zertifizierung:passivhaus-klassen:per
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zertifizierung:passivhaus-klassen:per [2015/03/11 15:45] – bwuensch | zertifizierung:passivhaus-klassen:per [2015/03/11 17:51] (aktuell) – bwuensch | ||
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Die angewandte Methodik wurde auf Basis der in [Feist 2013] und [Feist 2014] veröffentlichten Ideen weiter entwickelt, weltweit angewandt und ausgewertet. Mit einer stündlichen Zeitauflösung wird für Lastprofile des Energiebedarfs die Deckung über ein zukünftiges Versorgungsszenario basierend auf ausschließlich erneuerbaren Energiequellen (EE), inklusive Energiespeichern und Verlusten, simuliert (Abbildung 1). Die individuellen Berechnungen basieren auf lokalen Klimadaten aus verschiedensten Quellen, die resultierenden PER-Faktoren sagen aus, um welchen Faktor die erneuerbar erzeugte Energie im statistischen Mittel größer sein muss, als die im Gebäude verbrauchte Endenergie. | Die angewandte Methodik wurde auf Basis der in [Feist 2013] und [Feist 2014] veröffentlichten Ideen weiter entwickelt, weltweit angewandt und ausgewertet. Mit einer stündlichen Zeitauflösung wird für Lastprofile des Energiebedarfs die Deckung über ein zukünftiges Versorgungsszenario basierend auf ausschließlich erneuerbaren Energiequellen (EE), inklusive Energiespeichern und Verlusten, simuliert (Abbildung 1). Die individuellen Berechnungen basieren auf lokalen Klimadaten aus verschiedensten Quellen, die resultierenden PER-Faktoren sagen aus, um welchen Faktor die erneuerbar erzeugte Energie im statistischen Mittel größer sein muss, als die im Gebäude verbrauchte Endenergie. | ||
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Für den PER-Faktor ist die Gleichzeitigkeit der verfügbaren Energieressourcen und des Energieverbrauchs ausschlaggebend, | Für den PER-Faktor ist die Gleichzeitigkeit der verfügbaren Energieressourcen und des Energieverbrauchs ausschlaggebend, | ||
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===== Lastprofile – Erzeugung und Verbrauch ===== | ===== Lastprofile – Erzeugung und Verbrauch ===== | ||
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Die restlichen Verbraucher – Heizung, Kühlung und Entfeuchtung – werden mittels stündlicher Gebäudesimulation für ein Referenzgebäude ermittelt. Es werden jeweils mehrere Fälle berechnet, um den Einfluss variierender Heiz- bzw. Kühlperioden berücksichtigen zu können: Ein typisches Passivhaus sowie ein bis zu achtfacher Mehrverbrauch der jeweiligen Anwendung. Für die Umrechnung von Nutz- auf Endenergiebedarf wird von einer Versorgung mittels Wärmepumpe ausgegangen. Der entsprechende Strombedarf wird stündlich mit einem vereinfachten Wärmepumpenmodell berechnet. Zuletzt werden alle Lastprofile mit einer Normalverteilung über ±4 Stunden geglättet, um Schwankungen - z.B. bedingt durch unterschiedliches Nutzerverhalten - zu berücksichtigen. | Die restlichen Verbraucher – Heizung, Kühlung und Entfeuchtung – werden mittels stündlicher Gebäudesimulation für ein Referenzgebäude ermittelt. Es werden jeweils mehrere Fälle berechnet, um den Einfluss variierender Heiz- bzw. Kühlperioden berücksichtigen zu können: Ein typisches Passivhaus sowie ein bis zu achtfacher Mehrverbrauch der jeweiligen Anwendung. Für die Umrechnung von Nutz- auf Endenergiebedarf wird von einer Versorgung mittels Wärmepumpe ausgegangen. Der entsprechende Strombedarf wird stündlich mit einem vereinfachten Wärmepumpenmodell berechnet. Zuletzt werden alle Lastprofile mit einer Normalverteilung über ±4 Stunden geglättet, um Schwankungen - z.B. bedingt durch unterschiedliches Nutzerverhalten - zu berücksichtigen. | ||
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===== Ermittlung standortspezifischer PER-Faktoren ===== | ===== Ermittlung standortspezifischer PER-Faktoren ===== | ||
