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Optimierung des Energieverbrauchs im Haushalt durch Bestandsaufnahme und Messung des Energieeinsparpotentials

Facharbeit (Schule) 2016 18 Seiten

Chemie - Allgemeines

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Methode und Material
2.1 Methode
2.2 Strommessgerät
2.3 Elektrische Geräte

3. Experimentelle Ergebnisse
3.1 Momentanzustand
3.2 Möglichkeiten der Energieeinsparung
3.3 Idealzustand
3.4 Auswertung

4. Diskussion

5. Zusammenfassung

6. Literaturverzeichis

Anhang

1. Einleitung

In den letzten Jahren ist die Vielfalt an energiebetriebenen Geräten für private Haushalte massiv gestiegen. Ein Leben ohne diese ist kaum mehr vorstellbar; Geräte wie Waschmaschinen, Kühlschränke oder sogar die elektrische Zahnbürste sind selbstverständlich geworden. Durch diesen Gerätezuwachs erhöht sich folglich auch der Stromverbrauch in den Haushalten. Dieser „wuchs seit 1990 um acht Prozent und lag im Jahr 2005 bei rund 3.600 kWh“1. Dadurch steigen auch die Kosten, die man jährlich für Strom ausgeben muss. Diesen hohen Kosten ist man jedoch – was vielen Personen nicht bewusst ist – nicht vollkommen ausgeliefert, denn es ist möglich, sich einen Überblick über den Verbrauch der einzelnen Geräte zu verschaffen und somit vermeintliche Stromfresser zu ermitteln.

In jedem Haushalt ist es möglich, schon durch kleine Maßnahmen, ohne viel Aufwand und großen Komfortverlust, Strom – und somit Geld – einzusparen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bestandsaufnahme des Energieverbrauchs eines Vier-Personen-Haushaltes und dessen Optimierung. Allerdings muss hierbei auf die Messung der Energie für das Heizen und für Warmwasser verzichtet werden, da dies den Rahmen der Arbeit sprengen würde; man beschränkt sich auf die Optimierung des Stromverbrauchs einiger ausgewählter elektrischer Geräte.

2. Methode und Material

2.1 Methode

In dieser Arbeit werden verschiedene elektrische Geräte, die im Weiteren genauer beschrieben werden, mithilfe eines Strommessgerätes jeweils auf ihren Energieverbrauch in Wochenabschnitten gemessen. Um die Nutzungszeit festzustellen, wird für Fön und Heizlüfter eine Tabelle (vgl. Anhang 1) erstellt, worin jeweils die Nutzungsdauer des Gerätes aufgeführt ist. In der Tabelle „Momentanzustand“ (vgl. Anhang 2) sind die Verbrauchswerte dann festgehalten. Im Anschluss wird nach Möglichkeiten gesucht, wie man jeweils für jedes einzelne Gerät Energie einsparen kann. Diese Methoden werden an den Geräten angewandt und wieder wird in Wochenabschnitten der verringerte Energieverbrauchswert der einzelnen Geräte gemessen. Auch werden hier wieder Tabellen angefertigt, in der die jeweilige Nutzungsdauer eingetragen wird (vgl. Anhang 3). Die Werte werden dann in die Tabelle „Idealzustand“ (Anhang 4) eingetragen. Im Anschluss daran folgt ein Vergleich der Werte.

2.2 Strommessgerät

Zum Messen des Stromverbrauchs wird folgendes Gerät verwendet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

ELV Energy Master Profi Energiekosten-Messgerät (vgl. Abb.1)

Abb. 1: ELV Energy Master Profi Energiekosten-Messgerät

Zunächst soll kurz der Umgang mit diesem erläutert werden: Das Messgerät wird wie ein Verlängerungskabel zwischen das Haushaltsgerät und Steckdose geschaltet (vgl. Abb.2). Es zeigt sodann automatisch die aktuelle Leistungsaufnahme in verschiedenen Einheiten an. In weiteren Modi kann die Prognose pro Tag/ Woche/ Jahr angezeigt werden. Außerdem werden Angaben zu Stromkosten gemacht, indem vorher der Arbeitspreis pro Kilowattstunde in das Gerät eingeben wurde.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Messung der aktuellen Leistungsaufnahme des Heizlüfters in Watt

