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Weshalb Gebäude SMART sein müssen…

Jürg Grossen, Nationalrat

Nationalrat Jürg Grossen an der Veranstaltung für Energieberater im Gebäudebereich vom 18.10.18 an der Empa Akademie in Dübendorf.

Was bringen uns intelligente Gebäude – kurz SMART Buildings? Am erstmalig durchgeführten Tageskurs für Energieberater – organisiert durch Gebäudehülle Schweiz – lag der Fokus auf der Vernetzung von Gebäude und Energiesysteme. Unter anderem sprach Nationalrat Jürg Grossen zum Thema Smart Energy an der Empa Akademie in Dübendorf.

Eigenverbrauchsgemeinschaft (EVG) – ein Zukunftsmodell?

Durch den Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV), welche seit dem 1.1.18 in der Schweiz möglich ist, bilden mehrere Verbrauchseinheiten eine Verbrauchsgemeinschaft. Dadurch entsteht ein Anschluss- und Abrechnungspunkt gegenüber dem lokalen Elektrizitätswerk.

Einsparung mit jeder Kilowattstunde

Wird Solarstrom innerhalb der EVG direkt bezogen, kann eine aus dem Netz bezogene kWh im Wert von 20 und 30 Rp. (je nach Region) eingespart werden. Wird der Strom hingegen in das öffentliche Netz eingespiesen, dann erhält der Betreiber oft nur etwa 5 Rp. pro kWh (je nach Region). Im Vergleich zum derzeitigen Solarstromgestehungspreis von etwa 12 Rp. entsteht so ein Verlust von 7 Rp., deshalb wird immer eine Maximierung des Eigenverbrauchs angestrebt.

Vorteile der EVG auf einen Blick

  1. Leistung reduzieren
    Weniger Anschlussleistung und damit geringere Investitionskosten. → tiefere Investitionskosten
  2. Ausgleichung von Überkapazitäten
    Mehr Verbraucher und höherer Eigenverbrauch resp. weniger Rückspeisung. → tiefere Betriebskosten
  3. Grossverbraucher
    Ab 100’000 kWh Beschaffung am freien Markt. → tiefere Betriebskosten

SMART zur Optimierung des Eigenverbrauch

Prof. Dr. David Zogg zeigt in seinem Referat, wie intelligente Regelungstechnik den Eigenverbrauch maximiert. Um den Eigenverbrauch zu steigern, braucht es immer Speicher oder Verbraucher, welche in der Lage sind, die Überschüsse aufzunehmen. Die Gebäudemasse selbst ist der grösste Speicher, gefolgt von der Batterie des Elektrofahrzeugs und dem Brauchwarmwasserspeicher. Ein stationärer Batteriespeicher, spielt aufgrund der geringen Speicherdichte und der noch hohen Kosten meist eine untergeordnete Rolle.

Aktivierung der Gebäudemasse

Um den grössten Speicher – die Gebäudemasse – nutzbar zu machen, muss es möglich sein, die Raumtemperatur anzuheben oder abzusenken. Der Temperaturbereich ist so gewählt, dass das zulässige Toleranzband des Menschen ausgenutzt wird. Dazu sind Temperatursensoren im Gebäude zum Monitoring notwendig. Doch das allein reicht nicht, auch Wetterprognosen sind zu berücksichtigen. Durch eine vorausschauende Regelung wird das Gebäude zum Beispiel vor einer Schlechtwetterperiode vorsorglich auf ein höheres Temperaturniveau angehoben, sofern am Vortag solare Überschüsse vorhanden waren. Eine Bewirtschaftung der Gebäudehülle macht allerdings nur Sinn, wenn das Gebäude über genügend Speichermasse verfügt und diese gut wärmegedämmt ist.

