Grundlagen/Strombedarf und Lastprofile
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Neben dem Wärmebedarf ist der zeitliche Verlauf des Strombedarfs die zweite tragende Randbedingung. Er entscheidet darüber, wie viel Photovoltaikstrom selbst genutzt wird, wie hoch die Stromkennzahl eines BHKW ausfällt und welche Netzbezugsleistung abgesichert werden muss. EPOS-Plan führt ihn als Reihe von 35.040 Viertelstundenwerten.
Wärme- und Strombedarf
Der Wärmebedarf entsteht als Stundenreihe über das ganze Jahr, für Gebäude nach dem Gebäudemodell VDI 6007; Einzelheiten enthält die Unterseite Wärmebedarfsrechnung.
Warmwasser, Prozesswärme und Strombedarf entstehen aus derselben Profilroutine: zwölf Monatswerte und ein Wochenprofil mit 168 Stundenwerten, gekachelt im Wochentagsraster der Klimaregion. Der Strombedarf wird dabei in ein Viertelstundenraster übertragen, denn Photovoltaik und Stromspeicher bilanzieren Viertelstunde für Viertelstunde; Eigenverbrauch und Speicherbewirtschaftung fielen in Stundenmittelwerten systematisch zu günstig aus. Ein Profil setzt die vier Viertel einer Stunde gleich hoch; echte Viertelstundenspitzen bringt erst ein gemessener Lastgang. Gemessene Lastgänge werden zu den Profilen addiert.
Profilarten
Für Wohngebäude genügen in der Regel Standardlastprofile. Der Katalog führt die Standardlastprofile Strom 2025 des BDEW für Haushalt (H25), Gewerbe allgemein (G25) und Landwirtschaft (L25); sie werden auf den Jahresverbrauch der Zuordnung skaliert. Die BDEW-Profile P25 und S25 beschreiben dagegen den Netzbezug eines Haushalts mit PV-Anlage bzw. mit PV-Anlage und Batteriespeicher, nicht seinen Verbrauch. Für Gewerbe, Verwaltung und Industrie sind sie zu grob: Dort prägen Betriebszeiten, Schichtmodelle, Lüftung und Kälteerzeugung den Verlauf weit stärker als das Wetter. EPOS-Plan erlaubt deshalb wahlweise ein hinterlegtes Profil, ein eigenes Profil aus Monatswerten und Wochenprofil oder den Import gemessener Lastgänge. Feiertage und Betriebsferien legt ein Betriebskalender auf das Wochenprofil.
Die Wochenform zeigt, wie ein Profil seine Energie über die Stunden der Woche verteilt. Der Haushalt (H25) hat werktags seine Spitze am Abend, am Wochenende kommt eine zweite um die Mittagszeit hinzu; das Gewerbe (G25) arbeitet werktags von morgens bis zum Nachmittag und fällt am Wochenende deutlich ab; die Landwirtschaft (L25) hat an allen Tagen Spitzen am Morgen und am Abend. Skaliert wird linear mit dem Jahresverbrauch: Ein Haushalt mit 4.000 kWh im Jahr bezieht im Mittel 4.000 kWh / 8.760 h ≈ 460 W, an einem Werktag um 19 Uhr nach H25 rund 4 × 170 W ≈ 680 W.
Die Monatswerte legen fest, welcher Teil der Jahresenergie auf jeden Monat fällt; EPOS-Plan streckt die Wochenform je Monat auf diesen Wert, im Januar liegt der Haushalt deshalb rund ein Fünftel über dem Jahresmittel. Bei den Verbrauchsprofilen reicht der Monatsanteil von gut 7 % im Sommer bis 10 % im Winter. Bei P25 und S25 ist der Unterschied viel größer, weil die PV-Anlage im Sommer einen großen Teil des Verbrauchs deckt: Nach S25 fällt fast ein Viertel des Netzbezugs in den Dezember und gut 1 % in den Juni. Diese beiden Profile passen deshalb nur zu einem Haushalt, dessen PV-Anlage im Projekt nicht eigens gerechnet wird; sonst zählte die PV doppelt.
Gemessene Lastgänge
Liegen Viertelstundenwerte des Netzbetreibers vor, sind sie jedem synthetischen Profil vorzuziehen. Auf der Stromseite werden sie im Viertelstundenraster übernommen, für die Wärmeseite auf Stundenwerte verdichtet; beim Einlesen gleicht EPOS-Plan Schaltjahr, Sommerzeitsprünge und die Zeitstempelkonvention aus und meldet Lücken, negative Werte und Ausreißer. Schon ein einzelnes vollständiges Messjahr macht die Bewertung von Eigenverbrauch und Speicher deutlich belastbarer, weil gerade die Mittagsstunden über Erfolg oder Misserfolg einer PV-Anlage entscheiden.
