Die vorliegende Arbeit verfolgt die Zielsetzung, privaten Haushalten kleine, autonom betriebene Unterstützungssysteme für einen rationellen Energieeinsatz vorzustellen. Dabei soll untersucht werden, in welchen Bereichen und in welchem Umfang diese (autonomen) Kleinsysteme sinnvolle Lösungsalternativen zur finanziell und installationstechnisch aufwendigen Gebäudeautomation in Form von zentral gesteuerten, vernetzten Systemen darstellen. Dazu sollen existierende Systeme sowie zukünftige Unterstützungsfelder detektiert und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet werden.
Die Arbeit gliedert sich in insgesamt sieben Kapitel.
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Begriffe
2.2 Definition der Betriebszustände bei Elektrogeräten
2.3 Anforderungen an die Unterstützungssysteme
2.4 Annahmen an die Wirtschaftlichkeitsrechnung
3 Die privaten Haushalte aus energetischer Sicht
3.1 Entwicklung des Energieverbrauchs
3.2 Entwicklung der Energiepreise
3.3 Soziodemografische Faktoren
3.4 Umweltbewusstsein und Akzeptanz für energieeffiziente Produkte
3.5 Zusammenfassung
4 Systematisierung von Energiedienstleistungen
4.1 Raumwärme
4.2 Warmwasserbereitung
4.3 Klimatisierung und Lüftung
4.4 Kochen, Backen, Küchengeräte
4.5 Waschen, Trocknen, Spülen
4.6 Kühlen und Gefrieren
4.7 Beleuchtung
4.8 Betrieb von TV-, Hi-Fi- und Computergeräten
4.9 Betrieb elektrischer Kleingeräte
4.10 Übersicht
5 Unterstützungssysteme
5.1 Raumwärme
5.1.1 Wettervorhersagesteuerung der Heizungsanlage
5.1.2 Thermostatventile
5.1.3 Heizungspumpensteuerung
5.2 Warmwasserbereitung
5.2.1 Schaltung von Kleinspeichern
5.2.2 Zirkulationspumpensteuerung
5.2.3 Durchflussbegrenzung an Zapfstellen
5.3 Klimatisierung und Lüftung
5.4 Kochen, Backen, Küchengeräte
5.5 Waschen, Trocknen, Spülen
5.5.1 Leerlaufverluste reduzieren
5.5.2 Waschmaschinenvorschaltgerät
5.6 Kühlen und Gefrieren
5.6.1 Thermostatsensoranschluss für Kühlgeräte
5.7 Beleuchtung
5.8 Betrieb von TV-, Hi-Fi- und Computergeräten
5.9 Betrieb elektrischer Kleingeräte
5.10 Übersicht der Wirtschaftlichkeitsrechnung
6 Bewertung
7 Fazit und Ausblick
Literaturverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-1: Definition der Betriebszustände bei Elektrogeräten nach Fraunhofer-ISI
Abbildung 3-1: Endenergieverbrauch der privaten Haushalte nach Anwendungsbereichen
Abbildung 3-2: Stromverbrauch der PHH nach Anwendungsarten 1996 und 2012
Abbildung 3-3: Soziodemografische Rahmendaten für die Energieversorgung
Abbildung 4-1: Empfohlene Raumtemperaturen
Abbildung 5-1: Systemkomponenten der Tado- Heizungssteuerung
Abbildung 5-2: Aufbau eines Thermostatventils
Abbildung 5-3: Schaltbild einer Heizungspumpensteuerung
Abbildung 5-4: Schaltbild einer Zirkulationssteuerung
Abbildung 5-5: Funktionsweise eines Waschmaschinenvorschaltgeräts. Links: ohne Vorschaltgerät. Rechts: mit Vorschaltgerät
Abbildung 5-6: eCube - Wachsklumpen zum Anschluss an den Thermostatsensor im Kühlschrankinnenraum
Abbildung 5-7: links: Präsenzmelder; rechts: Erfassungsradius eines installierten Präsenzmelders
Abbildung 5-8: Steckdosenleiste mit Trittschalter
Abbildung 5-9: Steckdosenleiste mit Funksteuerung
Abbildung 5-10: Übersicht der Wirtschaftlichkeitsrechnung
Tabellenverzeichnis
