Technische und wirtschaftliche Betrachtung eines Energiemanagement- Systems zur Optimierung des Eigenstromverbrauchs von Privatkunden

Technical and economic analysis of an energy management system for optimization self-electricity consumption for private customers

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Dokumentart: Diplomarbeit, Magisterarbeit, Master Thesis
Institut: Department Maschinenbau und Produktion
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Steuerung , Energie , Fotovoltaik , Eigenverbrauch , Autarkie , Technische Anlage , Batterie , Wärme , Haus
DDC-Sachgruppe: Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt

Kurzfassung auf Deutsch:

In dieser Arbeit wird das energetische und wirtschaftliche Einsparpotential durch die intelligente Sektorkopplung im Wohngebäude ermittelt. Ohne neue Geschäftsmodelle sind bestehende und neue Photovoltaikanlagen, ab 2021 nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben. Dabei werden die Szenarien „Neubau“ und „Bestand“ beschrieben. Die Be-trachtung bezieht sich auf das Versorgungsgebiet der Stadtwerke Düren. Die Markt-analyse ziegt, dass das Erwartungspotential des Absatzes für Energiemanagement- Systeme zwischen 2020 und 2040 bei 1180 Stück liegt. Koppelt man eine bestehende oder neue Photovoltaik- Anlage mit einem Batterie-speicher, E- Fahrzeug und einer Heizungsanlage, kann mithilfe des Energiemanage-ment- System eine Eigenverbrauchserhöhung gegenüber einer volleinspeisenden An-lage von 93,7 % (Neu) und 96,2 % (Bestand) realisiert werden. Mithilfe einer Lastganganalyse im 15 Min.- Intervall über einen Zeitraum von 365 Ta-gen, wurden die Bewertungsgrößen wie z.B. Eigenverbrauchsanteil, Autarkiegrad und die einzelnen Mengen für den Direktverbrauch, Netzbezug und Einspeisung ermittelt. Um trotz Eigenverbrauchsoptimierung weiterhin von vergünstigten Tarifen (Wärme-strom, Autostrom) zu profitieren wird eine Lastumschaltung zwischen den Zähler-stromkreisen installiert. Der Stromverbrauch im Neubau steigt um 26,3 %, während der gesamte Netzbezug um 24,1 % sinkt. Das Energiemanagement- System soll innerhalb eines Einspar-Contracting angeboten werden. Die Stadtwerke behalten sich 33 % der Ersparnis beim Privatkunden ein. In der Wirtschaftlichkeitsberechnung wurden keine Strompreissteigerungen, Inflation usw. angenommen. Beim Privatkunden können so Projektrenditen von 5,60 % (Be-stand) und 6,17 % (Neubau) erzielt werden. Bei den Stadtwerken- Düren werden Projektrenditen von 5,24 % (Bestand) und 16,97 % (Neubau) nach Steuern erreicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit sprechen für eine Produktentwicklung sowie Erprobung und Optimierung des Energiemanagement- Systems. In weiteren wissenschaftlichen Arbeiten sollte das Potential der Einbindung von meteorologischen und nutzerabhän-gigen Daten geprüft werden. Da die ersten alten Anlagen 2021 keine EEG- Vergütung mehr bekommen, wird der Produktart zu diesem Zeitpunkt empfohlen.

Kurzfassung auf Englisch:

Inside this report, the energetic and economic saving potential achieved by intelligent sector coupling in residential buildings, is described. Without new business models the old and new photovoltaic systems will not be longer economical in 2021. It is differentiated between the scenarios "new" and "existing". The analysis is focused on the service area of the local electricity provider of Düren. The result of the market analysis shows that the expected market potential for energy management-systems is approximately 1180 pieces large for the time period between 2021 till 2041. If an old or new photovoltaic system is coupled with a battery storage unit, an electric vehicle and a heating system, the energy management system can increase the self-consumption composed to a standard photovoltaic system by 93.7 % (new) and 96.2 % (old). With a load profile analysis with intervals of 15 minutes over a period of 365 days, the evaluation parameters like self-consumption rate, degree of self-sufficiency and the individual quantities for direct consumption, grid power consumption and feed in elec-tricity were determined. If the benefit of reduced tariffs should be continued, even due to self-consumption op-timization, a load switch can be installed between the meter circuits. The load switch is described in this report. Electricity consumption in new buildings increases by 26.3 %, while the total grid consumption falls by 24.1 % The energy management system is sold by a savings contracting. The local electricity provider of Düren gets 33 % of the savings of the private customers. In the economic analysis it is assumed that there is no inflation nor increase of cost for electricity. For private customers, return of invests of 5.60 % (old) and 6.17 % (new) can be achieved. For the local electricity provider, return of invests of 5.24 % (old) and 16.97 % (new) after tax are achieved. Due to the positive results of this paper product development as well as testing and optimization of the energy management system should be continued. In further analysis, the potential of integrating meteorological and user-dependent data should be examined. Launching of the product is recommended for 2021.

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