Modellgestützte Optimierung des energetischen Eigenverbrauchs von Wohngebäuden bei sektorgekoppelter Wärmeversorgung - Vorstellung des POPART-Modells

Daniel Fehrenbach

No 32, Working Paper Series in Production and Energy from Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Industrial Production (IIP)

Abstract: Auf die Versorgung von Wohngebäuden mit Raumwärme und Warmwasser entfällt in Deutschland ein erheblicher Teil des Endenergiebedarfs. Ihrer Transformation kommt folglich eine gewichtige Rolle bei der Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung zu. Sogenannte sektorgekoppelte Wärmeerzeuger wie Wärmepumpen und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ermöglichen es, nicht nur einen Beitrag zur Zielerreichung im Gebäudesektor zu leisten, sondern auch im Elektrizitätssektor durch die Bereitstellung elektrischer Flexibilität durch Wärmespeicherung. Das einschlägige wissenschaftliche Schrifttum weist gesamtwirtschaftliche Potenziale für diesen Ansatz nach. Das Interesse der vorliegenden Arbeit ist hingegen auf die Untersuchung der entsprechenden Potenziale aus einzelwirtschaftlicher Perspektive gerichtet. Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung eines geeigneten Analyseinstruments zur Untersuchung der Entscheidungssituation bzw. zur Entscheidungsunterstützung bei der Investition in und dem Betrieb von Anlagen zur Energieversorgung einzelner Wohngebäude. Dabei sollen neben erneuerbaren Energietechniken zur Wärme- und Stromversorgung insbesondere Wärmepumpen und objektbasierte Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen betrachtet werden. Wesentlicher Inhalt der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Beschreibung des resultierenden POPART-Modells und seine Anwendung auf o.g. Fragestellungen. Der Fokus liegt dabei auf der Betrachtung älterer Bestandsgebäude mit Gasnetzanschluss. Die Auswertung der Modellergebnisse zeigt ein hohes einzelwirtschaftliches Potenzial für objektbasierte Energiekonzepte. Dabei spielen vor allem die Photovoltaik und objektbasierte Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen eine wichtige Rolle, bei steigenden Gaspreisen auch die Solarthermie. Wärmepumpen spielen allerdings unter den untersuchten Rahmenbedingungen nur in Einzelfällen eine Rolle. Thermische und elektrische Speicher kommen bestenfalls in vernachlässigbaren Größenordnungen zum Einsatz. Die Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass ein entscheidender Hebel zur Ausgabenminderung in der Verringerung des Strombezugs aus dem Netz durch Eigenverbrauch liegt. Anstelle der derzeit verbreiteten Praxis, die elektrische Eigenerzeugungsquote durch Investition in Speicherkapazitäten zu erhöhen, ist den Modellergebnissen zufolge vielmehr eine größere Dimensionierung der Umwandlungskapazitäten vorteilhaft. Insgesamt belegt die Ergebnisauswertung ein Spannungsverhältnis zwischen Sektorenkopplung und Eigenversorgung unter gegebenen regulatorischen Rahmenbedingungen, welches die Realisierung gesamtwirtschaftlicher Flexibilitätspotenziale in Frage stellt.

Date: 2018
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DOI: 10.5445/IR/1000090289

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