Die Reduktion des CO2-Ausstoßes ist heutzutage in aller Munde und ein wesentlicher Punkt in Politik und Wirtschaft. Doch auch im privaten Bereich wird das Thema der CO2-Reduktion immer relevanter. Dabei ist jedoch wichtig, zu erkennen, dass eine Reduktion der Treibhausgasemissionen nicht nur durch ein geändertes Konsumverhalten und einen Umschwung in der Mobilität der Menschen zu erreichen ist. Ein wichtiger Aspekt ist auch der Energieverbrauch und der Einsatz von nachhaltigen Energiesystemen im privaten Haushalt.
Um ebenso einen einfachen Überblick über verschiedene Kombinationen von nachhaltigen Energiesystemen zu geben, wird im Praxisteil folglich ein Empfehlungstool entwickelt. Dieses Tool ist angesichts der breiten Zielgruppe so aufgebaut, dass es auch von Personen, die keine entsprechenden Fachkenntnisse in diesem Bereich aufweisen, einfach bearbeitet werden kann und Ergebnisse für diese klar und verständlich dargestellt werden. Die benötigten Daten sind dabei so gewählt, dass diese einfach eruiert werden können und keine vorhergehende Auswertung nötig ist. Die Ergebnisse des Empfehlungstools werden in einem übersichtlichen Dashboard angeführt, welches Kostenabschätzungen, mögliche Fördersummen und Energiebilanzen in verschiedenen Grafiken darstellt. Durch die Änderung der Eingabedaten und Konfiguration können die Auswirkungen zudem zeitgleich im Dashboard gesehen werden.
Für eine genauere Analyse des Energiesystems steht zudem eine Detailansicht zur Verfügung, in der verschiedene, wirtschaftliche Rahmenbedingungen wie aktuelle Einspeise- und Stromtarife oder Kosten von Pellets eingestellt werden können. Daraus werden die jährlich anfallenden Betriebskosten für das gewählte Energiesystem abgeschätzt. Weiters wird der Kapitelwert für die gewählte PV-Anlage mit elektrischem Speicher auf Jahresbasis ermittelt. Im Rahmen von zwei Praxisbeispielen sowie einer damit einhergehenden Handlungsanleitung wird sowohl verdeutlicht wie ein Umstieg von Heizöl auf Pellets als auch die Konfiguration eines nachhaltigen Energiesystems für einen Neubau aussehen kann. Dabei wird bei beiden Beispielen gezeigt, welche Kosten tatsächlich anfallen und welche Kostenabschätzung vom Empfehlungstool ermittelt wird.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Stand des Wissens
1.3 Zielsetzung
1.4 Systemgrenzen
2. Material und Methoden
2.1 Energiebedarf in Österreich
2.2 Möglichkeiten der Stromerzeugung
2.2.1 Photovoltaik
2.2.2 Brennstoffzelle
2.3 Möglichkeiten der thermischen Energieerzeugung im Privatbereich
2.3.1 Solarthermie
2.3.2 Nutzung von Umgebungswärme (Wärmepumpe)
2.3.3 Biomasse
2.4 Verfahren und Systeme zur Speicherung der Energie
2.4.1 Thermische Energiespeicher
2.4.2 Elektrochemische Energiespeicher
2.4.3 Chemische Energiespeicher/ Wasserstoffspeicher
2.5 Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz und sonstige Förderungen
2.5.1 Inhalt des EAG
2.5.2 EAG Gesetz 2.Teil
2.5.3 EAG 6.Teil
2.5.4 Förderung „Raus aus Öl und Gas“
2.5.5 Länderspezifische Förderungen (Stand 01.07.2022)
3. Ergebnisse
3.1 Empfehlungstool
3.1.1 Zielgruppe
3.1.2 Aufbau und Design
3.1.3 Gestaltung des Layouts
3.1.4 Referenzdaten
3.1.5 Berechnung
3.1.6 Flussdiagramm des Empfehlungstools
3.2 Praxisbeispiel: Sanierung eines Einfamilienhauses
3.2.1 Beschreibung des Einfamilienhauses Mayer
3.2.2 Bewertung des Einfamilienhauses Mayer mit Empfehlungstool
3.2.3 Diskussion der Ergebnisse des Empfehlungstools der Familie Mayer
3.3 Praxisbeispiel: Neubau eines Einfamilienhauses
3.3.1 Beschreibung des Einfamilienhauses Gruber
3.3.2 Diskussion Ergebnisse Empfehlungstool Familie Gruber
4. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Analyse und Evaluierung verschiedener nachhaltiger Energiesysteme und deren Kombinationen, um Hausbesitzern bei der Umrüstung bestehender Einfamilienhäuser oder der Planung für Neubauten zu unterstützen. Dabei wird eine Forschungsfrage verfolgt, wie man diese komplexen Systeme für Laien durch ein leicht verständliches Empfehlungstool greifbar und wirtschaftlich abbildbar macht, unter Berücksichtigung der österreichischen Förderlandschaft und gesetzlicher Rahmenbedingungen.
