Technologien des Solaraktivhauses G e o r g D a s c h

Transkript

1 S o n n e n h a u s I n s t i t u t e.v. Technologien des Solaraktivhauses G e o r g D a s c h D ipl. - I n g. ( FH ) A r c h i t e k t A ugsburgerstr Straubing Tel / Fax / i n f s o n n e n h a u s

2 Niedrigenergiehaus Minimalenergiehaus 3 Literhaus Passivhaus Plusenergiehaus Minergiehaus Klimahaus Nullemissionshaus Solarhaus 50+ Sonnenhaus

3 Das Sonnenhaus des Sokrates v Christus Entstanden vor 2400 Jahren

4 Sonnenhaus des Massachusetts Institute of Technology MIT

5 Sonnenhaus Gut gedämmtes Gebäude mit optimierter aktiver und passiver Sonnenenergienutzung Dämmstandard: ENEV 2009 minus 30 % - H T < 0,28 W/m2K Niedrigenergiehaus QH = kwh/m 2 Jahr Primärenergiebedarf < 15 kwh / m 2 Jahr Solarer Deckungsgrad Hz + WW > 50 %

6 Lorenz5

7

8 S C H E M A Z E I C H N U N G Solarspeicher Lorenz

9 Primärenergieverbrauch 10 Lorenz1 kwh / m² a

10 Heizen mit Strom und elektrischen Wärmepumpen?? Strom kommt aus der Dose A saubere Sach?

11 Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e.v.

12 Energieflussdiagramm der Wärmepumpe Abwärme Kraftwerk Verteilverluste Bereitstellungsverluste des Brennstoffs Umgebungswärme Erdwärme Grundwasserwärme Primärenergie ins Kraftwerk Elektrische Antriebsenergie Niedertemperaturwärme ins Heizsystem

13 Lastprofile Strom und Heizung private Haushalte Quelle: Dissertation Dr. Ing Andreas Lange Otto von Guericke Universität Magdeburg

14

15 Stadtwerke München

16 Stadtwerke München Stromverbrauch in München im Sommer niedriger als im Winter

17 Warum kann man mit Sonnenstrom schwer heizen?? - Angebot und Nachfrage decken sich nicht, - weil man Strom nur teuer speichern kann, - Wärme ist speicherbar.

18 Solarthermie als Wärmepumpe kwh Solarthermie Anlage 100kWh Elektrische Wärmepumpe 3-4 kwh Nutzenergie pro 1 kwh Strom ~ 4 kwh Primärenergie

19 SONNENENERGIE FÜR WÄRME IM HAUS

20 Nullenergiehaus mit Jährlich steigenden Heizkosten Photon 4/2005

21 Effiziente Balance zwischen Solarthermie und Photovoltaik

22 Effiziente Balance Solarthermie und Photovoltaik m² Dachfläche - 12 m² für Dachflächenfenster m² Solaraktivfläche Variante 1 60 m² Thermie PV 5,32 kwpeak Variante 2 42 m² Thermie PV 8,20 kwpeak Variante 3 0 m² Thermie PV 13,49 kwpeak

23 Effiziente Balance Solarthermie und Photovoltaik m² Dachfläche - 10 m² für Dachflächenfenster m² Solaraktivfläche Variante 1 60 m² Thermie PV 5,32 kwpeak Variante 2 42 m² Thermie PV 8,20 kwpeak Variante 3 0 m² Thermie PV 13,49 kwpeak

24 Monatsbilanzen Strom und Wärme Variante 42 m² Thermie und 8,2 kwpeak WP Monate Heizwärme- Bedarf Warm- Wasser Nutzenergie Solare Deckung Nachheizbedarf Strombedarf Wärmepumpe Monatsertrag PV/kWp kwpeak Leistung Solare Deckung PV Haushalts Strom incl.anlagen Monatsbilanz PV kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat 8,20 kwh/monat kwh bei 8,2 kwp Januar , , % Februar , , % März , , % April , % Mai , % Juni , % Juli , % August , % September , % Oktober , , % November , , % Dezember , , % Jahressummen ,00% , % Stromüberschuss 8679 Stromdefizit Winter ohne Haushaltsstrom 1801 Stromdefizit Winter mit Haushaltsstrom -2159