Tabelle 3-1: Ausgewählte Verbraucherpreise von Energieträgern für die privaten Haushalte
Tabelle 4-1: Gegenüberstellung der Energiedienstleistungen und der Systematisierungsparameter
Tabelle 5-1: Wirtschaftlichkeitsberechnung für eine Steuerung von Kleinspeichergeräten - Vergleich der Alternativen
Tabelle 5-2: Wirtschaftlichkeitsrechnung für eine Zirkulationssteuerung
Tabelle 5-3: Standby-Kosten diverser Elektrogeräte im dauerhaften Standby-Betrieb
Tabelle 6-1: Gegenüberstellung der Unterstützungssysteme mit den Anforderungen
1 Einleitung
Die Welt ist im Wandel und sie braucht Wandel: Der fortschreitende Klimawandel, zunehmende Ressourcenknappheit und die anhaltend steigenden Energiekosten haben in einem Großteil der deutschen Haushalte das Bewusstsein für einen rationellen Energieeinsatz und einer daraus resultierenden Energie- und Kosteneffizienz gestärkt. Vollständige Gebäudeautomation in Form von zentral gesteuerten, vernetzten Systemen wird häufig als ein Lösungsansatz aller Probleme angesehen. Doch Akzeptanzprobleme und der hohe finanzielle sowie installationstechnische Aufwand führen zu einer geringen Umsetzungswahrscheinlichkeit dieser Systeme in privaten Haushalten. Es fehlen Lösungsansätze, die in möglichst vielen Haushalten und daher mit geringem Aufwand umgesetzt werden können (vgl. Aufgabenstellung). In dieser Arbeit werden deshalb kleine (autonome) Unterstützungssysteme vorgestellt, die privaten Haushalten einen sparsamen bzw. effizienten Einsatz von Energie ermöglichen sollen.
Die vorliegende Arbeit verfolgt die Zielsetzung privaten Haushalten kleine, autonom betriebene Unterstützungssysteme für einen rationellen Energieeinsatz vorzustellen. Dabei soll in dieser Arbeit untersucht werden, in welchen Bereichen und in welchem Umfang diese (autonomen) Kleinsysteme sinnvolle Lösungsalternativen zur finanziell und installationstechnisch aufwendigen Gebäudeautomation in Form von zentral gesteuerten, vernetzten Systemen darstellen. Dazu sollen existierende Systeme sowie zukünftige Unterstützungsfelder detektiert und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet werden.
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in insgesamt sieben Kapitel.
In Kapitel zwei werden zunächst die technischen Grundlagen thematisiert, auf denen die anschließende Problemanalyse basiert. Es werden wichtige Begriffe erläutert und voneinander abgegrenzt, sowie Anforderungen an die Unterstützungssysteme und deren Wirtschaftlichkeitsrechnung formuliert.
Das dritte Kapitel stellt die Situation der privaten Haushalte in Deutschland hinsichtlich ihres Energieverbrauchs und dessen Einflussfaktoren dar und untersucht das Umweltbewusstsein und die Akzeptanz für energieeffiziente Produkte. Im Mittelpunkt dieses Kapitels steht somit die Untersuchung der einleitend aufgestellten Nachfrage- und Nutzenfaktoren für die Unterstützungssysteme aus Sicht der Haushalte. Außerdem sollen die Hauptanwendungsbereiche von Energiedienstleistungen der privaten Haushalte ermittelt werden.
Im vierten Kapitel erfolgt eine Systematisierung dieser Energiedienstleistungen gegliedert in ihre Anwendungsbereiche. Dabei wird die Abhängigkeit untersucht, durch welche Faktoren eine Energiedienstleistung anfällt, und wie sie rationell gesteuert werden könnte/sollte.
