Der Eigenverbrauchsmanager

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1 Der Eigenverbrauchsmanager Unabhängigkeit steigern und Stromkosten senken Nutzen Sie den Strom Ihrer Photovoltaikanlage, um Ihre Wärmepumpe, Brauchwarmwasserspeicher und das Elektromobil (oder Plug In Hybrid) mit Sonnenenergie zu betreiben. Der Eigenverbrauchsmanager hilft Ihnen, den Betrieb der Geräte optimal auf die Produktion der Photovoltaikanlage abzustimmen. Sobald genügend Sonne vorhanden ist, werden die Geräte eingeschaltet. Über eine komfortable Benutzeroberfläche im Wohnzimmer können Sie den Verbrauch aller Geräte verfolgen und haben jederzeit die volle Kontrolle über Ihr eigenes kleines Stromnetz zu Hause , D. Zogg

2 Alle Vorteile auf einen Blick Wir liefern Ihnen eine vollständig installierte und betriebsbereite Gesamtlösung, welche auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist. Eine nachträgliche Installation (Retrofit) ist einfach möglich. Damit haben Sie folgende Vorteile: Verdoppelung des Eigenverbrauchs* durch intelligente Regelungstechnik Ihre Geräte können bis zu 100% mit Solarstrom vom eigenen Dach betrieben werden Sie werden unabhängiger vom Stromnetz und erhöhen Ihre Autarkie** Vollständige Nutzung des Gebäudes als thermischer Speicher Jederzeit hoher Komfort dank integrierter Raumtemperaturüberwachung Gezielte Einsparung von Stromkosten mit der integrierten Strombörse Einsparung von Energie durch gezielte Regelung Aufzeichnung der Produktions und Verbrauchsdaten inkl. Statistik Interaktive Benutzerschnittstelle im Wohnzimmer Vollständige Kontrolle durch den Benutzer Vollständiger Datenschutz, da keine Daten nach aussen gelangen * Als Eigenverbrauch ist derjenige Anteil der lokal produzierten Energie zu verstehen, welcher gleichzeitig selbst verbraucht wird. ** Unter Autarkie versteht man die Unabhängigkeit vom externen Stromnetz. Es ist der Anteil des Eigenverbrauchs am gesamten Verbrauch (inkl. Netzbezug).

3 Kosteneinsparung durch Eigenverbrauch Ohne Eigenverbrauchsmanager sind Bezug und Einspeisung beliebig zeitlich verschoben: Für die Einspeisung ist Ihnen gesetzlich nur der Energiepreis (Beispiel 10 Rp/kWh) garantiert. Beim Bezug bezahlen Sie den Energiepreis plus Netznutzung und Abgaben (Beispiel 25 Rp/kWh). Damit verlieren Sie bei zeitlich verschobenem Betrieb 15 Rp/kWh. Mit dem Eigenverbrauchsmanager wird der Bezug zeitlich auf die lokale Produktion abgestimmt: Durch die zeitliche Abstimmung von Produktion und Verbrauch können Sie Ihre Geräte zu tieferen Tarifen betreiben. Im Beispiel sparen Sie 15 Rp/kWh durch den Eigenverbrauch.

4 Steigerung des Eigenverbrauchs und der Autarkie Im Rahmen des laufenden Projektes "Regelstrategien für die Optimierung des Eigenverbrauchs in Gebäuden" des Bundesamtes für Energie wurden Regelkonzepte zur Steigerung des Eigenverbrauchs in Simulationen entwickelt und überprüft. Die besten Regelkonzepte wurden nun im Eigenverbrauchsmanager für den Betrieb mit realer Hardware weiterentwickelt und umgesetzt. Mit dem Eigenverbrauchsmanager kann die Eigenverbrauchsquote verdoppelt werden! Das Steigerungspotential ist auch doppelt so hoch wie bei einer manuellen Optimierung über Zeitschaltuhren und wesentlich komfortabler! Auch der Autarkiegrad kann je nach Gebäude fast verdoppelt werden! Obige Resultate stammen aus Jahressimulationen mit Wetterdaten aus Zürich für 3 definierte Gebäudetypen (SFH15 = Minergie P, SFH45 = Neubau nach MuKEn, SFH100 = sanierter Altbau). Es wurden nur Wärmepumpen und Brauchwarmwasser betrachtet. Mit Elektromobilen wäre die Eigenverbrauchsquote noch höher.

