grundlagen:nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern:passivhaus_-_das_naechste_jahrzehnt:ermittlung_anwendungsspezifischer_per-faktoren
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grundlagen:nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern:passivhaus_-_das_naechste_jahrzehnt:ermittlung_anwendungsspezifischer_per-faktoren [2022/01/16 17:59] – [Heizstromverbrauch Heiz-WP] wfeist | grundlagen:nachhaltige_energieversorgung_mit_passivhaeusern:passivhaus_-_das_naechste_jahrzehnt:ermittlung_anwendungsspezifischer_per-faktoren [2022/04/07 21:05] (aktuell) – [EE-Methan] wfeist | ||
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====== Ermittlung anwendungsspezifischer PER-Faktoren ====== | ====== Ermittlung anwendungsspezifischer PER-Faktoren ====== | ||
- | Es stellt sich heraus, dass die aufzubauende Versorgungsstruktur und deren Effizienz entscheidend von den mittleren Lastkurven der zu versorgenden Verbraucher abhängt - kurze Schwankungen im Bereich von wenigen Tagen spielen dabei letztlich eine weniger bedeutende Rolle((Anmerkung des Autors: Im Gegensatz zu der heute überwiegend geführten Diskussion ist die Kurzzeitspeicherung nicht das entscheidende Problem, da hierfür ökonomisch vertretbare | + | Es stellt sich heraus, dass die aufzubauende Versorgungsstruktur und deren Effizienz entscheidend von den mittleren Lastkurven der zu versorgenden Verbraucher abhängt - kurze Schwankungen im Bereich von wenigen Tagen spielen dabei letztlich eine weniger bedeutende Rolle((Anmerkung des Autors: Im Gegensatz zu der heute überwiegend geführten Diskussion ist die Kurzzeitspeicherung nicht das entscheidende Problem, da hierfür ökonomisch vertretbare |
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* Strombedarf des Lüftungsgerätes | * Strombedarf des Lüftungsgerätes | ||
- | Bild 6 zeigt, wie der PER-Faktor für die Haushaltsstromversorgung vom dafür verwendeten Primärstrom-Mix abhängt: Bei 90 % Wind beträgt er um 1,75 kWh< | + | Bild 6 zeigt, wie der PER-Faktor für die Haushaltsstromversorgung vom dafür verwendeten Primärstrom-Mix abhängt: Bei 90 % Wind beträgt er um 1,75 kWh< |
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- | |//**Bild 6: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PEE \\ für den gesamten Haushaltsstrombedarfs durch PV, Wind- und Wasserkraft (bei hoher Effizienz)**// | + | |//**Bild 6: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PEE für den gesamten Haushaltsstrombedarfs durch PV, Wind- und Wasserkraft (bei hoher Effizienz)**// |
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In Bild 7 ist benötigte äquivalente Fläche an erneuerbaren Erzeugern dargestellt die erforderlich würde, um den gesamten Haushaltsstrombedarf zu decken. Es zeigt sich bei einem Solaranteil von 35 - 75 % ein (sehr flaches) Optimum bei nur etwa 35 m². Die tatsächliche PV-Fläche würde (mit 55 % Anteil) bei 19 m² liegen. Eine solche Fläche ist fast immer in der engeren Umgebung des betreffenden Gebäudes, meist auf dem Dach direkt, unterbringbar. \\ | In Bild 7 ist benötigte äquivalente Fläche an erneuerbaren Erzeugern dargestellt die erforderlich würde, um den gesamten Haushaltsstrombedarf zu decken. Es zeigt sich bei einem Solaranteil von 35 - 75 % ein (sehr flaches) Optimum bei nur etwa 35 m². Die tatsächliche PV-Fläche würde (mit 55 % Anteil) bei 19 m² liegen. Eine solche Fläche ist fast immer in der engeren Umgebung des betreffenden Gebäudes, meist auf dem Dach direkt, unterbringbar. \\ | ||
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- | |//**Bild 7: \\ Größe der äquivalenten PV-Strom-Anlage (Primärstrom) um den gesamten Haushaltsstrombedarf | + | |//**Bild 7: \\ Größe der äquivalenten PV-Strom-Anlage (Primärstrom) um den gesamten Haushaltsstrombedarf durch PV, Wind- und Wasserkraft (mit Pufferspeicher im Netz und Saisonspeicherung |
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Es werden ein Standard-Zapfprogramm auf der Basis eines 4-Personen-Haushaltes und eine Warmwasserwärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 2,5 zugrunde gelegt, mit der sich der Jahresstromverbrauch für die WW-Bereitung zu 1123,5 kWh/a ergibt [[grundlagen: | Es werden ein Standard-Zapfprogramm auf der Basis eines 4-Personen-Haushaltes und eine Warmwasserwärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 2,5 zugrunde gelegt, mit der sich der Jahresstromverbrauch für die WW-Bereitung zu 1123,5 kWh/a ergibt [[grundlagen: | ||