Kapitel fünf thematisiert recherchierte Unterstützungssysteme in den zuvor systematisierten Anwendungsbereichen. Dabei werden die Problemlösungen der Systeme erklärt und es erfolgt eine Analyse der Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Anschaffungskosten, Ersparnis und Amortisationsdauer.
Gegenstand des sechsten Kapitels ist eine abschließende Bewertung der recherchierten Unterstützungssysteme gemäß den aufgestellten Anforderungen.
Im abschließenden siebten Kapitel werden die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit zu einem Fazit zusammengefasst und es wird ein Ausblick auf den zukünftigen Forschungsbedarf auf diesem Gebiet gegeben.
2 Grundlagen
Dieses Kapitel soll für das Verständnis der Arbeit wichtige Begriffe definieren und abgrenzen und konkrete Anforderungen an die Unterstützungssysteme und deren Wirtschaftlichkeitsberechnung formulieren.
2.1 Begriffe
Energieträger: Stoffe, in denen ein Energiegehalt gespeichert ist, der unmittelbar oder durch einen Umwandlungsprozess nutzbar gemacht werden kann [Kim12, S. 7ff.].
Endenergie: Die Energie, die nach Umwandlungs- und Übertragungsverlusten vom Endverbraucher genutzt werden kann. Bei Haushalten entspricht sie quasi der Energie, die am Hausanschluss zur Verfügung steht [Kim12, S. 12 ff.].
Nutzenergie: Nach Abzug der Energieumwandlungsverluste beim Verbraucher zur Verfügung stehender, nutzbarer Anteil der Endenergie. Konkretisierungen der Nutzenergie sind z. B. Wärme, mechanische Arbeit, Licht oder chemisch gebundene Energie [Kim12, S. 13].
Energiedienstleistung: Energiedienstleistungen sind die Konkretisierung der Nutzenergie und beschreiben die Lieferung einer Dienstleistung durch den Versorger. Konkretisierungen sind beheizte Räume, Betrieb von elektrischen Verbrauchern, Beleuchtung, etc. [Kim12, S. 13].
2.2 Definition der Betriebszustände bei Elektrogeräten
Für die Analyse von Unterstützungssystemen für einen rationellen Energieeinsatz von elektrischen Verbrauchern ist eine einheitliche Definition ihrer Betriebszustände wichtig. Eine einheitliche Definition und Abgrenzung der Betriebszustände „Leerlauf“, „Schein-Aus“ und „Standby“ existiert bisher noch nicht. Diese Arbeit orientiert sich an den Definitionen des Fraunhofer-ISI, welche die nachfolgende Abbildung zeigt [BBC00-ol, S. 7ff.].
Abbildung 2-1: Definition der Betriebszustände bei Elektrogeräten nach Fraunho-
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: [BBB00-ol]
Nach dieser Definition fällt unter den „Leerlaufbetrieb“ jeder Betriebszustand eines Elektrogerätes, bei dem es seine Hauptaufgabe nicht verübt und noch nicht ausgeschaltet ist. Es wird also noch Energie verbraucht.
Im „Scheinausbetrieb“ erfüllt das Gerät keine Funktion und scheint ausgeschaltet zu sein, es verbraucht aber dennoch Energie.
Während des „Standby-Betriebs“ befindet sich das Gerät in Bereitschaft, d. h., es geht nicht seiner Hauptfunktion nach und wartet bei vermindertem Energieverbrauch auf eine Aufgabe bzw. vollständige Inbetriebnahme.
2.3 Anforderungen an die Unterstützungssysteme
Rationeller Energieeinsatz: Die in dieser Arbeit vorgestellten Unterstützungssysteme sollen für einen rationellen Energieeinsatz in privaten Haushalten ausgelegt sein, d. h. ihr Nutzen (Energieeinsparungen) steht in einem guten Verhältnis zum Aufwand.
