Ergebnisse aus dem Projekt MULTIELEMENT Einfluss von PV-Anlagen auf den Primärenergiebedarf von Gebäuden nach EnEV 2009 Ergebnisse aus dem Projekt MULTIELEMENT M. Roos1, A. Maas², N. Boyanov³, N. Henze1 1 Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES, Königstor 59, D-34119 Kassel, Tel.: 0561 7294-235, Fax: 0561 7294-200, E-Mail: maria.roos@iwes.fraunhofer.de ² Universität Kassel, Fachbereich Architektur, Stadtplanung, Landschaftsplanung, Fachgebiet Bauphysik ³ Universität Kassel, Fachbereich Wirtschaftswissenschaften In meinem Vortrag geht es um die .....

Hintergrund: Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien nach EnEV 2009 (ergänzt durch Auslegungsregeln vom BSSR) Strom aus erneuerbaren Energien kann vom „Endenergiebedarf Strom“ abgezogen werden (§5)  PV-Anlagen senken den Primärenergiebedarf Qp eines Gebäudes Bei neu zu errichtenden Gebäuden und bei Sanierungen mit wesentlichen Veränderungen PV-Anlage muss in unmittelbarem, räumlichen Zusammenhang stehen Strom muss vorrangig selbst genutzt werden (§33 EEG, Absatz 2) Der Ertrag einer PV-Anlage ist mit geeigneten technischen Regeln zu berechnen. (DIN EN 15316-4-6, Strahlungswerte aus DIN V 18599-10) PV-Strom wird vom Gesamtendenergiebedarf Strom abgezogen. Die Bilanzierung erfolgt monatsweise (DIN V 18599:2007-2)

Bilanzierung Endenergiebedarf Strom Quelle: ea-nrw 1. Hilfsenergie Qf,aux (neu Wf) 2. Energiebedarf für elektrische WW-Bereitung, Beheizung, Kühlung, RLT Qf,el 3. Beleuchtung Ql,f (Nur bei Nichtwohngebäuden) Bilanzierung von Strom nach EnEV: Nur rechnerisch ermittelter Strombedarf für Raum-Konditionierung und Warmwasser-Bereitung! Nicht: Elektrische Geräte Die Bilanzierung folgt dem Schema von der Nutzenergie über die Endenergie hin zur Primärenergie. Zum ermittelten Nutzenergiebedarf werden die vorhandenen technischen Verluste hinzugezählt, um den Endenergiebedarf zu bestimmen Die Umrechnung der ele Energieträger bilanzierten Endenergie in die Primärenergie zur Bewertung der Umweltwirksamkeit erfolgt mit Primärenergiefaktoren

Berechnung der Primärenergiesenkung Monatsweise Berechnung nach DIN V 18599 ∑ Hilfsenergie Strom: Qf,aux (Wf) + ∑ Strombedarf für Raum-Konditionierung: Qf,el,(Bedarf) + Strombedarf für Beleuchtung (bei NWG) Qf,l - PV-Ertrag QPV,f (neu: Qf,prod) Endenergiebedarf Strom Qf,el (≥ 0) Primärenergiesenkung Δ Qp = Angerechnter PV-Strom x Primärenergiefaktor (zurzeit 2,6) (neu: 2,4)

Größenordnung? Ausgangssituation Energieberater hatten bisher wenig Information über die Anrechnung von PV Wie funktioniert es? Kann meine EnEV-Software das? Lohnt es sich überhaupt? Größenordnung?

Studienarbeit zur Abschätzung der Senkungspotenziale :2007-2 :2007-2 Software EPASS HELENA® 5.4 Ultra PV*Sol Expert 4.0 Randbedingungen Referenzklima DIN V 18599-10:2007-2 Nachweis EnEV 2009 nach DIN V 18599:2007-2

Referenzgebäude Wohngebäude 2 Geschosse, 110 m² Wohnfläche, 148,8 m² beh. Nutzfläche, 465 m³ beh. Volumen Bürogebäude 3 Geschosse, 6998 m² Bruttogrundfläche, 5949 m² Nettogrundfläche, 19317 m³ Nettovolumen * Modellhäuser wurden vom Zentrum für umweltbewusstes Bauen (ZUB) in Kassel aus einer Datenbank zur Verfügung gestellt

Ergebnisse im Überblick

Beispiel EFH, Effizienz EnEV-Standard, 3 kWp PV-Anlage Monatsbilanz Jahresbilanz

EFH mit elektrischer Wärmepumpe EnEV Standard + el. Wärmepumpe Angerechneter Anteil PV-Jahresertrags 48% Qp-Senkung 39% Passivhausniveau (mit WP) Angerechneter Anteil PV-Jahresertrags 40% Qp-Senkung 62%

Beispiel Bürogebäude, EnEV-Standard, 100 kWp-Anlage Monatsbilanz Jahresbilanz

Beispiel Bürogebäude mit elektrischer Wärmepumpe EnEV Standard + el. Wärmepumpe Angerechneter Anteil PV-Jahresertrags 100% Qp-Senkung 25% Passivhausniveau (mit WP) Angerechneter Anteil PV-Jahresertrags 100% Qp-Senkung 53%

