Energietechnik

Die Elektrifizierung von Haushalten durch Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge und Photovoltaik-Anlagen ist ein wichtiger Schlüssel zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors. Diese Arbeit untersucht die ökologischen, wirtschaftlichen und energieeffizienten Aspekte der Anschaffung von Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge, Photovoltaik-Anlagen und Batteriespeichern für private Betreiber, inklusive einer Perspektive bis 2030. Zudem wird analysiert, wie ein Energiemanagementsystem zur Eigenverbrauchsoptimierung zusätzliche Einsparungen ermöglicht.

Die Integration einer großen Anzahl ungesteuert betriebener Wärmepumpen, Elektroautos und Photovoltaik-Anlagen kann das Stromnetz belasten. Wie die simulationsgestützten Analysen von sechs Referenznetzen zeigen, werden hierdurch bis 2030 lokale Netzengpässe verursacht. Auch eigenverbrauchsoptimierte Betriebsweisen mindern diese nur unwesentlich. Netzdienliche Betriebsstrategien ermöglichen hingegen eine Netzentlastung mit bis zu 72 % geringeren Ausbaukosten im Vergleich zur ungesteuerten Variante. Um die Bereitschaft der Haushalte zur Bereitstellung ihrer Anlagenflexibilität anzureizen, werden zeitvariable Netzentgelte untersucht. Anlagenbetreiber können für netzdienliches Verhalten im Mittel ca. 100 €/Jahr an Zusatzeinnahmen erzielen, und bis zu 175 €/Jahr durch weitere reduzierte Strompreiskomponenten.

Die Arbeit zeigt, dass Sektorenkopplung in Gebäuden nicht als Problem, sondern als Chance für eine nachhaltige Energiewende gesehen werden sollte, indem Haushalte aktiv zur Netzstabilisierung beitragen. Die Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit hängen dabei entscheidend vom regulatorischen Rahmen ab, wofür abschließend Handlungsempfehlungen gegeben werden.

Vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels wurden national und international hohe Zielvorgaben zur Reduktion der CO2-Emissionen definiert, welche mittels vorgegebener Standards forciert werden sollen. Im Rahmen des dieser Arbeit zu Grunde liegenden Intensivmonitorings wurde der Gebäudebetrieb eines Demonstrationsgebäudes der Forschungsinitiative EnOB über die ersten Jahre, 2014 bis 2017, begleitet und anhand von Betriebsdaten und dynamischen Sys-temsimulationen bewertet. Der Gebäudebetrieb wurde anhand von Messdaten detailliert untersucht und bewertet. Darüber hinaus wurden Simulationsmodelle für das Gebäude und die technische Gebäudeausrüstung erstellt, anhand derer unterschiedliche Szenarien untersucht wurden.