Geringe Anschaffungskosten: Der Fokus dieser Arbeit liegt auf kleinen (autonomen) Unterstützungssystemen, die in ihrer Anschaffung überwiegend im unteren dreistelligen Preissegment liegen.
Investitionscharakter: Das Energiesparpotenzial der Unterstützungssysteme lässt sich mit monetären Größen beschreiben und kann mit den Anschaffungskosten verrechnet werden, sodass sich eine Amortisationszeit bestimmen lässt. Die Systeme besitzen somit Investitionscharakter.
Verwendung im Wohnbereich: Die Arbeit fokussiert sich ausschließlich auf Systeme, die Privathaushalte bei Energiedienstleistungen im Wohnbereich unterstützen. Der Bereich Verkehr privater Haushalte wird im Rahmen dieser Arbeit nicht betrachtet.
Kein Geräteaustausch: Unter die in dieser Arbeit betrachteten Systeme fällt nicht der Austausch eines Gerätes durch ein energieeffizienteres Neugerät. Vielmehr sollen die Systeme helfen, bereits zum Haushalt gehörende Geräte energieeffizienter zu betreiben.
Geringer Installationsaufwand: Die Systeme erfordern einen geringen Aufwand in ihrer Installation bzw. bis zu ihrer Inbetriebnahme.
Unverändertes Nutzungsverhalten: Das Nutzungsverhalten der Haushalte soll durch den Einsatz der Unterstützungssysteme möglichst unverändert und ohne einen Komfortverlust bleiben, d. h., es soll nicht auf bestimmte Energiedienstleistungen verzichtet werden um Energie zu sparen. Vielmehr sollen Möglichkeiten vorgestellt werden, die eingesetzte Energie bei unverändertem Nutzungsverhalten rationeller zu verbrauchen.
2.4 Annahmen an die Wirtschaftlichkeitsrechnung
Die Unterstützungssysteme sollen in Kapitel fünf hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit auf folgende Größen untersucht werden.
Energieeinsparung: Die absolute Energiemenge in Kilowattstunden, die durch den Einsatz eines Unterstützungssystems innerhalb eines Jahres eingespart werden kann.
Kostenersparnis: Die jährliche Energieeinsparung als monetäre Größe dargestellt und in Euro quantifiziert.
Für die Berechnung der Kostenersparnis wird von folgenden Energiepreisen für die privaten Haushalte ausgegangen:
Strompreis: 28,5 Cent pro Kilowattstunde.
Erdgaspreis: Sieben Cent pro Kilowattstunde.
Anschaffungspreis: Der Preis in Euro, der für die einmalige Anschaffung eines Unterstützungssystems ausgegeben werden muss. Anschluss- bzw. Einbaukosten werden dabei der Einfachheit halber nicht berücksichtigt.
Amortisationsdauer: Die Zeitdauer in Jahren, in der der Anschaffungspreis vollständig aus den durch den Einsatz eines Unterstützungssystems erzielten jährlichen Kostenersparnissen zurückgeflossen ist.
Im Zweifelsfall soll bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung stets das Vorsichtsprinzip angewendet werden, d. h. Einsparungen werden niedrig angesetzt, Preise und Kosten werden hoch angesetzt.
3 Die privaten Haushalte aus energetischer Sicht
In diesem Kapitel sollen die einleitend formulierten Hypothesen bezüglich des energieeffizienten Bewusstseins sowie Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch der privaten Haushalte (PHH) im Detail analysiert werden. Dadurch soll die Notwendigkeit des Einsatzes kleiner (autonomer) Unterstützungssysteme für einen rationellen Energieeinsatz in den PHH untermauert werden. Des Weiteren sollen Energie verbrauchende Anwendungsbereiche der Haushalte detektiert werden, woraus sich Anwendungsfelder für die Unterstützungssysteme herleiten lassen.
