Disaggregation des Haushaltlastgangs Michael Hinterstocker, Paul Schott, Serafin von Roon Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh 10. Internationale Energiewirtschaftstagung Wien, 16. Februar 2017 1
Inhalt 1 Motivation und zentrale Fragestellung 2 Methodische Vorgehensweise 3 Ergebnisse 4 Fazit und Ausblick 2
1. Motivation und zentrale Fragestellung 1. Wie viele Geräte gibt es von einem Gerätetyp? 2. Wie oft werden sie genutzt? 3. Welche Charakteristik weist der Gerätelastgang Disaggregation auf? 4. Wie lange dauert eine Gerätebenutzung? 5. Wie groß ist der Energiebedarf pro Nutzung? 6. Wann werden sie genutzt? 3 Fragen in Anlehnung an [4]
2. Methodische Vorgehensweise Möglichkeit 1 Möglichkeiten zur Beantwortung dieser Fragen für Befragung Große Anzahl an untersuchten Haushalten Ungenaue Ergebnisse Verwendung in [1] und [2] (~2500 Haushalte in 10 europäischen Ländern) Einzelmessung Verwendung in [3] (42 Haushalte, max. 10 Tage) Verwendung Exakte Ergebnisse in [4] (400 Haushalte, 1 Jahr) Sehr großer Aufwand Aufwand Disaggregation Hier: Allgemeiner Disaggregationsansatz 4 Ergebnisse & große Anzahl an Haushalten
2. Methodische Vorgehensweise Untersuchung auf relevante Intervalle Clustering der extrahierten Intervalle Aufbereitung der Cluster Ermittlung vollständiger Lastprofile Zuordnung der Lastprofile Aufbereitung vollständiger Lastprofile Clustering der vollständigen Lastprofile Für jeden Haushalt werden Lastprofile identifiziert, die in dieser Form häufig auftreten Mithilfe einiger bekannter Geräte werden Wertebereiche für fünf definierte Eigenschaften berechnet Die Zuordnung der Haushaltslastprofile erfolgt anhand der Übereinstimmung der Eigenschaften 5
2. Methodische Vorgehensweise Untersuchung auf relevante Intervalle 6
2. Methodische Vorgehensweise Clustering der extrahierten Intervalle 7
2. Methodische Vorgehensweise Aufbereitung der Cluster 8
2. Methodische Vorgehensweise Zuordnung der Lastprofile Musterlastgang Musterlastgang des Haushalts 1 2 3 4 5 6 Vergleich mit Eigenschaften: Eigenschaft Musterlastgang des Haushalts Bekannte Spülmaschinen # Peaks 6 1,7 8,3 Bekannte Spülmaschinen Leistungsanstieg (W) Leistungsabfall (W) 1447 1371 2066 1390 1342 1927 Verhältnis 54 min 143 min = 0,37 0,31 0,81 Längster Peak (min) 20,5 13,3 22 9
3. Ergebnisse 1. Wie viele Geräte gibt es von einem Gerätetyp? 2. Wie oft werden sie genutzt? Geräteausstattung 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Ermittelte Geräteausstattung Reduzierte Geräteausstattung [5] 534 385 380 335 283 226 208 221 130 Benutzungen 300 250 200 150 100 Ermittelte Benutzungen Reduzierte Benutzungen [2,4] 247 238 182 170 151 129 106 86 102 20% 10% 50 0% Spülmaschine Waschmaschine Wäschetrockner 0 Spülmaschine Waschmaschine Wäschetrockner Reduzierte Geräteausstattung/Benutzungen: Ein Ausschlusskriterium, um belastbare Ergebnisse zu erhalten, stellt die jährliche Benutzungshäufigkeit dar: Es werden nur Haushalt betrachtet, bei denen die Spül- und Waschmaschinenbenutzungen zwischen 52 und 730 pro Jahr liegen Die Trocknerbenutzungen betragen prozentual 17 % 100 % der Waschmaschinebenutzungen 10
3. Ergebnisse 3. Welche Charakteristik weist der Gerätelastgang auf? 11
3. Ergebnisse 4. Wie lange dauert eine Gerätebenutzung? 5. Wie groß ist der Energiebedarf pro Nutzung? Quelle Spülmaschine Waschmaschine Waschmaschine Trockner Quelle Spülmaschine Trockner Median 66 min 17 min 77 min Median 0,9 kwh 0,43 kwh 1,38 kwh [6] 60 80 min 70 120 min 80 120 min [6] 1,25 kwh 0,75 kwh 1,6 kwh 12
3. Ergebnisse 1 6. Wann werden sie genutzt? 4 3 5 2 13
4. Fazit 1. Wie viele Geräte gibt es von einem Gerätetyp? 2. Wie oft werden sie genutzt? 3. Welche Charakteristik weist der Gerätelastgang auf? 4. Wie lange dauert eine Gerätebenutzung? 5. Wie groß ist der Energiebedarf pro Nutzung? 6. Wann werden sie genutzt? 14
4. Ausblick Validierung Überprüfung der Funktionsweise des Algorithmus anhand eindeutiger Anhaltspunkte Haushalte mit bekannten Gerätebenutzungen Untersuchung des DSM-Potenzials Untersuchung der Lastverschiebungsmöglichkeiten für Variable Tarife Photovoltaikanlagen Eigenverbrauchssteigerung 15
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner Michael Hinterstocker, M.Sc. +49 (89) 158121-53 mhinterstocker@ffe.de Paul Schott, M.Sc. +49 (89) 158121-0 pschott@ffe.de Dr.-Ing. Serafin von Roon +49 (89) 158121-51 sroon@ffe.de Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Am Blütenanger 71 80995 München www.ffegmbh.de 16
Quellen [1] Prof. Dr. Stamminger, Rainer; Dr. Broil, Gereon; Pakula, Christiane; Jungbecker, Heiko; Braun, Maria; Rüdenauer, Ina; Wendker, Christoph; Mert, Wilma: Synergy Potential of Smart Domestic Appliances in Renewable Energy Systems - Smart-A in: Schriftenreihe der Haushaltstechnik Bonn. Aachen: Shaker Verlag, 2009 [2] Lünsdorf, Ontje: Selbstorganisation virtueller Geräte für das Last-management von Kleinverbrauchern - Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften. Oldenburg: Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, 2012 [3] Koderhold, Michael: Analyse von gemessenen Haushalts- und Gerätelastgängen. Wien: Technische Universität Wien, Institut für Energie-systeme und Elektrische Antriebe, 2014 [4] Prior, Dirk: Nachbildung der Energiebedarfsstruktur der privaten Haushalte - Werkzeug zur Bewertung von Energiesparmaßnahmen in: Fortschr.-Ber. VDI Reihe 6 Nr. 379. Düsseldorf: Verband Deutscher Ingenieure (VDI), 1997 [5] Ausstattung mit Gebrauchsgütern - Ausstattung privater Haushalte mit Haushalts- und sonstigen Geräten nach Gebietsständen im Zeitvergleich. Wiesbaden: Statistisches Bundesamt (destatis), 2016 [6] Dostal, Jakob: Statistische Auswertung sekundengenauer Lastprofile von Haushaltsgeräten. Wien: Institut für Energiesysteme und elektrische Antriebe; Technische Universität Wien, 2014 17