Intelligentes Gebäudemanagement als Baustein der Energiewende Flexibilisierung von Strombezug und Wärmeerzeugung

Ähnliche Dokumente
Beitrag der thermischen Speicherung elektrischer Energie zum Lastmanagement in intelligenten Netzen

Energieverbrauch eines Beispielhaushaltes in Deutschland

Wärmeversorgung der Region Brandenburg- Berlin auf Basis Erneuerbarer Energien

Die Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung

Die chemische Industrie im Konflikt: Zwischen Effizienz und fluktuierender Stromversorgung Dr. Jochen Wilkens, 1. November 2016

Welcome. to the Hager Group. das intelligente zuhause im Smart Grid / Dr.-Ing. Torsten Hager, Dipl.-Ing. Michael Lehr. Page 2

Zukünftige Herausforderungen für Kraft-Wärme-Kopplung

Herausforderungen und Anforderungen an das Niederspannungsnetz im Smart Grid

Zielkonflikte und Sektorkopplung auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energieversorgung

Fachforum: Mikro-KWK Stirling für Wohngebäude

Energieverbrauch des Sektors Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) in Deutschland für die Jahre 2011 bis Gefördert durch:

Innovation und Umwelt WETTBEWERBSVORTEIL ENERGIEEFFIZIENZ WETTBEWERBSVORTEIL ENERGIEEFFIZIENZ

Dimplex. Einbindung elektrischer Wärmespeicher.

Energiewende für Jedermann Teil 1: Stromverbrauch

Wir begleiten Sie auf dem Weg in eine nachhaltige Energiezukunft.

Strom aus Österreich, sicher und sauber Empowering Austria, die Stromstrategie von Oesterreichs Energie

Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde

LEW-BILANZPRESSEKONFERENZ

Senkung der Energiekosten durch kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme Kraft-Wärme-Kopplung in kleinen und mittelgroßen Wohn- und Gewerbegebäuden

Wie viel bringt uns das Energiesparen? Wärmedämmung, neue Produktionsweisen in der Industrie, Haushaltsgeräte, Bürotechnik, Carsharing etc.

2. Meininger Energiekonferenz Das Energiesystem Deutschlands im Jahr 2050 und die Konsequenzen für die Thüringer Energiepolitik

Thermische Speicher. mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen. 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Linz

ENTWICKLUNG DER STROM UND GASNACHFRAGE

Stromspeicher in der Energiewende

Photovoltaik und Wärmepumpe

Erzeugungseffizienz am Praxisbeispiel

Zukünftige Speicher- und Flexibilitätsoptionen durch Power-to-X. Antje Wörner. EnergieSpeicherSymposium Stuttgart 12. März 2014

FOREnergy die energieflexible Fabrik

Die Wärmesenke Schlüsselelement der Energiewende

Energieoptimiertes Planen, Bauen und Betreuen komplexer Industrie- und Gewerbeobjekte. Dennis Westhäußer GOLDBECK Solar GmbH

Wie viel bringt uns das Energiesparen? Wärmedämmung, neue Produktionsweisen in der Industrie, Haushaltsgeräte, Bürotechnik, Carsharing etc.

Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik Ordin Ordi a n rius P us P of r Dr

Wärmepumpen in der Praxis richtige Planung und korrekte Installation als Grundlage für beste Anlageneffizienz

EnFa Die Energiefabrik

Heizen mit grünem Strom: PV, Wärmepumpe und Speicher im Zusammenspiel

Entwicklung des Wärmebedarfs in Deutschland was sind die Auswirkungen auf die KWK-Ziele?

easyoptimize: Energiemanagement zur Vermarktung der Flexibilität von Mikro- und Mini-KWK-Anlagen

Vorstellung Kennwertberechnung und Handreichung

Virtuelles. P2G-Institut. Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme. Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI

Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung

Strom, Wärme, Verkehr Das technologische Potential von Wasserstoff

ProShape Technik und Prozesse voller Energie

MEIN SOLARSTROM - ERZEUGEN, SPEICHERN, SELBST VERBRAUCHEN SOLARFREUNDE MOOSBURG MARTIN HILLEBRAND

Kopplung von Strom- und Wärmeerzeugung durch Demand Side Management

Ein Gemeinschaftsprojekt der Energiequelle GmbH, der Stadt Treuenbrietzen und den Feldheimer Bürgerinnen und Bürger

Elektrische Heizsysteme Techniken, Effizienz und Potenziale

Aktuelle Energieversorgung Deutschlands und Ansätze der Versorgung der Zukunft. Prof. Dr. Andreas Ratka

Frankfurt am Main. 100 % Klimaschutz 100 % erneuerbare Energie

Energiegespräch 2016 II ES. Zukunft der Energieversorgung im Wohngebäude. Klaus Heikrodt. Haltern am See, den 3. März 2016

. Workshop ENERGIE BRAUCHT ZUKUNFT - ZUKUNFT BRAUCHT ENERGIE

sema social energy management

Wirtschaftliche Vorteile dezentraler Stromerzeugung. 6. Oktober 2012

Energiewende und weiter?

Brennstoffzellen und Stromspeicher im Einfamilienhaus

Virtuelle Stromspeicher Nutzung von Flexibilitäts-Potenzialen dezentraler Energieanlagen

Virtuelle Kraftwerke in der Praxis

Strom im Wärmemarkt. Was hat sich durch die erneuerbaren Energien verändert? Serafin von Roon, FfE Hannover Messe, 10. April 2014

WILLKOMMEN BEI OCHSNER. Wärmepumpe als wichtige Komponente in SmartGrids. Bernd Lieber

REGIONALE ENERGIESPEICHERKONZEPTE

Wege zu einem klimaneutralen Wohngebäudebestand bis zum Jahr 2050

Energieeffiziente Innenbeleuchtung. -Investitions- und Beratungsförderung für energetische Sanierung und Energieeffizienz in Unternehmen-

iwpp-flex: Intelligentes Wärmepumpen-Pooling als Virtueller Baustein in Smart Grids zur Flexibilisierung des Energieeinsatzes

MIKRO- KWK- PARTNER- BONUS.

Mikro-KWK mit Heizöl. Perspektiven des Einsatzes flüssige Energieträger in der Kraft-Wärme-Kopplung. Lutz Mertens Osnabrück, 11.

Energiewende und schneller Atomausstieg_ - Technische Herausforderungen und Konsequenzen -

Erneuerbare Energien statt Energie-Effizienz?

Klein, dezentral und kompliziert?

Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Nutzung günstigen Eigenstroms (z.b. Photovoltaik, BHKW) Vermeidung von Stromzusatzkosten (Netz)

Elektromobilität in den kommunalen Klimaschutzkonzepten. Dominika Leßmann GEO-NET Umweltconsulting GmbH

100 % ERNEUERBARE ENERGIEN FÜR STROM UND WÄRME IN DEUTSCHLAND

Sektorkopplung: Heizen mit PV-Strom? Welcher Beitrag zur Energiewende? , 5. Energiekongress Saarbrücken

Neues von der Energiewende. Dipl.-Ing. Walter Wesinger AK Stirlingmotor München

Hans Schäfers Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Center for Demand Side Integration (C4DSI)

Haben wir ein Speicherproblem?

Perspektiven für Industriewärmepumpen im Kontext der Energiewende

Gebäudestandards Ein allgemeiner Überblick

Wärmeschutz ist Klimaschutz das magische Dreieck von Politik, Industrie und Wissenschaft

Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung. Große Erwartungen an kleine Kraftwerke. Energie braucht Impulse

Energieforum West, Essen, Buderus Fachforum Trends und Entwicklungen im Geschosswohnungsbau. 23. Januar 2017

Gemeinde Margetshöchheim

Von der KEV zum Eigenverbrauch

Kommunales Energiekonzept in der Stadt Schwedt/Oder

Die Wirtschaftlichkeit von Solarsystemen in Kombination mit EnergieEffizienz

Integration der Strom- und Wärmeerzeugung in den Wohnbereich dezentrale Versorgungssicherheit

Flexibilisierung der Stromnachfrage Entscheidender Baustein der Energiewende

Erneuerbare Energien zur Wärmeerzeugung

Bedarf an Reservekraftwerken für die Energiewende

Regenerative Energien - Chancen und Wirkungen

Einsatz von PV-Systemen mit Wärmepumpen und Batteriespeichern zur Erhöhung des Autarkiegrades in Einfamilienhaushalten

DIE ENERGIEWENDE BEWERTUNG AUS SICHT DER NATURWISSENSCHAFT

Sind Elektroautos der dringend benötigte Speicher für die Energiewende?

Wirtschaftlichkeit. BHKW in Hotels und Gaststätten Bad Kreuznach, April Dipl.-Ing. (FH) Marc Meurer.

Fachverband Elektro- und Informationstechnik Sachsen / Thüringen. Energiewende Chancen und Herausforderungen an das Elektrohandwerk

100 % erneuerbar wie ist das möglich, was kostet das und was bedeutet das für die Wohnungswirtschaft?

Frankfurt am Main, krsfr. Stadt

ERNEUERBARE ENERGIEN.

Ein integriertes Klimaschutzkonzept für Bad Driburg. Arbeitskreis Erneuerbare Energie/KWK Themen

E.ON Aura Photovoltaikanlagen wirtschaftlich, innovativ und grün. Die moderne Stromversorgung von E.ON.

Transkript:

Technische Universität München Smart Buildings Digital lenken. Klimaschutz denken. Intelligentes Gebäudemanagement als Baustein der Energiewende Flexibilisierung von Strombezug und Wärmeerzeugung Dipl.-Ing. Florian Sänger IHK Akademie München, 18. Mai 2017 Prof. Dr. -Ing. U. Wagner

Inhalt Energieverbrauch in Deutschland Ziele aus dem Energiekonzept der Bundesregierung Maßnahmen/Handlungsfelder: 1. Nutzenergiebedarf senken 2. Power-to-Heat-Potenziale - Gebäude als Wärmespeicher 3. Netzdienlicher Einsatz von Brennstoffzellen 4. Micro-Market für Smart Communities 5. Energieautarke Elektromobilität im Smart-Micro-Grid Fazit 2

Endenergieverbrauch in Deutschland 2012 Raumwärme 28,5 % 2,5 sonst. 1,2 1,6 Prozesswärme 21,4 % 18,5 18,6 Warmwasser 5,2 % IuK 2,3 % 7,4 End- Energie 2500TWh = 100 % 4,1 0,8 0,3 Klimakälte 6,3 0,4 % 2,4 Prozesskälte 1,8 % 28,1 Beleuchtung 3,4 % mech. Energie 37,0 % D D Industrie Haushalte D Verkehr Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) Copyright 2014, IfE/TU München Datenquelle: AGEB, IfE/TUM, FhG-ISI, RWI 3

Energiekonzept der Bundesregierung Burdesministe1ium 1:1 '... nje,,steriun [lr\'tli,tschatt hir Umwelt 'Jaturachutz tnd 1ochro1Jgic Jnd Hc.if;to 1skherh~ 1 28 Ziele bis 2050, unter anderem: 50% weniger Primärenergie ggü. 2008 60% Anteil EE am Endenergieverbrauch 80% weniger THG-Emissionen ggü. 1990 25% Stromanteil Kraft-Wärme-Kopplung 25% weniger Stromverbrauch ggü. 2008 2a. septem11erzo10 4

Die Energiewende in den Sektoren 2015 2014 2013 2012 2015 600 2014 592 2013 605 2012 607 2015 650 e"q 2014 638 2013 2012 Quelle. Zeitreihen zur Entwicklung der EE m Deutschland, BMWi, Februar 2016 Endenergieverbrauch nach Sektoren in TWh 5

1. Nutzenergiebedarf senken 150 m² Wohnfläche, Energiebedarf 30.000 kwh/a (~3.000 l/a Heizöl) Dämmung: 50 % CO 2 -Einsparung 4,5 t CO 2 /a Ersatz Ölheizung mit Wärmepumpe: 33 % CO 2 -Einsparung 9 t CO 2 /a 3 t CO 2 /a Ersatz Ölheizung mit Wärmepumpe: 33 % CO 2 -Einsparung 6 t CO 2 /a Dämmung: 50 % CO 2 -Einsparung Der obere Pfad ist kostengünstiger, da die Wärmepumpe kleiner ausgelegt werden kann Die CO 2 -Emissionen der Wärmepumpe sind stark vom Strommix abhängig Quelle: FFE 6

2. Power-to-Heat-Potenziale - Gebäude als Wärmespeicher von bisher verbrauchsorientierter Erzeugung zum erzeugungsorientierten Verbrauch Ausgangslage: Bisher konnte gezeigt werden, dass eine stärkere Kopplung von Strom- und Wärmesektor technisch umsetzbar ist und dass Vorteile für beide Seiten entstehen. Das Potenzial flexibler Gebäude wurde bisher noch nicht quantifiziert. 7

2. Power-to-Heat-Potenziale - Gebäude als Wärmespeicher Forschungsfrage: Methode: Wie hoch ist das Power-to-Heat-Potenzial von Gebäuden als Wärmespeicher im Kontext der zukünftigen Energieversorgungsstruktur in Deutschland Gekoppelte Simulation von Gebäuden, Modellprädiktive Regelung und Energiesystem @ Lastgänge 2 IMAKUS 2 1 2 1 2 1 0 2 0 2190 4380 6570 8760 1 0 0 2190 4380 6570 8760 1 0 0 2190 4380 6570 8760 0 0 2190 4380 6570 8760 0 0 2190 4380 6570 8760 Preis.,oo 2010 2015 2020 2025 2030 2035 20-*0 20,IS 20SO Gebäudemodelle Modellprädiktive Energiesystem- Regelung optimierung 8

