DC im Gebäude

Projektziel

Untersuchung des Energiesparpotenzials eines DC Netzes in modernen Gebäuden.

Ausgangslage und Projektbeschreibung

Im Zuge eines Innochecks und einer Förderung des IES-Fördervereins war zu evaluieren, wie viel Energie durch ein DC-Hausnetz eingespart werden kann. Dabei wurde ein Niederspannungsnetz (<60 V) evaluiert und Aspekte der Integration betrachtet. Auch wurde der Anschluss von Verbrauchern mit grossem Jahresverbrauch, wie z.B. der Wärmepumpe, auf deren Nutzen untersucht.

Das konzipierte DC-Hausnetz setzt sich aus einem Energiespeicher und einer PV-Anlage zusammen, die an einem hausinternes DC-Netz mit einer Spannung von 400 V oder 800 V angeschlossen sind. Ein galvanisch isolierter DC-DC-Wandler erzeugt für jedes Stockwerk eine Kleinspannung <60 V für Verbraucher mit weniger als 100W Anschlussleistung.

Für die Berechnung wurden beim DC-Netz gute, aber auch realisierbare Parameter für Wirkungsgrad und Standby-Verluste berücksichtigt, beim AC-Netz wurden die aktuell gültigen Mindeststandards in Europa nach der Norm EC 278-2009 berücksichtigt.

Resultate

In einem ersten Schritt konnte beim Umstellen von einem 230 V AC-Netz auf ein 48 V DC-Netz eine Wirkungsgradsteigerung festgestellt werden. Für eine detailliertere Betrachtung wurde der Energieverbrauch der beiden Konzepte verglichen, wobei beim DC-Netz nur eine Energieeinsparung von ca. 1% möglich ist.

Wird die aktuell noch freiwillige Richtlinie ECE CoC Tier 2, welche eine Reduktion der Leerlaufverluste aller am Netz angeschlossenen Geräten erzwingt, in den Vergleich mit einbezogen, wird beim DC-Hausnetz keine Energieeinsparung mehr erreicht. Aufgrund von diesem Ergebnis kann eine Umstellung auf ein DC-Kleinspannungsnetz nicht empfohlen werden.

Werden in einer weiteren Betrachtung grössere stationäre Einzelverbraucher (Wärmepumpe für Warmwasser, Heizung und Poolheizung) an den DC-Niederspannungsbus angeschlossen, kann eine Energieeinsparung von ca. 5% erreicht werden.

Projektpartner: Lenum AG

Weitere Informationen

Datum 03.06.2019
Kategorien Elektronik ,
Energie
Institute IES
Projektleiter Prof. Kurt Schenk, PhD Ing. Bernhard Girardi, MSc. FHO