3.1 Entwicklung des Energieverbrauchs
Die Energiedienstleistungen für die privaten Haushalte verbrauchten im Jahr 2011 in Deutschland ca. 609 Mrd. kWh Energie . Das entspricht in etwa einem Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland (26,3 %). Somit lag der Pro-KopfEndenergieverbrauch der 40,4 Mio. deutschen Haushalte im Jahr 2011 bei 15.086 kWh [BMWB-ol].1
Nach einer Pressemitteilung des Statistischen Bundesamtes konnte der Verbrauch von Haushaltsenergie (temperaturbereinigt) von 2005 bis 2011 um ca. ein Zehntel reduziert werden, im Vergleich zu 2000 sogar um 17,7 % [DSB12-ol].
In Abbildung 3-1 wird der Energieverbrauch nach Anwendungsbereichen der privaten Haushalte dargestellt. Der Energieverbrauch der Haushalte wird dominiert von dem Verwendungszweck Heizen. So entfallen auf den Anwendungsbereich Raumwärme fast zwei Drittel des Energieverbrauchs und ca. 16% auf die Warmwasseraufbereitung. Elektrogeräte und Beleuchtung verbrauchen einen Anteil von etwa 18 % der Energiedienstleistungen der Haushalte und weisen einen weiteren Verbrauchsschwerpunkt auf.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3-1: Endenergieverbrauch der privaten Haushalte nach Anwendungsbereichen 0,6%
Quelle: eigene Darstellung auf Basis von [BMW13-ol]
Während der Anteil am Energieverbrauch für Raumwärme in den letzten Jahren trotz gegenläufiger demografischer Faktoren stark reduziert werden konnte (um 19,9 % gegenüber 2005), ist der Stromverbrauch insbesondere im Bereich der Kommunikationsund Informationstechnik (IKT) gestiegen (vgl. Abbildung 3-2). Dies ist vorrangig einer gestiegenen Ausstattung mit Elektrogeräten geschuldet. Der Stromverbrauch der Haushalte im Jahr 2011 betrug 147,6 Mrd. kWh. Das entspricht 26,6 % des gesamten Endenergieverbrauchs und einem Anstieg von ca. 20 % gegenüber 1990. Seit 2005 ist der gesamte Stromverbrauch in etwa stagnierend [BMW13ol, Tabelle 21].
Eine Aufschlüsselung des Stromverbrauchs der PHH nach Anwendungsbereichen für die Jahre 1996 und 2012 zeigt Abbildung 3-2. Deutlich wird der enorme Anteilszuwachs der „braunen Ware“ am gesamten Stromverbrauch. 1996 lag der Verbrauchsanteil von Unterhaltungs- und IKT-Geräten bei 6,7 %, während 2012 fast ein Viertel (24,6 %) des Stromverbrauchs auf diese Elektrogeräte entfällt. Der Stromverbrauch der IKT- Geräte hat sich somit vom kleinsten Anteil der dargestellten Anwendungsbereiche zum mit Abstand verbrauchsintensivsten Bereich gewandelt [HEA13-ol].
TV, Audio, Büro
- Beleuchtung
- Waschen, Trocknen, Spülen
- Kühlen, Gefrieren
- Kochen
- Warmwasser
- Sonstige
Quelle: eigene Darstellung auf Basis von [HEA13-ol]
Viele Elektrogeräte verbrauchen jedoch auch dann Strom, wenn sie ihrer Hauptaufgabe nicht nachgehen und sogar dann noch, wenn der Verbraucher glaubt, sie ausgeschaltet zu haben. Nach einer Studie der Deutschen Energie-Agentur (dena) sind diese sog. „Standby-Verluste “ von Elektrogeräten für mindestens 11% des Stromverbrauchs in deutschen Privathaushalten verantwortlich [FIS-ol, S. 3]. Die in Deutschland durch unnötige Leerlaufverluste verursachten Kosten betragen jährlich eine Größenordnung von über vier Milliarden Euro [UBA13-ol].
