In dieser Arbeit wird untersucht, ob ein mit einer PV-Anlage inklusive Batteriespeicher, Wärmepumpe und Ladesäulen (Wallboxen) ausgerüstetes Gebäude zu einer Entlastung des Netzes beitragen könnte. Aufgrund der zunehmenden Elektromobilität und des steigenden Strombedarfs wird das Netz in Deutschland früher oder später an seine Grenzen kommen. Deshalb gilt es Wege zu finden, um einer solchen Überlastung entgegenzuwirken und den Netzbezug zu reduzieren oder gar eine autarke Versorgung zu erzeugen.
Die Daten sollen möglichst realitätsnah betrachtet werden weshalb – soweit möglich – reale Daten verwendet wurden. Es soll beleuchtet werden, welcher Autarkiegrad im Jahr 2020 mit den unten genannten Komponenten erreicht werden kann. Dies wird anhand von drei Referenztagen aus jeweils Sommer-, Winter- und Übergangszeit näher betrachtet. Folgende Verbrauchswerte werden in dieser Arbeit genauer analysiert: Last der Mitarbeiter (Grundbedarf Mitarbeiter, Serverräume, Klimaanlage, etc.), Wärmepumpe zur Heizung des Gebäudes und Ladestation für E-Autos. Mithilfe folgender Komponenten soll elektrische Energie erzeugt, ggfs. gespeichert und Energie eingespart werden: Photovoltaikanlage, Batteriespeichersystem und Gebäudeenergiemanagement.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Abkürzungsverzeichnis
- Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Problemumfeld
- 1.2 Aufgabenstellung
- 2 Grundlagen und Funktionsweise der Komponenten
- 2.1 Photovoltaikanlage
- 2.1.1 PV-Generator
- 2.1.2 Wechselrichter
- 2.2 Batteriespeicher
- 2.3 Klimaanlage
- 2.4 Wärmepumpe
- 2.5 Ladesäule (Wallbox)
- 2.1 Photovoltaikanlage
- 3 Gebäudeenergiebedarf
- 3 Analysen und Untersuchungen zur elektrischen Energieerzeugung und Verbrauch
- 3.1 Allgemeine Anmerkungen zu den Untersuchungen
- 3.2 PV-Ertragsanalyse
- 3.3 Lastgangprofilanalysen
- 3.3.1 Energiebedarf Wärmepumpe und Klimaanlage
- 3.3.2 Energiebedarf der Ladesäulen
- 3.3.3 Autarkiegradbestimmung: PV-Erzeugung und Gebäudeverbrauch
- 4 Bestimmung der Autarkiegrade, mit Ergebnissen und Diskussion
- 4.1 Bestimmung der Autarkiegrade
- 4.1.1 Autarkiegradbestimmung: PV-Erzeugung und Gebäudeverbrauch
- 4.1.2 Autarkiegradbestimmung: PV-Erzeugung und Gebäudeverbrauch inkl. Wärmepumpe
- 4.1.3 Autarkiegradbestimmung: PV-Erzeugung und Gebäudeverbrauch inkl. Wärmepumpe und Wallbox
- 4.2 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 4.3 Auswertung der Ergebnisse
- 4.1 Bestimmung der Autarkiegrade
- 5 Kritische Schlussbetrachtung
- Ausblick
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Quellenverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Studienarbeit befasst sich mit der Untersuchung der Autarkiefähigkeit eines Bürogebäudes, welches mit einer Photovoltaik-Anlage, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Ladesäulen ausgestattet ist. Ziel ist es, zu ermitteln, ob ein solches Gebäude zur Entlastung des Stromnetzes beitragen kann und inwieweit es autark betrieben werden kann. Die Arbeit analysiert die Energieerzeugung durch die Photovoltaik-Anlage sowie den Energieverbrauch des Gebäudes und dessen Komponenten, um den Autarkiegrad zu bestimmen.
- Autarkiegrad eines Bürogebäudes mit erneuerbaren Energien
- Analyse von Energieerzeugung und -verbrauch
- Integration von Photovoltaik, Batteriespeichern, Wärmepumpen und Ladesäulen
- Optimierung des Energiemanagements
- Beitrag zur Entlastung des Stromnetzes
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in das Thema der Autarkie von Gebäuden im Kontext der zunehmenden Elektromobilität und des wachsenden Strombedarfs ein. Im zweiten Kapitel werden die einzelnen Komponenten der Photovoltaik-Anlage, des Batteriespeichers, der Wärmepumpe, der Klimaanlage und der Ladesäule im Detail erläutert und deren Funktionsweise beschrieben. Anschließend wird im dritten Kapitel der Energiebedarf des Bürogebäudes unter Berücksichtigung verschiedener Verbraucher wie Wärmepumpe, Klimaanlage und Ladesäulen analysiert. Die Ergebnisse der Analyse der Energieerzeugung und -verbrauch werden im vierten Kapitel vorgestellt, wobei der Autarkiegrad des Gebäudes unter verschiedenen Szenarien ermittelt wird. Abschließend wird im fünften Kapitel eine kritische Schlussbetrachtung vorgenommen und ein Ausblick auf zukünftige Forschungsfelder gegeben.
Schlüsselwörter
Autarkie, Bürogebäude, Photovoltaik, Batteriespeicher, Wärmepumpe, Klimaanlage, Ladesäule, Energieerzeugung, Energieverbrauch, Lastganganalyse, Autarkiegrad, Energiemanagement, Stromnetz, Elektromobilität.
- Citation du texte
- Semih Ülker (Auteur), 2021, Autarkie eines Bürogebäudes mit Ladesäule. Maßnahmen zur Entlastung des Stromnetzes in Deutschland, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1175821
