Zero CarbO2n Village Dr. Robert Wimmer, Gruppe Angepasste Technologie an der TU Wien Fachtagung am 1. NÖ Klimaaktionstag Innovative Schritte zur Autarkie 5. Juni 2008, St. Pölten
Energieverbrauch weltweit Verdreifachung im 19. Jhdt. Verzwölffachung im 20. Jhdt. Verdoppelung bis 2050 (Prognose)
Gegenwärtige Energieversorgung Atomenergie und fossile Energieträger sind Auslaufmodelle Jedoch werden derzeit noch 10 Mio t Rohöl, 12,5 Mio t Kohle und 7,5 Milliarden m3 Erdgas pro Tag verbraucht.
Abhängigkeit von fossiler Energie *Excludes international marine bunkers and electricity trade. **Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc.
Steigende Energieverbräuche Energieverbrauchsprognose für Österreich in PJ 1600 1400 1158 1410 1376 1200 1000 800 600 400 200 0 2005 (ÖSTAT) 2020 (WIFO) 2020 (PRIMES)
Erneuerbare Energieträger Solarenergienutzung: Solarthermie Photovoltaik Biomasse (fest, flüssig, gasförmig) Biotreibstoffe
Windenergie
EU Ziel für Erneuerbare
Aktuelle Energiesparmaßnahmen Effizientere Technologien und Geräte einsetzen Verantwortungsvoller Umgang mit fossilen Energieträgern
Entwicklung radikaler Lösungen für den Klimaschutz Vollkommene Unabhängigkeit von nicht erneuerbaren Energieträgern Faktorielle Verringerung des Stromverbrauches Maximale Nutzung der Solarenergie
Wireless house Konzept für die Entwicklung energieautarker Gebäude In Kooperation mit: Arch. Werner Schmidt (Ch), Arch. Margaret Schwarz (It)
Netzanschluss - Zersiedelung und Urbanisierung erhöht Kosten für Netzausbau - Hohe Umwandlungsverluste Vorteile des Wireless House sind: Entfernte ländliche Regionen haben reduzierte Kosten für Stromnetz Keine Rechnung von EVU Unabhängigkeit vom Netz
Umwandlungsverluste
Versorgungsstrategien basierend auf elektrischer Energie Haushaltsgeräte meist elektrisch betrieben Plusenergiehaus benötigt Netzanschluss und/oder große Akkumulatoren Keine gute Marktchancen durch zu hohe Kosten, problematische Stoffe in Akkumulatoren (z.b. Blei) Ausnahme sind extrem entlegene Gebäude z.b. Berghütten
Verbraucherseitige Betrachtung Die meisten Haushaltsgeräte erzeugen Wärme mit elektrischer Energie Z.B. Herd, Backrohr, Kühlschrank,.
Welche Anforderungen stellt der Nutzer? Kochen Kühlen Heizen Warmwasser Licht Kommunikation (PC, Telefon, Mobiltelefon,...) Der Nutzer fragt nicht nach Elektrizität?
Durchschnittlicher Energieverbrauch eines Haushalts Energieanwendungen im Haushalt Energieverbrauch in einem durchschnittlichen Haushalt (kwh/a) Energieverbrauch in einem modernen Haushalt (kwh/a) gesamt elektrisch gesamt elektrisch Kchenherd 1000 1000 500 500 Backrohr 78 78 39 39 Waschmaschine 378 378 189 189 Trockner 528 528 264 264 Geschirrspler 456 456 228 228 Khlschrank 333 333 167 167 Gefrierschrank 356 356 178 178 Kleinelektrogerte 170 170 170 170 TV - / Hi-Fi - System 250 250 250 250 PC 70 70 70 70 Beleuchtung 500 500 100 100 Warmwasser 2373 2373 2373 0 Heizung 14000 0 6000 0 Gesamt 20491 6491 10527 2154
Anteilsmäßiger Verbrauch Energieverbrauch im Haushalt in kwh/a (ohne Heizenergie) 15% 37% 1% 6% 8% 7% 8% 1% 4% 3% 5% 5% Küchenherd Backrohr Waschmaschine Trockner Geschirrspüler Kühlschrank Gefrierschrank Kleinelektrogeräte TV - / Hi-Fi - System PC Beleuchtung Warmwasser
Stromsparpotenzial Das Wireless House hat ein Einsparungspotenzial für elektrische Energie von mehr als 80%! Substitution von elektrischer Energie durch thermische Energie für alle thermischen Verbraucher.