Primärenergiesenkung in Abhängigkeit der PV-Leistung Wohngebäude - EFH Die maximale Qp-Senkung liegt beim EFH mit EnEV-Standard bei knapp 10% Beim EFH EnEV-Standard mit Wärmepumpe kann mit einer 3 kWp PV-Anlage eine Qp-Senkung um 40% erreicht werden Beim Passivhausstandard kann eine 3 kWp PV-Anlage den Qp um 62% senken. Mit einer PV-Anlagenleistung von 18 kWp könnte ein Nullenergiehaus bilanziert werden

Primärenergiesenkung in Abhängigkeit der PV-Leistung Nichtwohngebäude - Bürogebäude Bei Energieeffizienz EnEV-Standard kann Qp um mehr als 50% gesenkt werden Mit Wärmepumpe und einer 500 kWp PV-Anlage kann Qp um 75% gesenkt werden. Mit Passivhaus-Niveau kann eine 500 kWp PV-Anlage den Qp um 90% senken. Mit einer PV-Anlagenleistung von 1,3 MWp könnte ein Nullenergiehaus bilanziert werden

Ergebnis Der Einfluss der Photovoltaik auf den Primärenergiebedarf eines Gebäudes steigt mit verbessertem Wärmeschutz und bei Einsatz von Strom als Energieträger (z.B. Durchlauferhitzer, Wärmepumpe). Die Kombination von Wärmepumpen und PV-Anlagen ermöglicht insbesondere bei hohem Effizienzstandard der Gebäudehülle bilanztechnisch »Qp-Null-Gebäude«. Bei Wohngebäuden mit konventioneller Anlagentechnik und Effizienzstandard nach EnEV ist der Einfluss einer PV-Anlage auf den Primärenergiebedarf nach aktueller Rechenvorschrift vergleichsw. gering. Bei Bürogebäuden oder Industriegebäuden können wegen des ganzjährig hohen Strombedarfs für Beleuchtung und Klimatisierung deutlich höhere Primärenergiebedarfs-Senkungen erreicht werden.

Änderungen durch die neue DIN V 18599:2011-12 Neuer Teil 9: End- und Primärenergiebedarf von stromproduzierenden Anlagen Erfassung von Endenergieströmen für produzierte Energie Qf,prod Berechnungsverfahren für PV-Ertrag PV ist in der Übersichtsgrafik gleich-berechtigt neben BHKW und Wind Neue Primärenergiefaktoren fp für Strom (nicht erneuerbarer Anteil) allgemeiner Strommix : 2,4 (bisher 2,6) NEU: Verdrängungsstrommix : 2,8* Neue Referenzklimadaten: Referenzstandort Potsdam, neue Globalstrahlung: 1072 kWh/(m²a), bisher: 1120 kWh/(m²a) (-4%) * Wird relevant bei Effizienzhaus-Plus – eingespeister Strom

Auswirkungen Beim Bild in Teil 9 muss aber noch nachgebessert werden! EnEV-Software-Hersteller haben nun verbindliche Vorgaben, PV in die EnEV-Bilanzierung einzubinden Energieberater können dann ohne hohen Aufwand mit PV bilanzieren Senkungs-Potenzial sinkt durch neuen Primärenergiefaktor und neues Referenzklima mit einer geringere Einstrahlung Beim Bild in Teil 9 muss aber noch nachgebessert werden!

Neue Klimadaten Aktualisierte Testreferenzjahre vom DWD mit 15 verschiedenen Referenzklima-Regionen Für öffentlich-rechtliche Nachweise gilt das Referenzklima Deutschland: Klimastandort Potsdam Globalstrahlung ist um 4% geringer als früher Außentemperatur ist höher

Energieeffizienz-Haus-Plus Aktuell sehr im Fokus des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) Definition: Effizienzhaus-Plus-Niveau1 1. Jahresprimärenergiebedarf ∑Qp < 0 kWh/m²a UND 2. Jahresendenergiebedarf ∑Qe < 0 kWh/m²a Alle sonstigen Bedingungen der EnEV 2009 sind einzuhalten. Bewertungsmethode: Erweiterter EnEV-Nachweis mittels Primärenergiebedarf nach DIN V 18599 (Primärenergiefaktoren nach Ausgabe 2011) + normierter Beleuchtungs- und Haushaltsbedarf (Geräte mit höchsten Energieeffizienzlabels, intelligente Zähler) netzeingespeister, innerhalb der Bilanzgrenze erzeugter, regenerativer Energieüberschüsse Bilanzgrenze: Grundstücksgrenze Neue Bilanzregeln: in einem Beiblatt zur DIN V 18599 - noch nicht veröffentlicht – oder in Anhang zu EnEV 1 Bekanntmachung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung über die Vergabe von Zuwendungen für Modellprojekte im „Effizienzhaus-Plus-Standard“

Fazit PV ist als Teil der Anlagentechnik nach EnEV „angekommen“ Mehr und mehr Energieberater bilanzieren auch PV beim EnEV-Nachweis Die Kombination „Passivhaus-Niveau – Wärmepumpe – Photovoltaik“ führt zu sehr niedrigem Primärenergiebedarf Der Einfluss einer PV-Anlage auf den Primärenergie- bedarf wird umso geringer, je höher der Anteil der Erneuerbaren am allgemeinen Strommix wird Im Rahmen der Entwicklung hin zu Energie-Plus- Gebäuden wird die Photovoltaik eine wichtige Rolle spielen und nach anderen Regeln bilanziert werden

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