3.2 Entwicklung der Energiepreise
„Private Haushalte in Deutschland gaben 2011 insgesamt rund 108 Mrd. Euro für Energie aus - etwa 25 Mrd. Euro mehr als noch zehn Jahre zuvor.3“
Die Deutsche Energie-Agentur (dena) verwendet eine Definition, in der der Betriebszustand „Standby“ eher dem hier definierten „Leerlaufbetrieb“ entspricht.
Deutsche Energie-Agentur (dena), Daten vgl. [BMW13-ol, Tabelle 28]
Es hat sich gezeigt, dass die Energiepreise einen Einflussfaktor für den Energieverbrauch der privaten Haushalte bilden [Eng11, S. 43 ff.].
Ausgewählte Verbraucherpreise für die Energieträger Heizöl, Erdgas und Strom sind in Tabelle 3-1 dargestellt. Seit 1991 sind die Energiepreise mit Ausnahme des Zeitraums der Weltwirtschaftskrise von 2008/2009 fast kontinuierlich gestiegen. Gegenüber 1991 legte der Preis für 100 Liter Heizöl (leicht) 2012 um 236 % zu, gegenüber 2005 um ca. zwei Drittel und beträgt heute ca. 89 €/100 l. Die Preise für Erdgas haben sich 2012 seit 1991 in etwa verdoppelt (+98 %), Strom kostete 2012 ca. 74 % mehr als 2012 und 41 % mehr als noch 2005. So kostete eine Kilowattstunde Erdgas 2012 knapp sieben Cent, Strom kostete 25,76 Cent/kWh.
Tabelle 3-1: Ausgewählte Verbraucherpreise von Energieträgern für die privaten Haushalte
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung auf Basis von [BMW13-ol, Tabelle 26]
Für die Haushalte verursacht dies jährliche Energiekosten für Wohnen in Höhe von 1.471 €. Das entspricht einem Anteil von 7,6 % an den privaten Konsumausgaben der Haushalte. Zum Vergleich: Im Jahr 2000 lagen die Jahresausgaben für Wohnenergie noch bei etwa 1.000 € [BMW13-ol, Tabelle 28].
Die steigenden Energiepreise erhöhen die Nachfrage nach energiesparenden Unterstützungssystemen in privaten Haushalten und rechtfertigen ihren Investitionscharakter.
3.3 Soziodemografische Faktoren
Verschärfend für den Energieverbrauch der Haushalte ist auch der Wandel bei den so- ziodemografischen Faktoren für Haushalte in Deutschland.4 Während sich die Gesamtbevölkerung in Deutschland zukünftig verringern wird, nimmt die Anzahl an Haushal-
Für eine ausführlichere Analyse siehe Englert, A.: „Soziodemographische Einflussfaktoren des Energiebedarfs privater Haushalte“. Diplomarbeit NEK-DP-181,2011 ten sowie der Wohnungsbestand und die Wohnfläche kontinuierlich zu. Im Zeitraum von 1991 bis 2011 stieg die Anzahl an Haushalten in der Bundesrepublik um fast 15 % auf 40,4 Mio., mit steigender Tendenz [BMW13ol, Tabelle 1]. Der Trend geht hin zu einer abnehmenden Personenzahl pro Haushalt und insbesondere immer mehr Singlehaushalten - Faktoren, die einen steigenden Pro-Kopf-Energieverbrauch begünstigen. Für das Jahr 2030 prognostiziert das Statistische Bundesamt, dass mehr als 43 % der Haushalte durch Singlehaushalte gebildet werden [BPB12-ol]. Abbildung 3-3 zeigt die Entwicklung soziografischer Rahmendaten für die Energieversorgung seit 2000 (Index = 100). Dort fällt die zunehmende Diskrepanz der abnehmenden Wohnbevölkerung und der stark zunehmenden Anzahl an Singlehaushalten auf.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Berechnung und Darstellung auf Basis von [BMW13ol]
3.4 Umweltbewusstsein und Akzeptanz für energieeffiziente Produkte
Laut einer repräsentativen Bevölkerungsumfrage des BMU5 und des UBA6 zum Umweltbewusstsein in Deutschland 2012 nimmt das Thema Umweltschutz unmittelbar nach der Wirtschafts- und Finanzpolitik das wichtigste politische Aufgabenfeld ein.