- | Bild 8 zeigt die aus der Simulation resultierenden PER-Faktoren in Abhängigkeit vom Anteil des PV-Stroms am Erzeugungsmix für die Warmwasserbereitung. Es zeigt sich ein schwach ausgeprägtes Optimum bei etwa 55 % PV-Anteil. Wegen des verfügbaren lokalen Speichers kommt dieses Teilsystem mit sehr geringem Rückgriff auf die saisonale Speicherung (nur 10 Nm³ Methan) aus. Der Faktor PER< | + | Bild 8 zeigt die aus der Simulation resultierenden PER-Faktoren in Abhängigkeit vom Anteil des PV-Stroms am Erzeugungsmix für die Warmwasserbereitung. Es zeigt sich ein schwach ausgeprägtes Optimum bei etwa 55 % PV-Anteil. Wegen des verfügbaren lokalen Speichers kommt dieses Teilsystem mit sehr geringem Rückgriff auf die saisonale Speicherung (nur 10 Nm³ Methan) aus. Der Faktor PER< |
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- | |//**Bild 8: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PER für den Warmwasser-Strombedarf | + | |//**Bild 8: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PER für den Warmwasser-Strombedarf |
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===== Heizstromverbrauch Heiz-WP ===== | ===== Heizstromverbrauch Heiz-WP ===== | ||
- | Hier wird für das Beispiel - Passivhaus eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 2.53 zugrunde gelegt, mit der sich ein Jahresstromverbrauch für die Heizung von 1080 kWh/a ergibt. \\ | + | Hier wird für das Beispiel - Passivhaus eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 2,53 zugrunde gelegt, mit der sich ein Jahresstromverbrauch für die Heizung von 1080 kWh/a ergibt. \\ |
Der Heizstrom erweist sich als das „Sorgenkind“ des EE-Versorgungssystems, | Der Heizstrom erweist sich als das „Sorgenkind“ des EE-Versorgungssystems, | ||
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PER< | PER< | ||
- | die Heizung erfordert damit einen erheblich höheren Aufwand bei der Erzeugung, Umwandlung und Speicherung der Energie. | + | die Heizung erfordert damit einen erheblich höheren Aufwand bei der Erzeugung, Umwandlung und Speicherung der Energie. |
Der Installationsbedarf für erneuerbare Erzeuger zur Deckung des Heizwärmepumpen-Strombedarfs beträgt für das Passivhaus etwa 22 m² „äquivalente PV-Fläche“, | Der Installationsbedarf für erneuerbare Erzeuger zur Deckung des Heizwärmepumpen-Strombedarfs beträgt für das Passivhaus etwa 22 m² „äquivalente PV-Fläche“, | ||
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- | |//**Bild 9: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PER für Heizwärme-Strombedarfs | + | |//**Bild 9: \\ Erforderliche erneuerbare Primärenergie (Primärstrom) PER für Heizwärme-Strombedarfs Heiz-WP im Passivhaus durch Windkraft und PV (Netz-Pufferspeicher / saisonal: EE-Methan); Heizungs-Wärmepumpe mit Saisonarbeitszahl 2.53 (Deutsches Testref.-Jahr 12 mit ausschließlich |
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möglich. Wir beschränken den Begriff EE-Methan hier bewusst auf das aus Wind- oder PV-Kraftwerken als Primärstrom synthetisierte Methan (den Biogas-Anteil bilanzieren wir aus Budgetgründen gesondert, vgl. nächster Abschnitt). Dieser erneuerbare Primärenergiefaktor ist fast gleich hoch wie der für Heizstrom - das ist nur auf den ersten Blick paradox; denn, wird EE-Gas z.B. für die Heizung verwendet, so muss es zunächst vollständig aus Primärstrom unter Verlusten synthetisiert werden. Wird dagegen die Energie aus dem erneuerbaren Stromnetz bezogen, so stammt sie auch bei der Anwendung Heizung immer noch überwiegend aus der Primärstromerzeugung; | möglich. Wir beschränken den Begriff EE-Methan hier bewusst auf das aus Wind- oder PV-Kraftwerken als Primärstrom synthetisierte Methan (den Biogas-Anteil bilanzieren wir aus Budgetgründen gesondert, vgl. nächster Abschnitt). Dieser erneuerbare Primärenergiefaktor ist fast gleich hoch wie der für Heizstrom - das ist nur auf den ersten Blick paradox; denn, wird EE-Gas z.B. für die Heizung verwendet, so muss es zunächst vollständig aus Primärstrom unter Verlusten synthetisiert werden. Wird dagegen die Energie aus dem erneuerbaren Stromnetz bezogen, so stammt sie auch bei der Anwendung Heizung immer noch überwiegend aus der Primärstromerzeugung; | ||
- | Aus dem sehr hohen PEE-Faktor für den Brennstoff Methan ergibt sich offensichtlich, | + | Aus dem sehr hohen PEE-Faktor für den Brennstoff Methan ergibt sich offensichtlich, |
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