- Technischer Aufbau und Grobauslegung moderner Energie- und Speichersysteme
- Kostenabschätzung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nachhaltiger Technologien
- Analyse der österreichischen Förderlandschaft (EAG, Raus aus Öl und Gas)
- Entwicklung eines userzentrierten Empfehlungstools für die Konfiguration
- Evaluation anhand von Praxisbeispielen (Sanierung und Neubau)
Auszug aus dem Buch
Photovoltaikmodul
Das Photovoltaikmodul ist die Kernkomponente der Anlage (Abbildung 2.3) und besteht im Wesentlichen aus 36 bis 144 Solarzellen, die meist in drei Strings aufgeteilt werden. Die in einem String enthaltenen Solarzellen sind in Serie geschalten. Diese Strings sind verbunden und mit Bypassdioden abgesichert, um bei einer Teilverschattung des Moduls den Verlust des betroffenen Strings zu reduzieren. (Fthenakis & Lynn, 2018, S. 82,83)
Um die Solarzellen vor etwaigen Wettereinflüssen zu schützen, wird als oberste Schicht ein Glas mit einer möglichst geringen Reflexion verwendet. Für die Trennung der Zellen von den restlichen Bauteilen wird eine Kunststofffolie (meist Ethylenvinylacetat – EVA) an der Ober- und Unterseite eingebracht und bei einer Temperatur von 150 °C laminiert. Die Rückseite kann entweder aus einem Glas oder einem Verbund von Polyvinylfluorid (PVF) und Polyethylenterephthalat (PET) ausgeführt werden. Für eine bessere Montage werden die Elemente mit einem Aluminiumrahmen eingefasst. (Wesselak & Voswinckel, 2016, S. 68,69)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Zusammenfassung der Problematik der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und der Zielvorgabe, ein Planungshilfsmittel für private Haushalte zu schaffen.
2. Material und Methoden: Umfassende technische Erläuterung der verfügbaren Technologien für dezentrale Energieerzeugung und -speicherung im privaten Bereich sowie deren ökonomische Rahmenbedingungen und Förderungen.
3. Ergebnisse: Detaillierte Darstellung der Funktionsweise und Implementierung des entwickelten Empfehlungstools sowie die Validierung durch Praxisbeispiele für Sanierung und Neubau.
4. Zusammenfassung: Abschließendes Fazit zur Bedeutung nachhaltiger Energiesysteme und der Wirksamkeit des entwickelten Tools als Unterstützungshilfsmittel.
Schlüsselwörter
Nachhaltige Energiesysteme, Photovoltaik, Wärmepumpe, Speichertechnologie, Energieeffizienz, Kostenabschätzung, Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz, Ökonomische Bewertung, Einfamilienhaus, Simulation, Eigenverbrauch, Dekarbonisierung, Lastprofile, Förderungen, Energiewende.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Auslegung nachhaltiger Energie- und Speichersysteme für Einfamilienhäuser, um Hausbesitzern eine fundierte Entscheidungsgrundlage für den Umstieg auf erneuerbare Quellen zu bieten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Dazu zählen Photovoltaik, verschiedene Wärmepumpentypen, Biomasseheizungen, thermische und elektrische Speichersysteme sowie die aktuelle österreichische Förderlandschaft.
Was ist das primäre Ziel der Abschlussarbeit?
Das Ziel ist die Erstellung eines anwenderfreundlichen Empfehlungstools, das Kosten und Förderungen für individuelle Energiesystemkonfigurationen berechnet und visualisiert.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird eine kombinierte Methode aus theoretischer Literaturanalyse bestehender technischer Konzepte und der empirischen Entwicklung eines Simulationstools mit anschließender Validierung durch Praxisbeispiele verwendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Grundlagenvermittlung der Technologien, die methodische Herleitung der Berechnungsmodelle und die praxisnahe Entwicklung und Anwendung des Empfehlungstools.
Wie definieren sich die Schlüsselwörter der Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Photovoltaik, Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Dekarbonisierung geprägt, die den Kernprozess der Energieoptimierung im privaten Haushalt beschreiben.
Wie genau berechnet das Tool die Kosten für Photovoltaikanlagen?
Das Tool nutzt spezifische Systempreise pro Kilowatt-Peak (kWp) in Abhängigkeit von der Anlagengröße und berücksichtigt dabei Montage- sowie Installationskosten, wobei es sich um Grobauslegungsrichtwerte handelt.
Warum ist die Unterscheidung zwischen Neubau und Sanierung relevant?
Bei der Sanierung müssen bestehende Anlagenkonfigurationen (z.B. Solaranlagen) in die Wirtschaftlichkeitsrechnung integriert werden, während beim Neubau oft von einer idealen Systemkonfiguration unter Berücksichtigung aktueller Bau-Standards ausgegangen wird.
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- Fabian Loacker (Author), 2022, Analyse und Auslegung eines nachhaltigen Energiesystems für den modernen Wohnbau, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1296765