Dem „Real-Time-Pricing“ gehört die Zukunft

Eine weitere Möglichkeit kurzfristig Eigenverbrauch zu generieren besteht darin, Verbraucher zuzuschalten. Dies kann einerseits durch Vernetzung der Geräte (Waschmaschine, Tumbler, Geschirrspüler etc.) automatisch geschehen. Anderseits können die Bewohner mittels Anreize durch ein „Real-Time-Pricing“ motiviert werden, den Eigenverbrauch zu steigern. Ein Algorithmus errechnet den aktuellen Strompreis für die Eigenverbrauchsgemeinschaft. Das Monitoringsystem informiert die Bewohner über den aktuellen Preis und macht diese auf günstige Tarife aufmerksam. Damit hat das klassische Hoch- und Niedertarifstrommodell ausgedient. Anhand von gemessenen Tageslastgängen aus realen Objekten zeigt Prof. Dr. Zogg, wie der solare Stromüberschuss minimiert wird.

Regel-, Monitoring- und Abrechnungssystem

Es liegt auf der Hand, in Zukunft verschmelzen Regel-, Monitoring- und Abrechnungssysteme. In der Eigenverbrauchsgemeinschaft muss der Betreiber die Energieabrechnung mit geeichten Zählern gegenüber den Endverbrauchern eigenverantwortlich durchführen, denn sie ist das letzte Glied zum Endkunden. Das Elektrizitätswerk rechnet mit der Eigenverbrauchgemeinschaft als einzigen Vertragspartner ab.

Energiespeicherung – Schlüssel zur Netzstabilität

Renato Trevisan von der ABB zeigt in seinem Referat anschaulich, weshalb die zunehmende erneuerbare Stromproduktion (Sonne, Wind etc.) ausreichend Speichersysteme auf der Netzebene erfordern. Nur mit solchen Speichern wird es gelingen, zukünftig die Netzstabilität zu gewährleisten, da diese die Lastschwankungen abfangen können. Die grössten Speicher sind die Pumpwasserkraftwerke, denn diese machen heute weltweit 98% der Speicher aus. Zukünftig werden wohl auch die Batteriespeicher auf der Netzebene an Bedeutung gewinnen, da die spezifischen Kosten laufend sinken. In den USA in San Diego sind bereits grosse Anlagen mit über 120 MWh Kapazität im Betrieb. Es wird nicht reichen, nur auf Gebäude oder Quartierebene Speichersysteme bereitzustellen, meint er.

Auch für den Gebäudebestand geeignet

Jürgen Gross, Nationalrat (GLP) und Eigentümer verschiedener Firmen im Elektro- und Automationsbereich zeigt, anhand eines bestehenden Bürogebäudes, dass das Einsparpotenzial durch Vernetzung und intelligenter Steuerung enorm ist. Im Vergleich mit der Automobilindustrie ist die Baubranche weit im Rückstand, was das Thema Vernetzung und Intelligenz betrifft, meint er.

NEST

In der anschliessenden Führung durch das NEST der Empa Dübendorf wurden die drei Projekte ehub, Meet2Creat, Solar Fitness & Wellness sowie das aktuell entstehende DFAB House besichtigt. Zurzeit sind fünf der gesamthaft vierzehn Units belegt.

NEST - DFAB House

DFAB House: Forschende der ETH Zürich fabrizierten im Rahmen des DFAB House Leichtbau-Geschossdecke für dessen Schalung 3D-Sanddruck eingesetzt wurde.

NEST - Meet2Creat

Meet2Creat: Die Forschungs- und Innovationsunit Meet2Create ist ein Labor für die Zusammenarbeit und dient der Entwicklung von zukunftsfähigen Arbeitswelten.

NEST - Solar Fitness & Wellness

Solar Fitness & Wellness: Die solare Fitness- und Wellness-Unit zeigt, Komfort und Luxus auch ohne Verbrauch von fossilen Energien möglich ist.

NEST - EHUB

EHUB: Energieforschungsplattform zur Untersuchung und Optimierung des Energiemanagements auf Quartierebene. Foto zeigt die Galileo Brennstoffzelle und die Wärmepumpe für das Anergienetz.