Mein Zukunft Bau

Betriebsstrategien für EnergiePLUS-Gebäude am Beispiel der Berghalde

Projektnummer

F20-13-1-001; 10.08.18.7-13.33

 

Laufzeit / Status

08.2013 - 08.2015 / abgeschlossen

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Projektdetails

Beteiligte

TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik -IGS-, Prof.  Dr.-Ing.  M. Norbert Fisch, Mühlenpfordtstr. 23, 38106 Braunschweig
Projektleitung: Dipl.-Ing. Franziska Bockelmann

 

 

Cluster

Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Gebäude- und Quartiersbereich

Projektbeschreibung

Nachhaltige Energiekonzepte, die Komfort, Effizienz und Wirtschaftlichkeit adressieren, werden im energieeffizienten Bauen zukünftig eine deutlich stärkere Rolle spielen. Eine Fokussierung auf den baulichen Wärmeschutz und die Reduzierung des Heizenergiebedarfs erscheint vor dem Hintergrund der ohnehin gesetzlich geforderten Niveaus für Dämmstärken nicht sinnvoll. Vielmehr ist eine ganzheitliche Betrachtung des Energiebedarfs unter der Berücksichtigung von Nutzerstrom und e-Mobilität
erforderlich.

Im Forschungsprojekt werden Optimierungsmaßnahmen zur Steigerung des Eigenstromanteils mittels numerischer Gebäude- und Anlagensimulationen am das Einfamilienhaus in Leonberg-Warmbronn untersucht. In einer Parameterstudie werden die wesentlichen Auslegungsgrößen zur dezentralen Energieerzeugung und -speicherung sowie entsprechende Regelungsstrategien zur Erzielung eines hohen Eigenstromanteils erarbeitet. Die unterschiedlichen Lösungsansetze aus den Simulationen werden im
Wohngebäude umgesetzt und können so auf die Praxisrelevanz unter realen Bedingungen bewertet werden. Die im Monitoring erfassten Messdaten, die Auswertung über vier Betriebsjahre, sowie die daraus ermittelte Gebäudeperformance, erlauben Optimierungen des Gebäudebetriebs hinsichtlich Energieeffizienz und Nutzerkomfort.

Das EnergiePLUS-Wohngebäude in Leonberg Warmbronn erzielt bei höchstem Wohnkomfort einen 30 - 50%igen solaren Deckungsanteil am Gesamtenergieverbrauch. Mit einer direkten Eigenstromnutzung von über 30 % ist das EnergiePlus-Konzept ein wichtiger Baustein für eine dezentrale Energieversorgung auf der Basis erneuerbarer Energien. Der jährliche Gesamtstromverbrauch liegt zwischen 9.027 kWh/a und 12.244 kWh/a. Die Wärmepumpe ist der mit Abstand größte Stromverbraucher im Gebäude und hat mit der Deckung von Raumwärme und Trinkwarmwasser einen Anteil von rund einem Drittel am Gesamtstromverbrauch. Im Jahr 2014 erzielte die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 4,62. Für 2015 wird eine Jahresarbeitszahl von über 5,0 erwartet. Die PV- Anlage weist ohne das Betriebsjahr 2013 durchschnittlich einen jährlichen Stromertrag von über 1.050 kWh/kWp auf.

Die durchgeführten Simulationen betrachten die Anpassung von Regelstrategien, die Vergrößerung des Pufferspeichervolumens und die Erweiterung der Stromspeicherkapazität. Dabei wird die wirtschaftliche Relevanz von Investitionskosten und Nutzen in Bezug auf die Erhöhung der Eigenstromnutzung bewertet. Als gering investive Maßnahmen kann durch die Nachtabsenkung eine Steigerung des Eigenverbrauchs um ~1 % erzielt werden. Durch die Implementierung von Regelungen zum Betrieb der Wärmepumpe bei PV-Nutzung kann der solare Deckungsanteil gemäß Simulation auf 42 % gesteigert werden. Die Kumulation aller Maßnahmen führt zu einer Steigerung auf 56 % beim PV-Eigennutzungsanteil und auf 62% beim PV-Deckungsanteil. Die Vergrößerung der Speicherkapazität der Batterien ist unter den aktuellen Konditionen nicht wirtschaftlich und führt rechnerisch zu Amortisationszeiten von über 20 a.

Schlagwörter

Plusenergie Gebäude, Eigenstromnutzung, Steigerung Eigenstromdeckungsanteil, Betriebsstrategien, Monitoring, Wohngebäude, Energieeffizienz, Eigennutzungsanteil, Optimierung, PV, Wärmepumpe, Batterie, Evaluierung

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