2.3 Elektrische Geräte

Grundsätzlich sollten, um den Stromverbrauch des Haushalts zu ermitteln und das Energieeinsparpotential zu optimieren, alle elektrischen Verbraucher aufgenommen werden, die länger als 15 Minuten am Stück benutzt werden. Kleingeräte, die nur kurzzeitig gebraucht werden, werden vernachlässigt, da diese den Stromverbrauch nur geringfügig beeinflussen. Auch können hier aufgrund des Rahmens dieser Arbeit nicht alle elektrischen Geräte des Haushalts, die länger als 15 Minuten am Stück benutzt werden, aufgenommen werden; es wurden einzelne Geräte ausgewählt. Im Folgenden werden diese kurz beschrieben und jeweils die Angaben des Herstellers über den Energieverbrauch (sofern vorhanden) genannt, sodass am Ende die eigenen Messungen mit diesen Angaben verglichen werden können.

2.3.1 Unterhaltungselektronik

2.3.1.1 TV

Bei dem gemessenen Gerät handelt es sich um Philips 42PFL6007K/12, einen 42-Zoll-LED-Fernseher aus dem Jahr 2012, ein Gerät mit der Energieeffizienzklasse A+. Der Hersteller gibt eine Stromversorgung mit EU-Energie-Label von 54 Watt an.2

„LED-Fernseher funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie LCD-Bildschirme. Nur werden hier die Leuchtstoffröhren zur Bestrahlung der Pixel durch Leuchtdioden ersetzt. Die LED-Technik ist die zurzeit Strom sparendste Variante am Markt. LED-Fernseher verbrauchen bis zu einem Drittel weniger Strom als herkömmliche LCD-Geräte ohne LED-Hintergrundbeleuchtung.“3

2.3.1.2 PC mit Monitor

Der PC wurde von mir selbst aus verschiedenen Komponenten, von denen die ausschlaggebendsten im Folgenden kurz genannt werden, zusammengestellt: Als CPU dient Intel Xeon E3-1231v3, die durch das 22nm-Verfahren gefertigt wurde und somit mit 80 Watt Verlustleistung4 als stromsparend gilt. Die GPU ist eine AMD Sapphire Radeon R9 290 Vapor-X OC, welche nach Angaben des Herstellers eine Leistungsaufnahme von unter 300 Watt besitzt5. Das Netzteil ist XFX XTR Series Modular 80+ Gold, welches laut Hersteller eine maximale Leistung von 550 Watt erbringen kann6.

Der Monitor ASUS MX239H weist nach Hersteller einen Stromverbrauch von unter 23 Watt auf.7

2.3.1.3 Musikanlage

Es handelt sich hierbei um eine 5.1 Surround-Anlage mit den beiden Frontlautsprechern Magnat Monitor Surpreme 200, dem Center-Lautsprecher Monitor Supreme Center 250, zwei Rücklautsprechern und dem Subwoofer Yamaha YST FSW 050 Advanced YST II, der nach Angabe des Herstellers eine dynamische Ausgangsleistung von 100 Watt besitzt8.

Die Anlage wird betrieben von dem AV-Receiver Onkyo TX-NR414. Dieser hat laut Hersteller eine Leistungsaufnahme von maximal 400 Watt.9

2.3.2 Küchengeräte

2.3.2.1 Elektroherd-Backofen-Kombination

Die Kombination mit der Bezeichnung Whirlpool AKR 212/ IX ist in einer Einbauküche verbaut und somit mittels herkömmlicher Strommessgeräte nicht messbar. Es konnten auch keine Herstellerangaben gefunden werden (Beschreibung nicht auffindbar; Internet liefert keine Angaben), deshalb wurden hier die Angaben eines Gerätes mit der Energieeffizienzklasse B verwendet, da das Gerät bereits sehr alt ist und angenommen werden kann, dass dieses eine schlechte Energieeffizienzklasse aufweist10.

