Dorusch, Falk

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Dorusch
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Dorusch, Falk

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    Publikation
    Energiekonzepte Weissenstein
    (Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, Institut Energie am Bau, 2016) Menn, Claudio; Dorusch, Falk; Geissler, Achim
    Die historische Siedlung Weissenstein in Bern soll denkmalgerecht und nachhaltig saniert werden. Im Rahmen des hier zusammengefassten Projektes wurden Energiekonzepte entwickelt. Ausgehend von 10 Gebäudeenergieausweisen der Kantone (GEAK) als Grundlage für die Bedarfsanalyse werden 3 Energieversorgungs- sowie 3 Gebäudesanierungsvarianten hinsichtlich technischer Umsetzung, Energieeffizienz, Umweltauswirkungen und Wirtschaftlichkeit bewertet. Zudem wird mit einem mittelfristigen und langfristigen Zeithorizont ein Entwicklungspfad zur schrittweisen Umsetzung der Massnahmen aufgezeigt.
    05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
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    Publikation
    Gebäudeintegration von gebrauchten Batterien als Second-Life Stromspeichersysteme
    (Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 09/2015) Menn, Claudio; Geissler, Achim; Kim, David Pascal; Dorusch, Falk
    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 technischen, ökonomischen und ökologischen 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“ (CL)) 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 einer 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) Speicherkapazität. 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 ist hierzu 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 im Jahre 2035 0.34 – 0.60 % und im Jahre 2050 1.3 – 2.0 % 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 Tarifsystemen, die einen höheren Anreiz zur Stromspeicherung geben. Zudem ist in der Betrachtung des Umweltnutzens von Second-Life BES die rasante Entwicklung von alternativen Batterietechnologien stärker zu berücksichtigen.
    05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
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    Publikation
    Automatische Fensterlüftung in Schulbauten -Schlussbericht
    (Stadt Zürich, Fachstelle Energie- und Gebäudetechnik (FS EGT), 22.04.2015) Dorusch, Falk; Hall, Monika
    Durch eine automatische, in Abhängigkeit des Kohlendioxidgehalts (CO2) der Raumluft geregelte Fensterlüftungsanlage kann die Raumluftqualität in Schulgebäuden verbessert werden. Der vorliegende Schlussbericht fasst die Ergebnisse der Untersuchungen zur Effektivität einer automatisierten Fensterlüftung am Schulhauskomplex Ilgen A und B in Zürich-Hottingen zusammen. Es wird gezeigt, welchen Einfluss die automatische Fensterlüftung auf die Raumluftqualität sowie den thermischen Komfort der Klassen- und Gruppenräume in den Schulhäusern A und B hat. Der zeitliche Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf den Zeiträumenzwischen 20.08.2012 und 28.02.2013 sowie zwischen 17.06.2013 und 21.06.2013. Raumluftqualität Anhand der Daten zum CO2-Gehalt und zur Raumlufttemperatur wird die Raumluftqualität, die während der Unterrichtszeiten vorherrscht, für die Sommer-, Herbst- und Wintersaison separat bewertet. Es zeigt sich ein saisonal verschiedenes Bild: • Während der Sommermonate erreicht die Raumluft in beiden Schulgebäuden in fast allen Räumen eine gute bis ausreichende Qualität. • Mit Beginn der Heizperiode tritt eine Verschlechterung ein, die insbesondere in den Wintermonaten zu hohen CO2-Gehalten in den Räumen der oberen Stockwerke beider Schulhäuser führt. • Während der Wintersaison wird folgende Raumluftcharakteristik beobachtet: Schulhaus A: Der Raum mit der besten Raumluftqualität weist in mehr als 75% der Unterrichtszeit CO2-Gehalte unterhalb von 800 ppm auf. Ein Raum fällt durch eine hohe CO2-Belastung auf. In diesem Raum werden in 27% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft gemessen. In den sieben weiteren Räumen werden vorwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm gemessen. Schulhaus B: Ein Raum erreicht in mehr als 75% der Unterrichtszeit akzeptable CO2 -Gehalte unterhalb von 800 ppm. Vier Räume sind stark belastet und weisen in 57 bis 68% der Lektionen mehr als 1500 ppm CO2 in der Raumluft auf. In den 14 verbleibenden Räumen werden überwiegend CO2 -Gehalte zwischen 800 und 1500 ppm beobachtet. Analyse der Anlagenfunktion Die Analyse der Messwerte der automatischen Fensterlüftungsanlage ergibt keinen Zusammenhang zwischen der Öffnungsweite der Fenster und dem CO2-Gehalt des jeweiligen Raumes. Ebenfalls ist den Messwerten kein Zusammenhang zwischen der Öffnungsdauer mit dem CO2-Gehalt zu entnehmen. Es ist derzeit ungeklärt, ob die Fensteröffnungsweite proportional zum CO2-Gehalt geregelt wird. Optimierungspotential Um die CO2-Gehalte der hoch belasteten Räume während des Unterrichts auf Werte unterhalb der physiologisch bedenklichen Schwelle zu senken sind folgende Massnahmen denkbar: • die Aktivierung des CO2-proportionalen Lüftungsbetriebs, • die Verlängerung der Stosslüftungsdauer am Morgen und in den Pausen, • das Herabsetzen der CO2-Schwellenkonzentration, ab der die Fenster geöffnet werden, • ein genaues Anpassen der Öffnungsweiten an die Druck- und Anströmsituation (Luv/Lee), • der Einbau von Überströmöffnungen in Räumen ohne Querlüftmöglichkeit, • das Umplatzieren von Sonnenschutzstoren. Die Überwachung der Funktionsfähigkeit der Anlage ist derzeit sehr zeitaufwändig. Für einen schnellen Überblick über alle Räume ist es im Moment notwendig, die CO2- und Temperaturverläufe aller Räume einzeln aufzurufen. Zur Vereinfachung der Funktionskontrolle würden sich folgende Instrumente anbieten: • ein in der Steuersoftware programmiertes Übersichtstableau zur schnellen Erfassung der aktuellen Betriebssituation, der Raumluftqualitäten und der Raumlufttemperaturen, • die Etablierung eines qualitativen Bewertungsindikators z.B. in Form einer Raumluftampel für CO2 und Temperatur in den einzelnen Räumen.
    05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht