Geissler, Achim

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Geissler
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Achim
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Geissler, Achim

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    Publikation
    Sind Hochhäuser als Nullenergiegebäude machbar?
    (Passivhaus Institut, 2016) Hall, Monika; Geissler, Achim; Feist, Wolfgang [in: 20. Internationale Passivhaustagung]
    Für Einfamilienhäuser und kleine Mehrfamiliengebäude reicht in der Regel der Platz für eine entsprechend grosse Photovoltaikanlage auf dem Dach aus, um in der Jahresbilanz den Gesamtenergiebedarf durch den Photovoltaikertrag zu decken. Es stellt sich die Frage, ob grosse Gebäude, d.h. Gebäude bis zu 40 Stockwerken, mit langgestrecktem bzw. quadratischem Grundriss genügend Fläche für Photovoltaik zur Verfügung stellen können, so dass eine Nullbilanz für die gesamte Gebäudetechnik (HWLK-Nullbilanz "Nullwärmeenergiegebäude") oder den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes (GEB-Nullbilanz "Nullenergiegebäude") im Jahr erreicht werden kann.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Publikation
    Gebäudeintegration von gebrauchten Batterien als Second-Life Stromspeichersysteme. Eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung
    (2016) Menn, Claudio; Geissler, Achim; Kim, David Pascal [in: 19. Status-Seminar «Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt»]
    In vorliegendem Beitrag wird die Untersuchung der Nachnutzung von gebrauchten Batterien aus der Elektromobilität als Second-Life Stromspeicher (engl.: “Battery Energy Storage“ (BES)) in Gebäuden hinsichtlich technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien beschrieben. Basierend auf energiepolitischen Szenarien der Schweiz (Energieperspektiven 2050) werden eine Nettokapitalwert (engl.: „Net Present Value“ (NPV))- Analyse und eine Ökobilanzierung durchgeführt. Die Ergebnisse zu einem typischen Einfamilienhaus mit variierenden PV und Second-Life BES Systemgrössen (1-30 kWp und kWh) zeigen keinen positiven NPV25 (Investitionszeitraum 25 Jahre) gegeben Rahmenbedingen aus dem Jahre 2015 und einer betrachteten Anzahl CL (engl.: „Cycle Life“) von 800-6400. Für ein Second-Life BES mit mindestens 4800 CL resultiert eine optimale nutzbare Speicherkapazität von 2 kWh (≈ 10.7 Wh/m2 Energiebezugsfläche (AE)). Die optimale Systemgrösse der PV-Anlage beträgt dabei 3 kWp (≈ 16 Wp/m2 AE). Demgegenüber zeigt die Gesamtsystem-Betrachtung (PV inkl. Second-Life BES) eines typischen Mehrfamilienhauses ein NPV25 von durchschnittlich 1300-1500 CHF, gegeben eine Anzahl CL von 4800-6400. Die optimalen Systemgrössen betragen hierzu im Durchschnitt der betrachteten Szenarien 14 kWp (≈ 13 Wp/m2 AE) und 5 kWh (≈ 4.7 Wh/m2 AE) Speicher-kapazität. Der Vergleich von Second-Life BES zu herkömmlichen Stromspeichern (engl.: „conventional“ (C)) zeigt beim MFH nahezu bei allen untersuchten Systemgrössen einen Kostenvorteil für Second-Life BES. Die Stromgestehungskosten des Second-Life BES betragen 57 Rp./ kWh bei 4800 resp. 49 Rp./ kWh bei 6400 CL (gemittelt zwischen den untersuchten Szenarien). Der Kostenvorteil gegenüber C-BES beträgt dabei 110 % resp. 80 %. In einer Sensitivitätsanalyse werden die Basiskosten (Gehäuse, Verkabelung, Wechselrichter und Installation) und der Strompreis als Parameter mit grösstem Effekt auf die Profitabilität von BES identifiziert. Basierend auf energiepolitischen Szenarien der Schweiz kann mit einer Substitution von C-BES durch Second-Life BES von 0.34 – 0.60 % im Jahre 2035 und 1.3 – 2.0 % im Jahre 2050 zum jährlichen Reduktionsziel der CO2-Emissionen beigetragen werden. Voraussetzung dafür ist die Nutzung des verfügbaren Materials aus der Elektromobilität. Zudem liegt dieser Rechnung eine Substitutionsrate der Nennkapazität von C-BES Systemen mit Second-Life BES von 14 % zugrunde. Ein Anschlusspunkt für nachfolgende Forschungsarbeiten liegt in der Gestaltung von Ta-rifsystemen, die einen höheren Anreiz zur Stromspeicherung geben. Dabei ist in der Betrach-tung des Umweltnutzens von Second-Life BES die rasante Entwicklung von alternativen Bat-terietechnologien stärker zu berücksichtigen.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Publikation
    Optimization of concurrency of PV-generation and energy demand for a heat pump comparison of a monitored building and simulation data
    (2015) Hall, Monika; Geissler, Achim [in: CISBAT 2015. Future buildings & districts sustainability from nano to urban scale. Proceedings]
    Monitoring data of a small, well-insulated residential building shows that the electricity consumption of the heat pump amounts to approx. 30% of the total electricity consumption of the building. Shifting duty cycles of the heat pump into the daytime would therefore be a possible means to greatly increase the concurrency of electricity production and consumption and reduce the grid interaction without an expensiv e technical effort. Experimentally, the duty cycle of the heat pump is limited to daytime from 10 am through 7 pm. The monitored data shows this is sufficient to heat the building and the domestic hot water. Interesting questions that arise are e.g. if such run-time limitations can also be used with a heavy (concrete) and a lightweight (wood) construction and if further reduction of the run-time is possible. Reducing run-time even more would further increase self-consumption and reduce grid interaction. The impact of the thermal mass of the construction and the limiting of the run-time are investigated by transient thermal building simulation. The simulation model with constructions “as built” is calibrated based on measurement values from temperature sensors in the living rooms and the measured heating demand of all three apartments. Simulation results are evaluated based on thermal comfort criteria in the living rooms of each apartment. The results obtained show that for the construction types “as built” and “heavyweight” no differences in resulting thermal comfort are to be expected. Construction types “ as built” and “heavyweight” show good robustness in regard to the limitation of the run-time of the heat pump. The construction type “lightweight” cannot be used with limited run-times of the heat pump without a significant drop in thermal comfort as defined by the metrics used. The paper gives detailed results for the mentioned construction types and 4 different run-time scenarios.
    04B - Beitrag Konferenzschrift