-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-500

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

Wärm

em

en

ge /kW

h

Ertrag Solarthermie (gem.) Ertrag durch Kamin (gem.) Entnahme Heizung (gem.)

Entnahme Warmwasser (gem.) Speicherverluste (ber.) zusätzliche Verluste (ber.)

Entnahme Rückkühlung (ber.) Poolheizung

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

-1400

-1000

-600

-200

200

600

1000

1400

Lad

ezu

sta

nd

We

l / k

Wh

E-mobil (Akku) Hausverbrauch* Einspeisung

Bezug korr. / kWh Ertrag PV Akkustand (min)

Dr.-Ing. Thomas Storch

TU Bergakademie Freiberg | Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik | Gustav-Zeuner-Str. 7 | 09599 Freiberg/ Germany |

+49 (0)3731 / 393185 | Thomas.Storch@ttd.tu-freiberg.de | 27. Symposium Thermische Solarenergie | Bad Staffelstein, 2017

ENERGIEAUTARKE HÄUSER - ERGEBNISSE AUS 3 JAHREN MONITORING

T. Storch1, T. Leukefeld 2, U. Gross1, T. Fieback1

1 Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Gustav-Zeuner-Str. 7, TU Bergakademie Freiberg, 09599 Freiberg, Germany 2 Fa. Timo Leukefeld - Energie verbindet, Franz-Mehring-Platz 12D, 09599 Freiberg, Germany

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

(BMWi) für die finanzielle Unterstützung des Monitoringprojektes

(no. 0325995 A). Zudem gilt unser Dank den Hausbesitzern,

Technikern und allen beteiligten Studenten.

Motivation

Ausblick

[1] Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19. May 2010 on, The energy performance of buildings: OJ L153 of 18.6.2010. English, in: Official Journal of the European Union, Article 9.

[2] T. Storch, T. Leukefeld, T. Fieback, U. Gross: Living Houses with an energy-autonomy - Results of Monitoring. SHC 2015, Istanbul, Turkey, published in: Energy Procedia, Vol. 91, S. 876 - 886, June 2016, doi:10.1016/j.egypro.2016.06.254.

[3] J. Augustin: Untersuchungen zur thermoaktiven Bauteilkühlung zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung an einem Energieautarken Haus, Masterarbeit, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg 2016.

[4] T. Storch, T. Leukefeld, S. Riedel, R. Freytag, U. Gross: Potentiale für Energieversorger zur Speichernutzung in autonomen Häusern. Proc. of Gleisdorf Solar 2016, 12. Int. Konferenz für solares Heizen und Kühlen, Gleisdorf, Österreich.

[5] T. Schalling, T. Storch, J. Augustin , T. Leukefeld, U. Gross, (2016): Potentialanalyse zur Eigenverbrauchssteigerung bei einem Energieautarken Haus durch Elektromobilität. Proc. of World Sustainable Energy Days 2016, Wels, Österreich.

Bedarf an klimaneutralen Gebäuden [1]

“Energieautarkes Haus” (EAH) ist eine Weiterentwicklung durch

Kombination der Konzepte “Sonnenhaus” und “Effizienzhaus Plus”

Ziele:

Unabhängigkeit vom Stromnetz und von fossilen Energien

Reduzierung der Ausgaben für Heizung / Strom / Mobilität

hoher Eigenverbrauch an erneuerbaren Energien

geringer Primärenergiebezug

Untersuchungen:

Monitoring zur detailierten Wärme- und Strombilanzierung

zweier EAH mit unterschiedlichem Nutzerprofil [2]

Weiterführung des Monitorings (2017) → Workshop 13. Sept. 2017 (Freiberg)

Überführung der Ergebnisse in Mehrfamilienhäuser / Quartierslösungen

Auswertung des Kühlsystems [3], erweiterte Bilanzierung des Stromspeichers [4]

Untersuchungen von Ladekonzepten (E-Mobil) zur Erhöhung des Eigenverbrauchs [5]

Planungsdaten des „Energieautarken Hauses“

Hausdaten

Wohnfläche / beheiztes Volumen: 162 m² / 644 m³

Solarthermiefläche / Ausrichtung: 46 m² / 45°, S

PV-Fläche / Leistung: 58 m² / 8,4 kWp

Strom- / Wärmespeicher: 58 kWh / 9,1 m³

Kamin (wassergekühlt): 25 kW

Energiebedarf

Wärmeverbrauch: ~ 41 kWh/m²a

Stromverbrauch: ~ 2000 kWh/a

Primärenergiebedarf (Holz): ≤ 7 kWh/m²a

Ergebnisse des Monitorings (Jan. 2014 – Dez. 2016)

Bilanz Wärmemenge (Speicher, bewohntes EAH) [2] Bilanz Elektroenergie (bewohntes EAH)

100 % Stromautarkie prinzipiell nachweisbar (siehe 2016)

Einzelverbräuche und niedriger Gesamthausverbrauch konnten spezifiziert werden

2014 2015 2016

Deckungsgrad 92,1 97,8 99,6

Nutzungsgrad 11,0 9,6 11,4

Eigenverbrauch 35,9 48,7 54,7

Hausverbrauch

/kWh*/** 2117 2065 2245

Tage Netzbezug 12 3 1

Kenngrößen

Solarertrag analog zum Sonnenhaus, Maxima im Mrz./Apr => höhere Erträge möglich

Schonung der Solaranlage mittels manueller Rückkühlung (nachts)

Zusatzheizbedarf (Kamin von Nov – Mrz)

manuelle Rückkühlung und zusätzliche Verbraucher erhöhen die Laufzeit der

Solaranlage

• hierbei ist zu beachten: ohne Wetterprognose kann es zu einer unerwünscht

tiefen Speicherauskühlung kommen (im Herbst → erhöhter Zusatzheizbedarf)

krit. Einstrahlung für diese Anlagen-/Speicherkombination:

• ab Einstrahlungswerten ≤ 1500 Wh/m²d, konnte der Speicher bei stetigem

Wärmebedarf (Heizung, WW) nicht mehr signifikant “aufgeladen” werden [2]

100 % Stromautarkie bei verminderter Einstrahlung (-36% Jan.15) kaum erreichbar

Autarkiegrad ist abhängig von zulässiger max. Entladetiefe (Akku) & max. Verbrauch

steigender Eigenverbrauchsgrad durch “intelligente” E-mobil-Nutzung

Nutzungsgrad ist guter Indikator für evtl. technische Störungen / Defekte

* um Eigenverbrauch E-Zähler korrigiert

** ohne E-Mobil

Bilanz Haus 2014 2015 2016

Hausheizung / kWh 7210 8253 6497

Warmwasserbedarf (Pool) / kWh 3485 (0) 3179 (0) 2664 (3890)

solarer Deckungsgrad / % 71,7 72,2 68,5

solarer Nutzungsgrad /% 23,3 23,9 27,5

spez. Primärenergiebedarf (Holz) / kWh/m²a 6,4 6,9 8,6

0

3

6

9

12

15

0

20

40

60

80

100

so

lare

r N

utz

un

gsg

rad

/ %

so

lare

r D

ecku

ng

sg

rad

, E

igen

verb

rau

ch

/ %

Eigenverbrauchsanteil solarer Deckungsgrad solarer Nutzungsgrad

Nutzung E-mobilität