Verbrauch Wireless House Energieanwendungen im Haushalt Energieverbrauch in einem durchschnittlichen Haushalt (kwh/a) Energieverbrauch in einem modernen Haushalt (kwh/a) Energieverbrauch im "Wireless House" (kwh/a) gesamt elektrisch gesamt elektrisch gesamt elektrisch Kchenherd 1000 1000 500 500 500 gering Backrohr 78 78 39 39 39 gering Waschmaschine 378 378 189 189 189 15 Trockner 528 528 264 264 264 gering Geschirrspler 456 456 228 228 228 110 Khlschrank 333 333 167 167 167 gering Gefrierschrank 356 356 178 178 178 gering Kleinelektrogerte 170 170 170 170 170 170 TV - / Hi-Fi - System 250 250 250 250 250 250 PC 70 70 70 70 70 70 Beleuchtung 500 500 100 100 50 50 Warmwasser 2373 2373 2373 0 2373 0 Heizung 14000 0 6000 0 600 0 Gesamt 20491 6491 10527 2154 5077 665
Die Sonne liefert...
... in 30 Minuten mehr Energie auf die Erde,...
... als die Menschheit...
... in einem ganzen Jahr verbraucht!
Versorgungsseitige Solarthermie Strategie Extreme Verringerung der Umwandlungsverluste Solarthermische Energie ist um vieles günstiger als Photovoltaik Solarthermie ist effizienter als PV Solarkonzentratoren zur Erreichung höherer Temperaturniveaus zur Abdeckung aller thermischen Verbraucher im Haushalt
Gesamtstrategie Wireless House Minimieren des elektriscchen und thermischen Verbrauchs Fokus auf Erzeugung und Speicherung von (Solar)thermischer Energie (Wärme und Kälte) Minimierung des Energieverbrauches elektrischer und elektronischer Geräte (z.b. Elektrokleingeräten, Motoren, Beleuchtung, )
Solarkonzentrator mit Stirlingmotor 10kW
Solarkocher 600W
Funktionsaufbau Solar Stirling
Solarkonzentratoren Stand der Technik Rinnenkollektoren und Parabolkonzentratoren sind in einigen Größen am Markt Anwendung meist nur in Großanlagen Komplexität der Herstellung und des gesamten Systems (Reflexionsmaterialien, Reciever, Nachführung, Wärmeabfuhr, Wärmespeicherung,.) stehen einer weiteren Marktverbreitung im Wege
Wärmespeicherung Mitteltemperaturspeicher bis 300 C (z.b. Thermoöl-Stein Speicher Thermochemische Speicher
Kälteerzeugung Absorptions- oder Adsorptionskältmaschinen Kältespeicher mit Wasser/Eis als PCM
Backup System: Hoch effizienter Biomasseofen Back up System bei fehlender Solareinstrahlung Liefert thermische Energie im hohen und mittleren Temperaturniveau Hoher Nutzerkomfort Einfache Bedienbarkeit
Erzeugung elektrischer Energie mittels thermischer Energie Stirlingmotor für Mitteltemperatur (300 C) Strombedarf < 1kW Stirling Motor nutzt Temperaturdifferenz zwischen Mitteltemperaturspeicher und Umgebungstemperatur Arch. Werner Schmidt
Funktionsprinzip Stirling
Konzentratorenbau
Absorptionskühlschrank (modifiziert)
Kochen mit Thermoöl
Küchenmodul
Küchenmodul Rückansicht
Stirling Motor
Energieflussdiagramm
Passivhaustechnologie Entwicklungen der letzten Jahre haben Passivhäuser konkurrenzfähig gemacht Stark steigende Verbreitung in Mitteleuropa Marktanteile in anderen Länder, wie Kanada, Japan werden ebenfalls vergrößert
Schwerkrafthaus Arch. Werner Schmidt
Architektonisches Konzept Arch. Werner Schmidt
Zero CarbO2n Village Vervielfältigung des Wireless House Kombination bestehender Komponenten und Entwicklung von missing links Konkurrenzfähige, autarke Energielösungen Wireless House Demonstrationsgebäude, Prototyp Leistbar, verlässlich und lokal produziert.