UBA: Umweltbundesamt
BMU: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
Doch die Ergebnisse der Studie zeigen auch, dass die Umsetzung energieeffizienter Maßnahmen den Bürgern zunehmend schwerer fällt. Immerhin 74 % der Befragten gaben an, nicht benötigte Geräte und Lichtquellen abzuschalten. Doch bei der letzten Erhebung (2010) waren es noch 83 %. So ging auch die Bereitschaft energieeffiziente Produkte zu kaufen von 65 % in 2010 auf 52 % in 2012 zurück [BMU13-ol].
Eine Ausnahme davon ist die zunehmende Nachfrage an energiesparenden Elektrogeräten: 2012 gaben 58 % der Befragten an, bei der Anschaffung größerer Elektrogeräte (Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik) auf den Energieverbrauch zu achten. Und in der Studie von 2010 sagten 71 %, dass sie bereit sind einen höheren Anschaffungspreis für Geräte zu zahlen, wenn dadurch langfristig ihre Strompreise gesenkt werden können. Einen Aufpreis von mehr als 10 % für klimaverträgliche Geräte würden jedoch nur 10 % bezahlen, 49 % würden dafür gar keinen Aufpreis bezahlen [BMU13- ol], [BMU10-ol, S. 83 ff.].
3.5 Zusammenfassung
Der Energieverbrauch der privaten Haushalte wird von dem Anwendungsbereich Heizen dominiert, ca. zwei Drittel der Endenergie entfallen auf Raumwärme. Hier konnte der Energieverbrauch in den letzten Jahren stark reduziert werden und es bietet sich ein nach wie vor großes (absolutes) Einsparpotenzial. Der Bereich Strom hat einen Anteil von etwa einem Viertel des Endenergieverbrauchs der PHH. Hier ist der Energieverbrauch in den letzten Jahren stagnierend, gegenüber 1990 sogar steigend, was auf eine zunehmende Ausstattung mit Haushaltsgeräten, insbesondere der „braunen Ware“, zurückzuführen ist. Neben beinahe kontinuierlich steigenden Energiepreisen erhöhen auch der demografische Wandel und der Trend zu Einpersonenhaushalten die Notwendigkeit eines rationellen Energieeinsatzes. So ist Umweltpolitik den Bürgern heute wichtig, aber die eigene Umsetzung fällt ihnen zunehmend schwerer.
4 Systematisierung von Energiedienstleistungen
In diesem Kapitel erfolgt eine Analyse der energieverbrauchenden Anwendungsbereiche bzw. Energiedienstleistungen der privaten Haushalte. Im vorherigen Kapitel wurde bereits die Energieverbrauchsstruktur der privaten Haushalte analysiert. Als Ergebnis wurden energieverbrauchende Anwendungsbereiche detektiert. Um potenzielle Anwendungsfelder für energiesparende Unterstützungssysteme zu finden, ist es wichtig, in einer tiefergehenden Analyse die heute konventionellen Energiedienstleistungen, welche in den Haushalten anfallen, zu untersuchen und zu systematisieren. Bei der Systematisierung soll untersucht werden, ob eine Energiedienstleistung in Abhängigkeit von der Anwesenheit der Bewohner und von Umweltparametern anfällt und wie sie rational gesteuert werden kann (Ereignissteuerung und/oder Zeitsteuerung).
4.1 Raumwärme
Wie sich in Kapitel 3.1 herausgestellt hat, wird der Energieverbrauch der Haushalte durch den Anwendungsbereich Raumwärme dominiert. Somit bietet dieser Bereich ein großes (absolutes) Energiesparpotenzial.
Die Heizungsanlage verbraucht während der gesamten (Jahres-) Heizphase, in Deutschland ca. 230 Tage , ein Grundlevel an Energie, da die Räume nicht auskühlen dürfen. Kalte Wände können bei Minusgraden bzw. Frost zu Rohrbrüchen führen und beschleunigen die Schimmelbildung. Das Halten eines Grundniveaus an Raumwärme ist während der Heizperiode von der Anwesenheit der Bewohner unabhängig und somit nicht abschaltbar. Der spezifische Raumwärmebedarf hängt in hohem Maße von der Außentemperatur ab und sollte abhängig von diesem Umweltparameter gesteuert bzw. geregelt werden.
Im Bereich der Heiztechnik ergeben sich Energieeinsparungen in erster Linie durch das Vermeiden nicht benötigter, überflüssiger Wärmeenergie. Eine weit verbreitete Faustformel bringt es auf den Punkt:
„Eine Absenkung der Raumtemperatur um 1 Kelvin
spart etwa 6 % Heizenergie.“
Errechnet werden kann das Energiesparpotenzial der Heizenergie über die sog. Gradtagszahlen (GTZ). Sie bilden sich über die über alle Heiztage (Gradtage) eines Jahres gebildete Summe der täglichen Differenz zwischen der Tagesaußentemperatur und der Raumlufttemperatur. Die Gradtagszahlen werden mit der Einheit Kelvin [K] oder nach Norm als Wärmesumme (Kelvin*Tage) [Kd] angegeben [BRU13-ol].
[LL13, S. 629]
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Gleichung 4-1: Berechnung der Gradtagszahlen
GTZ: Gradtagszahl [Kd]
HGT : Heizgrenztemperatur [ ° C]
HT: Heiztag bzw. Gradtag (Taußen 0 < HGT) n: Anzahl der Heiztage
Tinnen: 0-Raumlufttemperatur (Norm: 20°C) Taußen: 0-Tagesaußentemperatur
Um unnötige Heizenergie zu sparen, sollten die Heizphase und die Heiztemperatur den Nutzungsgewohnheiten und Bedürfnissen der Haushaltsmitglieder bestmöglich angepasst werden. Konventionelle Heizungsanlagen werden über einen Außentemperaturfühler geregelt, der die Vorlauftemperatur der Heizungsanlage in Abhängigkeit seiner Messwerte misst. Diese Art der Außentemperatur-Regelung besitzt jedoch eine thermische Trägheit gegenüber dem Innenbereich eines Gebäudes, dadurch dass die Gebäude gedämmt sind. Die Folge ist, dass sich eine Veränderung der Außentemperatur im Innenbereich zeitverzögert bemerkbar macht und damit auch der tatsächlich benötigte Wärmebedarf. So muss die Raumtemperatur oft nachjustiert werden, was von den Bewohnern erst spät bemerkt und vergessen werden kann. Ein intelligentes System, das die Außentemperaturentwicklungen vorhersagen kann bietet hierfür einen rationellen Lösungsansatz [BIN11-ol].
Eine weitere rationelle Maßnahme besteht darin, die Raumtemperatur nachts und bei Abwesenheit tagsüber abzusenken, da der Bedarf an Raumwärme in diesen Zeiträumen reduziert ist. Hierfür ist der Einsatz einer zeitgesteuerten Regelung prädestiniert. Nachts und bei Abwesenheit sollte die Temperatur auf 15-16 °C abgesenkt werden (Nachtabsenkung). In Räumen, die längere Zeit nicht bewohnt werden, reicht es aus, die Frostschutzfunktion (ca. 8 °C) einzustellen [DAN08-ol].
[...]
- Citar trabajo
- Sven Buser (Autor), 2014, Kleine (autonome) Unterstützungssysteme für den rationellen Energieeinsatz in privaten Haushalten, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/369252
-
-
-
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X.