Firmenverzeichnis Experts Preisvergleich

Einsatz von PV - Systemen mit Wärmepumpen und Batteriespeichern

+2 Punkte
776 Aufrufe
Eingestellt 16, Mär 2015 in Energiewende von Tjarko Tjaden (264 Punkte)
Video des Votrags:

 
Einsatz von PV-Systemen mit Wärmepumpen und Batteriespeichern zur Erhöhung des Autarkiegrades in Einfamilienhaushalten
 
Mit einem Anteil von über 85% an der Wärmeerzeugung durch erneuerbare Energien liegt der Schwerpunkt in Deutschland derzeit noch auf dem Einsatz von Biomasseanwendungen. Da jedoch das Biomassepotenzial Deutschlands selbst bei erheblicher Reduktion des Wärmebedarfs für eine Vollversorgung mit erneuerbaren Energien nicht ausreicht, stellt sich die Frage, welchen Beitrag die Solarenergie als eine der wenigen regenerativen Alternativen für die Wärmebereitstellung leisten kann. Mit massiv gefallenen Systemkosten der Photovoltaik (PV) und der in den letzten Jahren stark vorangeschrittenen Verbreitung von Wärmepumpen (WP) sind neue Möglichkeiten zur kostengünstigen und klimafreundlichen Wärmerzeugung entstanden. Gleichzeitig sind in Deutschland bereits mehr als 15.000 Batteriespeicher in Kombination mit netzgekoppelten PV-Anlagen installiert worden.
In diesem Zusammenhang soll geklärt werden, welchen Nutzen die Kombination aus PV und WP bringt und welchen Beitrag ein zusätzlich installierter Batteriespeicher bei der Wärmebereitstellung in Einfamilienhäusern leisten kann.
Eine wichtige Rolle spielt dabei eine zentrale Regelung auf Haushaltsebene in Form eines Energiemanagements, die die verschiedenen Energieflüsse messen und die Geräte im Haushalt steuern kann.
 
Zielsetzung und Methodik
Ziel dieser Ausarbeitung ist es, das Zusammenspiel von praxisnahen Systemkonfigurationen mit PV-Systemen, Batteriespeichern und Wärmepumpen für unterschiedliche Gebäudetypen zu simulieren und zu bewerten. Im Fokus steht dabei der maximal mögliche Gradder Eigenversorgung (Autarkiegrad), den einHaushalt, dessen Energieversorgung vollständig auf Strom basiert, mit einem PV-System erreichen kann.
Anhand verschiedener Szenarien des Wärmebedarfs durch unterschiedliche Gebäudestandards werden PV-WP Systeme auf Basis 1-minütiger Wetterdaten für einen repräsentativen Standort in Deutschland untersucht. Dabei findet eine Unterscheidung zwischen verschiedenenBetriebsweisen der Wärmepumpe statt.
Des Weiteren wird dem System ein AC-gekoppelter Batteriespeicher auf Lithium-Basis hinzugefügt und dessen Einfluss auf den Autarkiegrad analysiert.
 

 

In ihrem Browser ist kein PDF-Plugin installiert.

PDF herunterladen: OTTI21_Tjaden-PV-Wärmepumpen.pdf

   

3 Antworten

+1 Punkt
Beantwortet 17, Mär 2015 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)
Bearbeitet 17, Mär 2015 von Geckler, Heinz

Hallo Herr Tjaden,

ich habe mich sehr über die Präsentation gefreut. Ich bin als Elektroinstallateur, Gebäudeenergieberater und Spezialist für Wärmepumpensysteme bereits seit ca. 2 Jahren dabei im eigenen Gebäude ( unsanierter Altbau aus den 60er Jahren ) unser eigenes System zu optimieren.

