektrische Speicherung für Einfamilienhaus Massivbau 2

3 Potential und Kosten thermische und elektrische Speicherung für Mehrfamilienhaus 2-3 Wohneinheiten 3

4 Kosteneinsparpotential für EFH geschätzt. Gerät Wärmepumpe Heizen Wärmepumpe Warmwasser Elektroeinsatz Warmwasser Potential kwh/tag elektrisch Einsparung CHF/Tag bei 10 Rp/kWh Einsparung CHF/Jahr (200 Tage) (300 Tage) Effizienz sehr gut (COP 4) gut (COP 3) 6 60 keine keine schlecht (COP 1) Elektromobil (200 Tage) Waschmaschine (100 Tage) gut (80%) gut (A+) 4

5 Thermische Speicherung über Wärmepumpe PV = Photovoltaik WP = Wärmepumpe BWW = Brauchwarmwasser-Speicher SP = Puffer-Speicher Heizung WA = Wärmeabgabesystem (Fussbodenheizung, Radiator) 1. Stufe: nur Speicheranhebung (BWW, SP) 2. Stufe: inkl. Anhebung Wärmeabgabesystem (WA) geht nur mit Raumtemperaturüberwachung! 5

6 1. Standard-Wärmepumpe mit EW-Sperreingang mit Raumtemperaturüberwachung Preis Produktion PV Betrieb WP Tagesverlauf T Raum- Fühler EW Sperre SP WP Wärmepumpe bei Sonnenschein und tiefen Tarifen freigeben, sonst sperren Zusätzlicher Raumfühler für Komfortüberwachung Eigenverbrauch erhöht bei gleichbleibender Effizienz Takten der Wärmepumpe reduziert 6

7 2a. Wärmepumpe mit PV-Eingang oder SG-Ready ohne Raumtemperaturüberwachung (heutige Standardlösung) Preis Produktion PV Betrieb WP Tagesverlauf EW Sperre PV-Eingang SP WP Forcierter Betrieb bei Sonnenschein auf höherem Temperaturniveau Meistens nur Temperatur in technischen Speichern erhöht Eigenverbrauch erhöht bei abnehmender Effizienz 7

8 2b. Wärmepumpe mit PV-Eingang oder SG-Ready mit Raumtemperaturüberwachung Preis Produktion PV Betrieb WP Tagesverlauf T Raum- Fühler EW Sperre PV-Eingang SP WP Forcierter Betrieb bei Sonnenschein auf höherem Temperaturniveau Reduktion der Temperatur in Hochtarifzeiten Zusätzlicher Raumfühler für Komfortüberwachung Eigenverbrauch erhöht bei leicht abnehmender Effizienz 8

9 SG-Ready 1.0 gesperrt frei Wunsch Zwang Quelle: BWP Bundesverband Wärmepumpe DE,

10 3. Leistungsvariable Wärmepumpe mit intelligenter Kommunikation Preis Produktion PV Betrieb WP Tagesverlauf T Raum- Fühler SP WP Variable Anhebung/Absenkung der Temperaturniveaus Für leistungsgeregelte Wärmepumpen optimal Zusätzlicher Raumfühler für Komfortüberwachung Eigenverbrauch erhöht, Effizienz erhöht (bedarfsgerecht) 10

11 Ansteuerung von leistungsgeregelten L/W Wärmepumpen von Stiebel Eltron Eigenverbrauchsmanager MODBUS TCP ISG Variable Beeinflussung der Sollwerte: BWW, Puffer, Gebäude WPL15/25 11

12 Hydraulikschema mit Beeinflussung der Sollwerte WPL25 mit Kombispeicher Komfort HK1, HK2, BWW HK2 BWW HK1 12

13 Ansteuerung von leistungsgeregelten S/W Wärmepumpen von CTA MODBUS TCP MODBUS TCP Variable Beeinflussung der Sollwerte: BWW, Puffer, Gebäude, Drehzahl (BWW) Inverta TWW Inverta Economy 13