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Die Kapazität des saisonalen Speichers wird im jeweiligen Modelllauf ermittelt, und zwar exakt zu der Kapazität, bei der die Jahresbilanz aufgeht (Erzeugung = Bedarf + Verluste). Ein mögliches funktionsfähiges saisonales Speichersystem ist die Umwandlung des EE-Stroms in Methan: Hierfür wird ein Umwandlungswirkungsgrad von 57 % angesetzt, für die Rückverstromung im GuD-Kraftwerk ein Wirkungsgrad von 50 %. Der Gesamt-Wirkungsgrad der Langzeitspeicherung ergibt sich daraus in typischen Klimaten zu ca. 30 %. Zudem werden 5 % Übertragungsverluste im Stromnetz beaufschlagt. | Die Kapazität des saisonalen Speichers wird im jeweiligen Modelllauf ermittelt, und zwar exakt zu der Kapazität, bei der die Jahresbilanz aufgeht (Erzeugung = Bedarf + Verluste). Ein mögliches funktionsfähiges saisonales Speichersystem ist die Umwandlung des EE-Stroms in Methan: Hierfür wird ein Umwandlungswirkungsgrad von 57 % angesetzt, für die Rückverstromung im GuD-Kraftwerk ein Wirkungsgrad von 50 %. Der Gesamt-Wirkungsgrad der Langzeitspeicherung ergibt sich daraus in typischen Klimaten zu ca. 30 %. Zudem werden 5 % Übertragungsverluste im Stromnetz beaufschlagt. | ||
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Das EE-Erzeugungsprofil wird durch die anteilige Zusammensetzung aus Solar- und Windenergie beeinflusst. Beide Extreme (keine Photovoltaik bzw. kein Wind) und vier Zwischenstadien werden modelliert, d.h. für jedes betrachtete Lastprofil ergeben sich sechs Berechnungen. Der PER-Faktor wird nach dem jeweils günstigsten Verhältnis aus Solar zu Wind bestimmt. | Das EE-Erzeugungsprofil wird durch die anteilige Zusammensetzung aus Solar- und Windenergie beeinflusst. Beide Extreme (keine Photovoltaik bzw. kein Wind) und vier Zwischenstadien werden modelliert, d.h. für jedes betrachtete Lastprofil ergeben sich sechs Berechnungen. Der PER-Faktor wird nach dem jeweils günstigsten Verhältnis aus Solar zu Wind bestimmt. | ||
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Für jedes Profil wird nun von der PER-Rechenroutine die jeweils benötigte Primär-EE-Erzeugung zur Deckung des Gesamtendenergiebedarfs zuzüglich aller Verluste ermittelt. Der PER-Faktor für den Verbraucher ergibt sich nun aus der Steigung der EE-Erzeugung gegenüber dem Mehrverbrauch (siehe Beispiele in Abbildung 4). Zum Teil können sich so zunächst sogar PER-Faktoren unter 1 ergeben, insbesondere für die Kühlung, wenn der zusätzliche Energiebedarf die saisonalen Schwankungen ausgleicht und somit die Notwendigkeit zur Langzeitspeicherung reduziert. | Für jedes Profil wird nun von der PER-Rechenroutine die jeweils benötigte Primär-EE-Erzeugung zur Deckung des Gesamtendenergiebedarfs zuzüglich aller Verluste ermittelt. Der PER-Faktor für den Verbraucher ergibt sich nun aus der Steigung der EE-Erzeugung gegenüber dem Mehrverbrauch (siehe Beispiele in Abbildung 4). Zum Teil können sich so zunächst sogar PER-Faktoren unter 1 ergeben, insbesondere für die Kühlung, wenn der zusätzliche Energiebedarf die saisonalen Schwankungen ausgleicht und somit die Notwendigkeit zur Langzeitspeicherung reduziert. | ||
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Die Vernetzung der Stromversorgung ist in vielerlei Hinsicht eine politische Frage: Die weltweiten zukünftigen Entwicklungen sind nur schwer abzusehen. Eine rein lokale Versorgung wäre zwar technisch prinzipiell leistbar, aber unnötig aufwendig – und daher zu pessimistisch angesetzt. Für die im PHPP anzusetzenden PER-Faktoren werden daher die Ergebnisse aus über 700 weltweit individuell berechneten Standorten mittels Fourier-Approximation über den Globus zusammengeführt. Zudem werden alle Werte für die Berechnung im PHPP mit mindestens 1 (Erzeugung = Bedarf) angesetzt. Abbildung 6 zeigt beispielhaft den Mittelwerte und die Streuung der PER-Faktoren für den Heizfall aller aktuell im PHPP hinterlegten Standorte. | Die Vernetzung der Stromversorgung ist in vielerlei Hinsicht eine politische Frage: Die weltweiten zukünftigen Entwicklungen sind nur schwer abzusehen. Eine rein lokale Versorgung wäre zwar technisch prinzipiell leistbar, aber unnötig aufwendig – und daher zu pessimistisch angesetzt. Für die im PHPP anzusetzenden PER-Faktoren werden daher die Ergebnisse aus über 700 weltweit individuell berechneten Standorten mittels Fourier-Approximation über den Globus zusammengeführt. Zudem werden alle Werte für die Berechnung im PHPP mit mindestens 1 (Erzeugung = Bedarf) angesetzt. Abbildung 6 zeigt beispielhaft den Mittelwerte und die Streuung der PER-Faktoren für den Heizfall aller aktuell im PHPP hinterlegten Standorte. | ||
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===== Zusammenfassung und Ausblick ===== | ===== Zusammenfassung und Ausblick ===== |
zertifizierung/passivhaus-klassen/per.1426085153.txt.gz · Zuletzt geändert: 2015/03/11 15:45 von bwuensch