25 Variante 00 m² Thermie und 13,49 kwpeak WP Monate Heizwärme- Bedarf Warm- Wasser Nutzenergie Solare Deckung Nachheizbedarf Strombedarf Wärmepumpe Monatsertrag PV/kWp kwpeak Leistung Solare Deckung PV Haushalts Strom Monatsbilanz PV kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat kwh/monat 13,49 kwh/monat kwh bei 13,5kWp Januar , % Februar , % März , % April , Mai , Juni , Juli , August , September , Oktober , % November , % Dezember , % Jahressummen , % Stromüberschuss 8038 Stromdefizit Winter ohne Haushaltsstrom Stromdefizit Winter mit Haushaltsstrom -5631

26 Effiziente Balance Solarthermie und Photovoltaik Variante 1 60 m² Thermie PV 5,32 kwpeak Pelletsheizung 7709 kwh / Jahr Strombilanz Winter Heizung 1169 kwh Jahresbilanz Strom Incl. Haushalt kwh Variante 2 42 m² Thermie PV 8,20 kwpeak Pelletsheizung 8520 kwh / Jahr Strombilanz Winter Heizung 1801 kwh Jahresbilanz Strom Incl. Haushalt 759 kwh Variante 3 0 m² Thermie PV 13,49 kwpeak Wärmepumpe kwh / Jahr 6240 kwh Str. / J Stromdefizit Winter Heizung kwh Jahresbilanz Strom Incl. Haushalt 118 kwh Jahresarbeitszahl Wärmepumpe 3

27 Monatsbilanz Strom incl. Heizung und Haushaltsstrom rot 42 m² Thermie 8,2 kwp und Pelletsheizung blau 0 m² Thermie 13,2 kwp und Wärmepumpenheizung Jahresbilanz rot Stromplus 759 kwh kwh Pellets Winter Stromsaldo kwh Jahresbilanz blau Stromplus 118 kwh Winter Stromsaldo kwh Differenz 3472 kwh

28 Studie Effiziente Balance zwischen Dämmung und Solarthermie

29 Untersuchte Effizienzhäuser sind reale Projekte Gebäudetyp Einfamilienhaus (EFH) Doppelhaushälfte (DHH) Mehrfamilienhaus (MFH) (12 Wohneinheiten) Standort Niederbergkirchen Denkendorf Laufen Nutz- / Wohnfläche ca. 210 m 2 / 135 m 2 ca. 240 m 2 ca m 2 / m 2 Baujahr

30 Berechnung verschiedener Gebäudevarianten

31 Ergebnisse EFH Primärenergiebedarf 90 Primärenergiebedarf in kwh pro Quadratmeter und Jahr Primärenergiefaktoren Gas 1,1 ; Strom 2,6 ; Biomasse 0,2 Erläuterung: KfW-EH = KfW-Effizienzhaus, PH = Passivhaus, PHH = Passivhaushülle Passivhaus-Varianten mit Lüftungsanlage Orange Linie: Primärenergiebedarf des KfW-Effizienzhaus 70 Pellet Solar 60

32 Ergebnisse Wirtschaftlichkeit EFH Mehrinvestition und Einsparung von Energiekosten Energiekosteneinsparung /a Annuität*) /a effektive jährliche Mehrkosten /a Erläuterung: KfW-EH = KfW-Effizienzhaus, PH = Passivhaus, PHH = Passivhaushülle Passivhaus-Varianten mit Lüftungsanlage Orange Linie: effektive jährliche Mehrkosten des KfW-Effizienzhaus 70 Pellet-Solar60

33 Wirtschaftlichkeit Mehrkosten und Einsparung von Energiekosten Annuitätenberechnung Kreditlaufzeit 20 Jahre, Kollektoranlage Lebensdauer > 30 Jahre Die Mehrkosten übersteigen bei allen Varianten die jährliche Einsparung an Energiekosten, keine Variante ist wirtschaftlich Effizienzhäuser KfW-EH mit einer Heizung mit hohem solaren Deckungsgrad (SD 60%) weisen deutlich geringere effektive jährliche Mehrkosten auf, als die Gebäudevarianten mit sehr weit optimierter Gebäudehülle (Passivhausvarianten) Fazit: Mehr Solar ist günstiger als Mehr Dämmung

34 Ergebnisse EFH CO2-Emissionen 14 CO2-Emissionen bezogen auf die Nutzfläche (kg / qm*a) ,5 kg/qm 10,5 kg/qm 4,0 kg/qm 2,3 kg/qm 8,8 kg/qm 7,8 kg/qm 3,2 kg/qm 2,0 kg/qm 5,6 kg/qm 3,0 kg/qm 2,5 kg/qm Erläuterung: KfW-EH = KfW-Effizienzhaus, PH = Passivhaus, PHH = Passivhaushülle Passivhaus-Varianten mit Lüftungsanlage