14 Ansteuerung von leistungsgeregelten S/W Wärmepumpen von CTA Komfort Puffer, TWW, HK1 HK1 TWW Puffer n Drehzahl n im TWW-Modus 14

15 Installation für Einfamilienhaus (vereinfacht) Haushaltgeräte Photovoltaikanlage Raumfühler = Eigenverbrauchsmanager Batterie (optional) E-Mobil Wärmepumpe Brauchwarmwassererwärmer 15

16 Installation für Mehrfamilienhaus (vereinfacht) = Haushalt 1 Haushalt 2 Haushalt... Haushalt n 16

17 Installation für MFH und Areale mit KNX 17

18 Simulationen aus BFE-Projekt OPTEG ( ) Regelungstechnisch optimiert (SG-Ready) 10. Februar PV WP HH 8. März 5. Juni 13. Oktober SFH45 = 45 kwh/m 2 a, PV-Anlage 3.5 kwp, WP 2 kwel, Wetterdaten ZH, Quelle: A. Leuppi

19 Simulationsresultate zusammengefasst manuell automatisch CHF SFH45 = 45 kwh/m 2 a, PV-Anlage 15 kwp, WP 2 kwel, Tarif 25/17/7 Rp/kWh Nur Wärmepumpe und Brauchwarmwasser-Erwärmung, STASCH 6

20 Jahresarbeitszahl vs. Eigenverbrauchsgrad SFH45 SFH15 SFH100 JAZ = Jahresarbeitszahl Wärmepumpe inkl. Brauchwarmwasser, 15 kwp PV-Anlage

21 Jahreskosten/-einsparungen vs. Autarkie SFH100 SFH45 SFH15 Kosten = Bezug Einspeisung + Zählermiete, Tarif 25/17/7 Rp/kWh, 9 CHF/Monat

22 Eigenverbrauchsoptimierung eines EFH in Remigen AG

23 Eigenverbrauchsoptimierung eines EFH in Remigen AG Whirlpool Wärmepumpe Warmwasser Elektromobil 2 laden Waschmaschine

24 Eigenverbrauchsoptimierung eines EFH in Remigen AG Whirlpool Wärmepumpe Heizen Elektromobil 1 laden

25 Eigenverbrauchsoptimierung eines EFH in Remigen AG

26 Eigenverbrauchsoptimierung eines EFH in Remigen AG

27 Arento AG, Wetzikon Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) PV Dach, Fassaden, Balkone 10 Wohnungen 1 Wärmepumpe, 1 Boiler 4 Emobil-Ladestationen 30 Haushaltgeräte 3 Akkus

28 Arento AG, Wetzikon

29 Arento AG, Wetzikon

30 Arento AG, Wetzikon

31 MFH mit 10 Wohnungen, Wetzikon (Auswertung)

32 Areal-Überbaung Möriken-Wildegg Minergie-P-Eco Standard 4 PV-Anlagen 160 kwp Dach + Fassaden 4 Wärmepumpen Stiebel Eltron mit Natural Cooling BWW-Speicher Faktor 2 vergrössert, Puffer-Speicher Originalgrösse ab 8 Elektromobil-Ladestationen ca. 100 Haushaltgeräte gesteuert kontrollierte Lüftung Setz Architektur AG, AG 32

33 Areal-Überbaung Möriken-Wildegg (Ende Aug. 18) 33

34 Netztopologie mit verteilter Intelligenz 34

35 Lokale Strombörse mit automatischer Kostenoptimierung Variabler Preis Automatischer Betrieb der Geräte bei tiefen Preisen Anreiz für Bewohner zum Eigenverbrauch Reduktion der Netzbelastung / Anschlussleistung 35

36 Thermomanagement Netz Heizen Sonne Kühlen Heizen Warmwassser Beeinflussung der Raumtemperatur über KNX-Integration

37 Möriken-Wildegg, KNX-Installation

38 Wo führt die Zukunft hin?