5 Benutzeroberfläche Übersicht In der Übersicht sehen Sie auf einen Blick die momentane Produktion und den Verbrauch aller Geräte als elektrische Leistung (kw). Die täglichen Energiewerte (kwh) und Energiekosten bzw. Einsparungen (CHF) werden angezeigt. Die "Energiesäulen" in der Mitte zeigen die aktuellen Werte für den Autarkiegrad (%), die Leistungsbilanz (Netzbezug oder Einspeisung) und die Eigenverbrauchsquote (%) an. Wir passen die Benutzeroberfläche an die Komponenten in Ihrem Haus an. Individuelle Bedürfnisse können damit berücksichtigt werden.

6 Benutzeroberfläche Leistung und Energie Sie sehen Produktion und Verbrauch aller Geräte im zeitlichen Verlauf. Damit können Sie den Betrieb Ihrer Geräte genau überwachen. Zudem haben Sie eine tägliche Statistik mit den Kennzahlen zum Eigenverbrauch, Autarkiegrad sowie den Energiewerten (kwh) und Kosten (CHF). Die Daten werden geloggt, so dass sie später z.b. mit MS Excel ausgewertet werden können.

7 Eigenverbrauchsoptimierung über Deckungsgrad Im Automatik Betrieb mit Eigenverbrauchs Optimierung lässt die Software die Geräte dann laufen, wenn die Photovoltaik Anlage Strom liefert. Für jedes Gerät kann vorgegeben werden, ab welchem solaren Deckungsgrad (%) es betrieben werden soll. Die Software macht Ihnen aufgrund eines adaptiven Algorithmus einen sinnvollen Vorschlag, welchen Sie beeinflussen können (Schieberegler links). Wenn Sie einen Deckungsgrad von 100% wählen, betreiben Sie das Gerät vollständig mit Solarstrom! Damit Sie auch an einem kalten Wintertag ohne solare Produktion immer schön warm haben, können Sie den gewünschten Raumtemperaturbereich einstellen (Schieberegler in der Mitte). Die Raumtemperatur wird ständig mit einem Raumfühler gemessen und überwacht.

8 Kostenoptimierung über lokale Strombörse Als wesentliche Innovation wird der aktuelle Strompreis laufend aus dem externen Tarif und dem Anteil lokaler Produktion berechnet. Somit entsteht über den Tagesverlauf ein variabler Preis, welcher für die Kostenoptimierung benutzt wird. Im Automatik Betrieb mit Preis Optimierung minimiert die Software die Stromkosten. Das funktioniert prinzipiell wie an der Aktien oder Strombörse: Sie kaufen unterhalb einer gewissen Preisgrenze. Für jedes Gerät kann eine Preisgrenze vorgegeben werden. Auch hier macht die Software einen sinnvollen Vorschlag, welchen Sie beeinflussen können (Schieberegler links). Das Gerät wird nur beim Unterschreiten dieser Grenze eingeschaltet. Um den Komfort jederzeit einzuhalten, können Sie den gewünschten Raumtemperaturbereich einstellen (Schieberegler in der Mitte). Selbstverständlich ist die Software damit auch bestens gerüstet für ein zukünftiges SmartGrid mit variablen (externen) Tarifen.

9 Einfache Installation Eine nachträgliche Installation ist sehr einfach und braucht keine zusätzliche Verdrahtung für die Datenkommunikation. Die Produzenten und Verbraucher erhalten Zähler, mit welchem die aktuelle Leistung und der Energieverbrauch laufend gemessen werden. Bei den Verbrauchern wird zwischen schaltbaren und nicht schaltbaren Verbrauchern unterschieden. In obigem Beispiel werden Elektromobil, Wärmepumpe und Brauchwarmwassererwärmer über Relais geschaltet. Die übrigen Haushaltgeräte werden aus Komfortgründen nicht geschaltet, können aber auf Benutzerwunsch ebenfalls integriert werden. Die Eltako Zähler und Relais (im Bild oben blau) werden im Elektroverteilschrank durch den Elektro Fachmann installiert. Die Energiedaten werden über EnOcean Funktechnologie an die Zentraleinheit im Wohnzimmer gesendet. Dort werden Sie im Regler verarbeitet. Dank des Prinzips von "Energy Harvesting" hat die Installation einen minimalen Standby Verbrauch und der Funkverkehr ist auf ein absolutes Minimum beschränkt. Es gelangen keine Energiedaten nach aussen ans Elektrizitätswerk oder ins Internet*. Damit hat der Benutzer die volle Kontrolle und der Datenschutz ist vollständig gewährleistet. * nur auf ausdrücklichen Wunsch des Betreibers später nachrüstbar