Inzwischen habe ich gemeinsam mit meinem Sohn eine eigene Hard- und Software zur Optimierung des Eigenverbrauchs der PV-Anlage in Verbindung mit der Wärmepumpe entwickelt. Die bisher gemachten Ergebnisse finden Sie bereits zum großen Teil auf unserer provisorischen Homepage:

http://geckler-ee.de/startseite/

Aus den bisherigen Erfahrungen kann ich Ihre Aussagen weitestgehend bestätigen. Als Hinweis möchte ich hier kurz erwähnen, dass wir mit unserem System bereits in der Lage sind Wärmepumpen von Dimplex, die mit dem Wärmepumpen-Manager ab Typ 2006 ausgerüstet sind, mit der Smart-Grid-Ready-Funktion nachzurüsten. Da die Entwicklung inzwischen so weit abgeschlossen ist werden wir jetzt Schnittstellen für weitere Wärmepumpen-Hersteller entwickeln.

Eine zusätzlich implementierte Funktion ist die Möglichkeit, dass Energieversorger über unseren Energiemanager angeschlossene elektrische Heizungssysteme bei Überschuss im Netz gezielt aktivieren und ansteuern können. Dabei beschränkt sich diese Funktion ncht nur auf Wärmepumpensysteme. Grundsätzlich können auch alle Nachtspeicher-Heizungen mit unserem Energiemanager nachgerüstet werden und sind dann gezielt aktivierbar.

Wir gehen mit unserer Steuerung sogar einen Schritt weiter wie in Ihren Folien dargestellt. Wir fahren im Heizsystem nicht nur eine Nachtabsenkung ( zumindest in der wärmeren Jahreszeit ) sondern viel mehr noch eine Taganhebung bei PV-Überschuss vonm eigenen Gebäude. Diese Taganhebung wird Außentemperaturabhängig auf Basis einer Kurve zwischen 5K ( bis 7°C Außentemperatur ) und 13K ( bei 15°C Außentemperatur. Wobei sich diese Kurve auf Basis der Erfahrungen in den kommenden Wochen noch verändern kann. Diese Kombination aus Nachtabsenkung und Taganhebung in Verbindung mit einem 850 Liter-Pufferspeicher hat ausgereicht, dass unsere Wärmepumpe im Jahr 2014 von Mitte April bis Mitte Oktober bei Nacht praktisch nicht mehr gelaufen ist.

Wir haben für die Entwicklung unseres Systemes gezielt auf den Einsatz eines 2. Zählers für die Wärmepumpe verzichtet, um eine möglichst hohe Deckung des Verbrauches der Wärmepumpe aus der PV-Anlage zu ermöglichen.

Ich bin zusätzlich der Meinung, dass durch eine solche Systemoptimierung ein geplantes Speichersystem für den Strom aus der PV-Anlage deutlich kleiner dimensioniert werden kann, was die Wirtschaftlichkeit deutlich schneller erreichbar macht. Ich habe sogar ein Speichersystem bei einem Kunden installiert, der bereits ein BHKW hatte und seit 2014 zusätzlich eine PV-Anlage von uns. Dort zeigt die Auswertung des Speichersystems, dass die Speichernutzung über das gesamte Jahr nahezu konstant ist, da im Sommer die Überschüsse aus der PV-Anlage und in der Heizperiode die Überschüsse aus dem BHKW gespeichert werden können. So konnte der Netzbezug bei diesem Kunden trotz Nutzung eines Elektro-PKW auf ca. 1.300 kWh seit Mai 2014 bis einschliesslich Gestern reduziert werden.

Leider sind unsere finanziellen Mittel im Moment erschöpft, sonst würde ich versuchen mit der Nachrüstung eines Speichersystemes weiteres Optimierungspotenzial zu erkennen bzw. zu entwickeln.

Für weitere Informationen stehe ich gerne zur Verfügung.

Kommentiert 23, Mär 2015 von Tjarko Tjaden (264 Punkte)
Sehr geehrter Herr Geckler,

herzlichen Dank für das ausführliche Feedback und ihr Engagment in dem Themengebiet der Strom und Wärmeversorgung mittels Photovoltaik! Besonders lobenswert ist, dass Sie die Messwerte auch online visualisieren: Das schafft Transparenz.