35 Ergebnisse EFH CO2-Vermeidungskosten Preissteigerung 4 % und 8% kg CO2 *a CO2-Einsparung pro Jahr /t CO2 Vermeidungskosten - Preissteigerung 4 % kg CO2 *a CO2-Vermeidungskosten - Preissteigerung 8% /t kg CO2 *a /t kg CO2 *a /t kg CO2 *a /t kg CO2 *a 0 /t Erläuterung: KfW-EH = KfW-Effizienzhaus, PH = Passivhaus, PHH = Passivhaushülle Passivhaus-Varianten mit Lüftungsanlage

36 Ergebnisse CO2-Vermeidungskosten Die höchste CO2-Vermeidung weisen Effizienzgebäude auf, die über eine Heizung mit hohem solarem Deckungsgrad verfügen Die höchsten CO2-Vermeidungskosten liegen bei der Gebäudevariante Effizienzhaus70 mit optimierter Gebäudehülle+Gasheizung und dem Passivhaus mit der Heizungsvariante Gas+Solar Die Effizienzhäuser mit hohem solaren Deckungsgrad schneiden mit deutlich geringeren CO2-Vermeidungskosten ab, als Gebäudevariante mit sehr weit optimierter Gebäudehülle (Passivhaus+GasSolar, Passivhaus+PelletSolar und Passivhaus+PelletSolar60); die Ursache liegt in den hohen Kosten der weiteren Optimierung der Gebäudehülle (abnehmender Grenzwertnutzen) Mehr Solarthermie ist günstiger als Mehr Dämmung Das KfW-Effizienzhaus70 mit der Heizungsvariante Pellet+Solar60 besitzt CO2- Vermeidungskosten von 668 pro t CO2. Dieses Gebäude weist um den Faktor 1,9 niedrigere Vermeidungskosten auf, als die Gebäudevariante Passivhaus mit Heizung Pellet-Solar bei einer höheren CO2-Einsparung Fazit: Effizienzhäuser, die eine Heizung mit hohem solaren Deckungsgrad besitzen, weisen wesentlich geringere CO2-Vermeidungskosten auf, als Gebäude mit sehr gut optimierter Gebäudehülle (Passivhausvarianten) BSW-Solar

37 Primärenergieverbrauch 12 kwh / m² a Incl. Haushaltsstrom 42 kwh / m² a

38 Sonnenhaus solare Deckung 100 % thermisch und elektrisch Q P = 6 kwh / m² a PE gesamt = 28 kwh / m² a

39

40 NPH4

41 NPH1 Sonnenhaus Büro u. Ausstellungsgebäude solare Deckung Thermisch > 300 % Elektrisch > 100 % Q P = 10 kwh / m² a PE ges = 55 kwh / m² a Passivhausstandard

42 Primärenergieverbrauch 10 kwh / m² a Diergart1 Incl. Haushaltsstrom 37 kwh / m² a

43 4 Wohneinheiten Primärenergiebedarf 8 kwh / m² a

44

45 VOM (K)ALTBAU ZUM SONNENHAUS

46 Altbau mit Anbau

47

48 I N S T A L L A T I O N

49

50 E I N B A U

51 Sonnenhaus Altbau Dasch1 Primärenergieverbrauch 15 kwh / m² a Incl. Haushaltsstrom 65 kwh / m² a

52 Altbausolarisierung Dirschedl Vom (K)Altbau zum Sonnenhaus 2 Wohnungen Baujahr 1980 Ziegelmassivbau Umbauter Raum 1484 m3 Wohnfläche 280 m2 Ölzentralheizung Brennstoffbedarf l Heizöl / Jahr

53 Aufdoppelung Dach Luftdichtung mit OSB-Platten und Klebebänder

54 Kollektormontage

55

56

57 Kellergeschweißter Solarspeicher Maßanfertigung

58

59

60 Energieverbrauch Altbau Dirschedl Endenergie: Strom 450 kwh/jahr Holz 1400 kg 5880 kwh/jahr Ölverbrauch 700 l 7000 kwh/jahr Primärenergie / m² Jahr 21,5 kwh/m² Jahr

61

62

63

64

65

66 Ortgang Dach Wand

67

68 Schablone für Speichereinbringung

69

70

71

72