3. Hochtemperatur- Brennstoffzellen zur Gebäudeversorgung Max. Leistung zwischen 0,7 bis 1,5 kw el, teilweise modulierbar 33-60% elektr. und 25-60% thermischer Wirkungsgrad Zusätzlicher Wärmeerzeuger benötigt Mit KfW 433 & KWKG Förderung teilweise wirtschaftlich im EFH Meist wärmegeführte Betriebsweise Stromnetz: als Puffer 3. Mehrwert: Netzdienlicher Einsatz von Brennstoffzellen Wärmepumpe als zusätzlicher Wärmeerzeuger um thermische Last zu decken und gleichzeitig mehr Flexibilität zu erreichen BZ-Leistung ist zwischen 0,5 und 1,5 kw el modulierbar Max. 25% thermischer und 60% elektrischer Wirkungsgrad Betriebsweise orientiert sich an Börsenstrompreis Stromnetz: als Puffer Austausch von Regelenergie 9

3. Netzdienlicher Einsatz von Brennstoffzellen Verhalten von BZ und WP in Abhängigkeit des Strompreises Mögliche Bereitstellung von 1 kw und ca. 3410 kwh positiver Regelleistung/-energie pro EFH Mögliche Bereitstellung von ca. 15% der ausgeschriebenen Regelleistung in Deutschland Verschiebung von ca. 10% des Wärmestroms als negative Regelenergie Einsparung von ca. 20% des Wärmestroms und ca. 1/3 der Stromkosten 10

4. Micro-Market als Zusammenschluss von Smart Homes CHP WP KWK CHP Micro- Market KWK CHP KWK CHP ~ ~ CHP WP Eine Smart Community ist ein lokaler Micro-Market, der automatischen Energiehandel zwischen Smart Homes ermöglicht. Zudem handelt der Micro-Market mit anderen Micro-Markets oder Regionalen Märkten im Netz. Der Micro-Market umfasst Wärme Strom 11

4. Was sind Vorteile eines Micro-Market? Regionaler Markt Datenschutz: Der Micro-Market erhält von den Smart Homes nur Kauf- oder Verkaufsgebote, ohne Lastprofile Datenschhutz Lokale Preissignal Micro-Market Gebote Aus Angebot und Nachfrage bildet der Micro-Market ein lokales Preissignal für die Smart Community Smart Home 12

5. Energieautarke Elektromobilität im Smart-Micro-Grid Forschungsfrage schaufenster elektromobilität Entwicklung und Implementierung eines hierarchischen und verteilten Energiemanagementkonzepts Bewertung des ökologischen Nutzens einer Kombination aus Elektrofahrzeug und lokaler Energieerzeugung Eil\tlniMNCdtfBIJl\delr~g BMW GROUP Anwendung Implementierung eines Hardwarein-the-Loop Prüfstands zur Analyse und Bewertung des integrierten Energiemanagement-systems (iem) Demonstration dieser Konzepte in einem realen Wohngebäude und einem Plusenergieparkhaus 13

5. emobilie - Komponenten und Anlagenkonfiguration Photovoltaik DC/A(;. Wa 1dler fror:kri er E EKTRISCHER SPBCHER ~~ tj e.l. GnJl"ldl-<1 st AC/DCW n ler THERMISCHES NITZ 5 ss 0 ' ~tz Wärmepumpe Elektrofa rzellg 14

5. Kosteneinsparpotentiale durch Energiemanagement Kosteneinsparungspotentiale [%] 30% 25% 20% 15% 10% 5% Gebäudestandard: EnEV2012+ Photovoltaik: 7 kwp Elektrischer Speicher: 10 kwh Fahrprofil: Pendler Stromtarif: variabel TUM IfE 69-064-F16 * Hausenergiemanagement 0% DSM - Geräte Elektrofahrzeug Batterie Wärmepumpe HEMS* Komponenten 15

Fazit Durch die Kopplung von Strom- und Wärmesektor profitieren beide Seiten Energieverbrauch in TWh 1500 1250 1000 750 500 250 0 2015 2050 Eigene Berechnung auf Basis von: BMWI, AGEB, statista.com Raumwärme konventinell Raumwärme erneuerbar Raumwärme elektrisch Stromverbrauch ohne Raumwärmeerzeugung TUM IfE 70-082-B16 Chancen: Ein großer Teil der Raumwärme kann durch Strom aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden Gebäude mit intelligenten Heizungssystemen können das Stromsystem unterstützen Aufgaben: Forschung und Entwicklung, vorranging im Bereich digitale Koppelung von Gebäuden und Stromnetz und Datensicherheit Schaffung von Anreizsystemen, wie zum Beispiel flexibler Strompreise für Endkunden 16

Technische Universität München Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. -Ing. U. Wagner