# Thema: "Taganhebung" bei PV-Überschuss
Wenn Sie genau im Vortrag schauen, oder das Paper lesen ( http://pvspeicher.htw-berlin.de/wp-content/uploads/2014/04/TJADEN-2015-Einsatz-von-PV-Systemen-mit-W%C3%A4rmepumpen-und-Batteriespeichern-zur-Erh%C3%B6hung-des-Autarkiegrades-in-Einfamilienhaushalten.pdf ) so finden Sie auch dort die Info, dass ich mit einer Art "Taganhebung" simuliert habe.
Mein Vorschlag hisichtlich der Praktikabilität wäre jedoch über eine Erhöhung der Soll-Innentemperatur zu regeln und die jeweilige WP selber "entscheiden" lassen, ob die Laufzeit nun länger und die Vorlauftemperatur höher wird. Oder beides in Kombination. Ein Energiemanagement bräuchte zur Kontrolle nur einen Referenzraum im Haus. Wichtig dabei ist natürlich, dass möglichst keine Thermostate genutzt werden, was bei einer hydraulisch abgeglichen Heizung aber kein Problem dartellen sollte.

Ich wünsche Ihnen weiterhin viel Erfolg beim Umsetzen Ihrer Ideen! Gestatten Sie mir vielleicht eine Frage: In welchen Größenordnung liegt der Preis für ihren Energiemanager inkl. Portal bzw. Softwareanbindung?
Kommentiert 24, Mär 2015 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)
Guten Morgen Herr Tjaden,
bezüglich der Ausführung der Heizungsinstallation mit oder ohne Thermostatventile ist die Entwicklung eines Systems sicher eine Gratwanderung zwischen den Ansichten der Experten. Ich schildere Ihnen hier kurz meine Sichtweise, die ich derzeit praktiziere:
Meine Überlegung war, dass ich durch eine Anhebung der Soll-Temperaturen  über unser Management-System natürlich die Arbeitszahl der Wärmepumpe schlechter mache. Außerdem bekomme ich ohne Thermostatventile eine leichte Überhöhung der Raumtemperaturen, wobei sich dies derzeit mit maximal 1K bis 1,5K auswirkt. Da für einen großen Teil der Betreiber eines Heizsystemes sicher ein entscheidendes Kriterium ist, welche Kosten durch die Erzeugung der Raumwärme entstehen gehe ich den Kompromiss ein, dass die Wärmepumpe zwar mit einer etwas schlechteren Arbeitszahl läuft, dafür aber der selbst erzeugte Strom nur gut halb so viel kostet wie der sonst bezogene Strom. Außerdem kann durch die optimierte Betriebsweise der Kombination PV + WP die Belastung des Stromnetzes reduziert werden. Schliesslich wird die Anhebung durch den Energiemanager immer dann aktiviert wenn Überschuss aus der Stromproduktion vorhanden ist. Somit ist dies immer dann der Fall, wenn die Sonne scheint und das Netz sonst durch die Überschusseinspeisung belastet würde.
Endgütige Preise für unser System haben wir noch nicht, da wir im Moment noch mit dem "Wunschhersteller" unserer Hardware in Verhandlungen sind. Unser System wird es auch in verschiedenen Ausbau-Varianten geben, je nachdem in welcher Systemkonfiguration eine bestehende Heizungsanlage installiert ist. Unser Ziel war aber in der Entwicklung bereits von Anfang an, ein preiswertes System anbieten zu können. Wir werden sicher mit Preisen unter 500,00 Euro inkl. Installation in der Basisversion anbieten können. Das ist jedoch sehr von den individuell benötigten Komponenten abhängig.
0 Punkte
Beantwortet 1, Apr 2015 von Jürgen Eiselt (128 Punkte)
Im Jahr 2013 veröffentlichte ich in meinem Energiefachbuch „Optimal Energie sparen beim Bauen, Sanieren und Wohnen“ einen Investitions- und Einsparvergleich der wichtigsten regenerativen Energiesysteme zu klassischen Einsparmaßnahmen wie Außenwandvolldämmung oder Umstieg auf Brennwerttechnik.

Besonderen Wert lege ich auf realistische Einsparquoten und einsatzfähiger Wirtschaftlichkeit für jedes regenerative Kombination-Energiesystem.