Aufteilung in Teilbedarfe
Sinnvoll ist die Trennung in Grundlast, betriebszeitabhängige Last und temperaturabhängige Last. Die Grundlast läuft rund um die Uhr und wird von Photovoltaik nur teilweise gedeckt. Die betriebszeitabhängige Last korreliert gut mit der Sonneneinstrahlung und begünstigt den Eigenverbrauch. Die temperaturabhängige Last aus Kälteerzeugung fällt im Sommer an und passt damit ebenfalls zum PV-Ertrag. Werden diese Anteile getrennt erfasst, lässt sich die Wirkung eines Stromspeichers wesentlich genauer abschätzen.
Zusätzliche Verbraucher aus der Wärmeseite
Wärmepumpen, Heizstäbe, Umwälzpumpen und Ladeinfrastruktur erzeugen zusätzlichen Strombedarf, der nicht im gemessenen Lastgang enthalten sein muss, wenn die Anlage erst geplant wird. EPOS-Plan bildet diesen Bedarf in der Simulation: Der Strom der Wärmeerzeuger kommt während der Erzeugerkaskade zum Strombedarf hinzu. Erst diese Summe ist die Grundlage für Netzbezug, Lastspitzen und Eigenverbrauchsquote.
PV-geführtes Laden
Elektrofahrzeuge sind steuerbare Verbraucher: Sie stehen den größten Teil der Woche am Ladepunkt, und ihr Bedarf ist ein Energiebedarf bis zur nächsten Abfahrt, kein fester Lastgang. Ungesteuert laden sie ab der Ankunft, meist am Abend, wenn die Photovoltaik nichts mehr liefert. Ein PV-geführtes Laden verschiebt die Ladung in die Stunden mit Überschuss: Das Fahrzeug nimmt den Strom, den die Anlage über die Last des Gebäudes hinaus erzeugt, und der Eigenverbrauch steigt, während Einspeisung und Netzbezug sinken. Dasselbe gilt für den Strom eines BHKW, der sonst eingespeist würde.
Für die Bewertung zählen drei Größen. Die Standzeit legt fest, wie viel Zeit zum Laden bleibt; ein Fahrzeug, das nur nachts steht, kann kaum PV-Strom nutzen, eines, das tagsüber am Betrieb steht, viel. Die Ladeleistung und ihre Untergrenze entscheiden, ob ein kleiner Überschuss überhaupt lädt, denn unterhalb der kleinsten Ladeleistung kann eine Wallbox nicht arbeiten. Der Ladezustand zur Abfahrt ist die Pflicht, die das Laden erfüllen muss: Reicht der Überschuss nicht, ergänzt Netzstrom, und eine Prognose bis zur Abfahrt legt diesen Netzstrom in die Stunden, in denen am wenigsten Überschuss zu erwarten ist. Ein Abschlag auf die Prognose und eine Sicherheitszeit vor der Abfahrt halten das Ergebnis robust gegen schwankende Einstrahlung.
Im Ranking der Verbraucher am Überschuss steht die Wärmepumpe im PV-Betrieb vor den Ladegruppen und diese vor dem Stromspeicher. Der Speicher lädt also nur, was die Fahrzeuge übrig lassen. Die Ergebnisse zeigen, wie viel der Ladeenergie aus PV, aus dem BHKW-Überschuss und aus dem Netz kam und wie viel PV-Anteil das Steuern gegenüber ungesteuertem Laden gewinnt. Die Bedienung beschreibt die Seite Ladeprofil Elektrofahrzeuge.
Lastspitzen und Leistungspreis
Bei Sondervertragskunden bestimmt die höchste Viertelstundenleistung des Jahres den Leistungspreis. Wärmepumpen und Ladepunkte können diese Spitze anheben, Speicher und eine vorausschauende Bewirtschaftung können sie senken. EPOS-Plan weist die höchste Viertelstundenleistung des Strombedarfs aus; die Auswertung „Lastspitzenkappung (Peak-Shaving)“ sucht zu einem Lastgang und einem Speicher die kleinste erreichbare Netzbezugsspitze, sodass sich Maßnahmen zur Spitzenlastbegrenzung wirtschaftlich bewerten lassen.
Praxishinweise
Der Jahresstromverbrauch aus der Abrechnung sollte immer mit der Summe des verwendeten Profils abgeglichen werden. Abweichungen von mehr als fünf Prozent deuten auf ein falsch skaliertes oder unpassendes Profil hin. Bei Neubauten ohne Messwerte empfiehlt sich eine Sensitivitätsrechnung mit einem um zwanzig Prozent höheren und niedrigeren Bedarf, um die Robustheit der Auslegung zu prüfen.
Siehe auch
- Strombedarf erfassen – Lastprofile und Stromverbrauch im Programmablauf
- Stammdaten und Datenimport – Lastprofilkataloge und Import gemessener Lastgänge
- Programm Dokumentation/Strombedarf und Programm Dokumentation/Stromverbraucher – Dialoge für Stromprofile und Stromverbraucher
- Programm Dokumentation/Ladeprofil Elektrofahrzeuge – Ladeprofil für Elektrofahrzeuge mit PV-geführtem Laden
- Programm Dokumentation/Berechnung/Strombedarf – Rechenweg mit Gleichungen
- Grundlagen/Gemeinjahr und Feiertage – Wochentage und Feiertage im Rechenjahr