Title: Modellierung des wirtschaftlich optimalen Einsatzes von Photovoltaik und Solarwärme auf der verfügbaren Dachfläche von Wohngebäuden im Vergleich zum Modell INVERT\EE-Lab
Other Titles: Modeling of the economically use of photovoltaic and solar thermal systems on the available roof area of residential buildings in comparison to the model INVERT\EE-Lab
Language: Deutsch
Authors: Moravac, Zeljko 
Qualification level: Diploma
Advisor: Haas, Reinhard 
Assisting Advisor: Kranzl, Lukas 
Issue Date: 2014
Number of Pages: 116
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Bei der Installierung der Technologien für die Nutzung der Sonnenenergie auf die nutzbare Dachfläche von Wohngebäuden stellt sich die Frage ob es wirtschaftlich optimaler ist nur Solarwärmekollektoren oder Photovoltaikanlagen (PV) einzusetzen, oder doch beide in Kombination und in welchem Ausmaß diese beiden Optionen jeweils am wirtschaftlichsten sind. Von welchen Parametern hängen die Ergebnisse ab? In dieser Arbeit wird ein Berechnungsansatz für den wirtschaftlich optimalen Einsatz von PV und Solarwärmekollektoren auf den nutzbaren Dachflächen entwickelt. Mit dem eigen entwickelten Modell werden die Flächenanteile der Solarwärmekollektoranlage und der PV-Anlage an der nutzbaren Dachfläche, bei denen der Profit (wirtschaftliche Erträge minus die Investitions- und Betriebskosten mit Berücksichtigung der Förderungen) maximal ist, ermittelt. Die Ergebnisse werden auch mit denen des bestehenden Modells INVERT\EE-Lab verglichen, in dem bisher keine PV-Anlage berücksichtigt wird, um zu sehen welchen Unterschied es macht, wenn die PV explizit gleichzeitig mit Solarthermie modelliert wird. Der Vergleich und die Ergebnisse der Modelle werden am Beispiel der Wohngebäude in der Schweiz gemacht. Unter den analysierten ökonomischen Basis-Rahmenbedingungen ist es am wirtschaftlichsten die ganze nutzbare Dachfläche mit der PV-Anlage und mit einem kleinen oder gar keinem Anteil an der Solarthermie-Anlage auszustatten. Bei Wohngebäuden mit einer Wärmepumpe oder einer Holzheizung, sowie bei Einfamilienhäusern mit einer Ölheizung ist es wirtschaftlich am optimalsten nur die PV-Anlage zu installieren. Bei Mehrfamilienhäusern mit einer Ölheizung ist es am wirtschaftlichsten neben der PV-Anlage auch einen geringen Anteil (ca.15%) der nutzbaren Dachfläche mit Solarthermie zu bestücken. Bei Wohngebäuden mit Gasheizung ist es auch am wirtschaftlichsten einen kleinen Anteil (ca. 25%) an Solarthermie und den restlichen Anteil der nutzbaren Dachfläche mit PV zu installieren. Am attraktivsten ist die Solarthermie bei Gebäuden mit elektrischen Widerstandsheizungen, wobei dies bei Gebäuden mit großer spezifischer Heizwärme (bezogen auf die nutzbare Dachfläche) sogar wirtschaftlicher ist als die PV-Anlage. Die Attraktivität der Solarthermie steigt mit immer kleiner werdendem Unterschied der Preise (Gas ist teurer als Öl im genutzten Preisszenario) der jeweiligen Energieträger im Gegensatz zum Strompreis. Somit ist die Attraktivität der Solarthermie am höchsten bei elektrischen Widerstandsheizungen. Der Vergleich mit dem Modell Invert\EE-Lab zeigt eine unterschiedliche Auswahl des wirtschaftlich optimalen Einsatzes von Solarthermie, der in der Arbeit auch diskutiert wird. Die Verbesserung der Jahresnutzungrade, sowie die Sanierung der Gebäude machen die Solarthemie gegenüber der PV-Anlage weniger attraktiv. Auch die erheblichen Kostenreduktionen der Solarthemie-Anlagen bei unveränderlichen Kosten der PV machen die Solarwärme nicht wirtschaftlich überlegener. Eine Erhöhung des Zinssatzes oder Rückspeistarifes begünstigte die PV-Anlage.

When installing the technologies for the utilization of solar energy to the usable roof area of residential buildings, the questions arise: Is it economically better to use only solar thermal collectors or photovoltaic systems (PV)? Or are both in combination optimal - to which extent each of these options in each case? On which parameters are the results depending? In this work a computational approach for the optimal economic use of PV and solar thermal collectors on the roof-top surfaces is developed. By this approach the surface shares of the solar heat collector system and PV system on the roof-top area are determined to the maximum profit point (profit is equal to economic returns minus the investment and operating costs under the consideration of funding). The results are also compared with those of the existing model INVERT\EE-Lab, where previously no PV system is taken into account, to see the difference when the PV is modeled explicitly at the same time with solar thermal systems. The comparison and the outcomes/findings of the models result from the example of the residential buildings in Switzerland. Under the analyzed economic base conditions it is most economical to equip all of the usable roof area with the PV system and with a little or no share with the solar thermal system. For residential buildings with a heat pump or a wood heater, as well as single family houses with oil heating, it is the most economical way to only install the PV system. For multi-family houses with oil heating it is the most economical way to install a small amount (about 15%) of the usable roof area with a solar thermal system next to the PV system. In residential buildings with gas heating it is also the most economical way to install a small share (about 25%) with solar thermal systems and the remaining share of the usable roof area with PV. Solar thermal systems are most economical for buildings with an electric heater. For buildings with large specific thermal heat demand (based on the usable roof area) the solar thermal system is even better than the PV system. The attractiveness of solar thermal systems always increases with decreasing differences in prices of the energy carrier of the installed heater compared to the electricity price. Thus, the attractiveness of solar thermal systems is the highest for electrical heaters. The comparison with the model Invert\EE-Lab shows a different selection of the economically optimal use of solar thermal energy, which is also discussed in this theses. Improving the efficiency of the heater, as well as the renovation of the building makes the solar thermal system less attractive compared to the PV system. The significant cost reductions of the solar thermal systems (at constant cost of PV) do not result in significantly economical attractiveness over PV. An increase in the interest rate or feed-in tariff favors the PV system.
Keywords: Solarwärme; Solarthermie; Photovoltaik; Schweiz; erneubare Energie; Raumwärme; Warmwasser
solar thermal system; photovoltaic; Switzerland; renewable energy; space heat; domestic hot water
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-73053
http://hdl.handle.net/20.500.12708/7837
Library ID: AC12036051
Organisation: E370 - Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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