Wärmepumpen für Heizungen/WW und Photovoltaik mit Speicher sind dort ebenso analysiert wie Wärmepumpen nur für Warmwasser, wobei die Heizung durch Infrarotheizungen der neuen Generation gestellt wird.

Aufgrund meiner Erfahrungen als Energiewendeberatung vor Ort habe ich mich entschieden, keine Erdsonden-Wärmepumpen zu analysieren, da viele 1-2 EFH kaum den notwendigen Gartenanteil hatten oder diesen mit tiefwurzelnden Pflanzen nutzen wollen.

Trotz der niedrigen JAZ hat sich gezeigt, dass Luftwärmepumpen für Heizung und Warmwasser mit Photovoltaik und Speicher bis zu 90 % Gesamtenergieeinsparung von Strom und fossilen Brennstoffen erzeugen.

Im Fachbuch kalkulierte ich die Investitionskosten für die Gesamtanlage auf 52.000 €. Es zeigte sich, dass es im Bereich regenerative Kombinationssysteme bei den Investitionen bessere regenerative Kombinationsanlagen mit vergleichbaren oder besseren Erfolgsquoten gibt.

Das wirtschaftlichste Kombinationssystem besteht aus:

- Photovoltaik mit Speicher

- Solarthermie/Wärmepumpe für Warmwasser mit kleinem Wärmepufferspeicher

- Infrarotheizungen (die Geräte vom Wirkungsprinzip, die in der Raumstation ISS ausreichend Wärmeleistung bei niedrigstem Stromverbrauch zuverlässig liefern).

Bisher konnten mit Wärmepumpe und Solarthermie Unabhängigkeitsgrade von ca. 80% schon erreicht werden. Die letzten 20 % mit regenerativen Energien zu erzeugen, beispielsweise mit Windkraft, rechnete sich früher in der Regel nicht.

Inzwischen habe ich einige Mikrokleinwindanlagen als zusätzlicher Winterbetrieb für den elektrischen Heizstab und zusätzlicher Speicherfüllung projektiert. Diese sind inzwischen erheblich im Preis gefallen und ideal für den Kombinationsbetrieb.

Auch mit den neuen Kleinwindanlagen wird die 100%-Marke selten erreicht. Jedoch verschieben sich aktuell die Rahmenbedingungen hin zu einem wirtschaftlichen Betrieb, innerhalb eines Kombinationssystems.

Dies gilt natürlich nur grundsätzlich. Jedes Gebäude-Objekt ist ein Unikat und bei jedem rechnet sich eine andere Kombinationstechnik.

Deshalb finde ich den Beitrag hier sehr hilfreich, da grundsätzliche Fragen angesprochen werden.

Ich hoffe mit meinen Informationen die Energiewende beim Heizen etwas schneller voran zu bringen und freue mich über eine Diskussion hierüber.
Kommentiert 1, Apr 2015 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)
Hallo Herr Eiselt,
Sie zeigen hier den richtigen Weg auf. Es gibt nicht "die perfekte Lösung" für alle Gebäude. Jedes Projekt muss individuell betrachtet und bewertet werden. Da ich selbst Elektroinstallateur und Spezialist für Wärmepumpensysteme bin, der beide Systeme regelmäßig bei Kunden installiert kann ich meine Erfahrungen auch zu den Preisen, hier gerne mit einbringen. Ein System wie in unserem eigenen Objekt ( 2-Familien-Haus ) mit ca. 180m² Wohnfläche und 5 erwachsenen Bewohnern würde den Endkunden zwischen 30.000,- und 35.000,- Euro kosten. Das System besteht aus einer Heizungs-Wärmepumpe inklusive Installation sowie einer PV-Anlage mit ca. 6,5 kWp. Die Kosten variieren natürlich je nach Konzept, vor allem beim Heizungssystem.
0 Punkte
Beantwortet 20, Apr 2015 von Tjarko Tjaden (264 Punkte)
Wer beim Vortrag nicht dabei sein konnte, hier nochmal der Vortrag inklusive Kommentierung

Stellen Sie Ihre eigene Frage:

 

...