10 Potential der thermischen Speicherung Die Wärmepumpe wird am Mittag statt am Abend betrieben. Damit wird die Last zeitlich auf die Produktion verschoben. Die Energie wird in Form von Wärme im Gebäude gespeichert (thermische Energie) und kann am Abend wieder zu Heizzwecken oder zum Duschen/Baden verwendet werden. Das Gebäude ist ein idealer thermischer Speicher. Die Energie kann sowohl in den vorhandenen Wasserspeichern für Heizung (SP) und Brauchwarmwasser (BWW) wie auch in der Gebäudehülle (WA) gespeichert werden. Die Pfeile im Bild oben stellen das Speicherpotential dar. Die Temperatur der Speicher werden beim Laden nach oben (rot) oder beim Entladen nach unten (blau) gefahren. Selbstverständlich können Sie den Eigenverbrauchsmanager auch ohne Wärmepumpe einsetzen. Sie müssen grössere elektrische Verbraucher haben, welche schaltbar sind. Ideal ist das Elektromobil. Es kommen auch Haushaltgeräte wie Waschmaschine und Tumbler in Frage. Prinzipiell gilt: Je grösser die Verbraucher, desto eher lohnt sich die Eigenverbrauchsoptimierung!

11 Kosten Folgend werden unverbindliche, grobe Schätzungen der Kosten angegeben für verschiedene Varianten, vollständig installiert und betriebsbereit. Der konkrete Fall wird individuell geplant und eine entsprechende Offerte erstellt. Minimal Steuerung von bis zu 4 Verbrauchern kleiner Leistung (Haushaltgeräte bis 2 kw). Zentrale Messung von Produktion und Bezug. Small PC mit Software installiert (ohne Bildschirm). Standard Steuerung von bis zu 4 Verbrauchern grosser Leistung (Boiler, Wärmepumpen Boiler, Elektromobile usw. über 2 kw). Zentrale Messung von Produktion und Bezug. Small PC mit Software installiert (ohne Bildschirm). Komfort Steuerung von mehreren Verbrauchern grosser Leistung (Boiler, Wärmepumpen, Elektromobile usw. über 2 kw). Individuelle Messung von mehreren Verbrauchergruppen. Komfortüberwachung über Raumfühler. Small PC mit Software installiert (ohne Bildschirm). Komponenten Minimal CHF Standard CHF Komfort CHF Hardware (Zähler, Relais, Small PC) Installation durch Elektro Fachmann (Richtpreis) Planung, Engineering, Software, Inbetriebnahme Summe (exkl. MWST) '000 3'500 Individuell Gerne gehen wir auf Ihre individuellen Wünsche ein und erstellen eine massgeschneiderte Lösung. Erweiterte Schnittstellen zu Geräten (z.b. SG Ready oder Bus Systeme) können implementiert werden. Eine Integration in übergeordnete Gebäudeautomations Systeme ist möglich. Die Planung kann auch durch externe Partner abgewickelt werden.

12 Amortisation Wie Sie aus folgender Tabelle entnehmen können, rechnet sich der Eigenverbrauchsmanager nach wenigen Jahren und Sie machen einen ansehnlichen Gewinn. Variante klein Variante mittel Variante gross Leistung PV Anlage 5 kwp 15 kwp 25 kwp Eigenverbrauchsmanager* 2'500 CHF 3'000 CHF 3'500 CHF Energieproduktion PV 5'000 kwh/jahr 15'000 kwh/jahr 25'000 kwh/jahr Eigenverbrauchsquote** 35% 70% 30% 60% 25% 50% ohne mit EM Eigenverbrauch ohne mit EM kwh/jahr kwh/jahr '500 kwh/jahr Tarifliche Einsparung 15 Rp/kWh 15 Rp/kWh 15 Rp/kWh durch Eigenverbrauch Kosteneinsparung ohne mit EM CHF/Jahr CHF/Jahr CHF/Jahr Kosteneinsparung durch 263 CHF/Jahr 675 CHF/Jahr 938 CHF/Jahr Eigenverbrauchsmanager Amortisationszeit*** 9.5 Jahre 4.4 Jahre 3.7 Jahre Betriebsdauer 20 Jahre 20 Jahre 20 Jahre Gewinn auf Betriebsdauer 2'750 CHF 10'500 CHF 15'250 CHF Gewinn pro Jahr 138 CHF/Jahr 525 CHF/Jahr 763 CHF/Jahr EM = Eigenverbrauchsmanager * grobe Kostenschätzung, variiert je nach Konfiguration, bei grösserer Anlage mehr Komponenten ** aus Simulationen, bei grösseren Anlagen Reduktion der Eigenverbrauchsquote *** ohne Zinsen Anfragen und Kontakt Zogg Energy Control Ein Spinoff der Fachhochschule Nordwestschweiz Prof. Dr. David Zogg Tel , david.zogg@fhnw.ch energy control.ch