2.3.2.2 Geschirrspüler

Bei dem gemessenen Gerät handelt es sich um Siemens se 55592. Laut Hersteller liegt der Stromverbrauch beim Intensiv-Programm bei 1,60 kWh, beim Eco-Programm bei 1,06 kWh.11 Das Gerät ist nicht in die Einbauküche verbaut, sodass jegliche Messungen möglich sind.

2.3.2.3 Kühl-Gefrier-Kombination

Bei der Kühl-Gefrier-Kombination K123V71/02 fehlen jegliche Angaben des Herstellers, es sind jedoch einzelne Messungen möglich.

2.3.2.4 Gefrierschrank

Angaben über das Modell des Gefrierschranks können nicht gemacht werden; jedoch sind eigene Messungen möglich.

2.3.3 Beleuchtung

Exemplarisch werden hier eine 25-Watt-Glühbirne, eine 40-Watt-Glühbirne und eine 60-Watt-Glühbirne gemessen. Die Produktion von 60-Watt Glühbirnen ist seit dem 01. September 2011 in der EU verboten, da 95 Prozent der aufgenommenen Energie als Wärme abgegeben wird, der Verkauf der Birnen geht jedoch weiter12. Um den Energieverbrauch der Beleuchtung des ganzen Haushaltes zu erhalten, werden die Messwerte dieser Glühbirnen auf die Gesamtzahl der Glühbirnen im Haus hochgerechnet.

2.3.4 Geräte für Kleidung und Körperpflege

2.3.4.1 Waschmaschine

Hierbei handelt es sich um ein Gerät der Energieklasse A++. Die genaue Bezeichnung ist Bosch Maxx7Varioperfect (WAE28444). Laut Angabe des Herstellers liegt der Jahresenergieverbrauch dieses Gerätes bei 197 kWh.13

2.3.4.2 Trockner

Gemessen wird hier der Trockner Privileg 2050 A. Vom Hersteller liegen keine Angaben vor, da das Gerät veraltet ist. Einzelne Werte können jedoch genau gemessen werden.

2.3.4.3 Fön

Obwohl einzelne Kleingeräte, die weniger als 15 Minuten am Stück genutzt werden, in die vorliegende Arbeit nicht aufgenommen werden sollen, wird der Energieverbrauch des Föns hier trotzdem gemessen, denn dieser bringt es auf einen „nennenswerten Stromverbrauch“14.

Beim vorliegenden Fön handelt es sich um Philipps HP8182, welcher nach Angaben des Herstellers 2200 Watt verbraucht.15

2.3.4.4 Heizlüfter

Ähnlich wie beim Fön liegt auch hier eine sehr hohe Leistungsaufnahme vor, weshalb dieses Kleingerät auch in die Liste aufgenommen wird. Der Heizlüfter Einhell HKL 2000 verfügt über zwei Heizstufen (1000 Watt, 2000 Watt)16.

3. Experimentelle Ergebnisse

3.1 Momentanzustand

Der erste Schritt besteht darin, eine Bestandsaufnahme der einzelnen Stromverbraucher zu erstellen. Dazu werden in der Tabelle „Momentanzustand“ (vgl. Anhang 2) der Stromverbrauch und die Stromkosten der oben beschriebenen Geräte bei regulärem Gebrauch aufgelistet. In der Tabelle sind die einzelnen Geräte mit Nummern und deren Nutzungsort genannt (Spalten 1-3). Es wird in der vierten Spalte die Leistung des jeweiligen Gerätes, die mithilfe des Strommessgerätes gemessen wurde, eingetragen. Hier muss zwischen einzelnen Geräten unterschieden werden, denn z.B. kann bei der Kühl-Gefrier-Kombination keine Angabe in dieser Spalte gemacht werden, da sie keine konstante Leistungsaufnahme besitzt, die Glühbirne jedoch schon. In der fünften Spalte wird die Nutzungszeit pro Woche in Stunden angegeben. Auch in dieser Spalte wird nicht bei jedem Gerät eine Angabe gemacht, da es sinnvoller ist, die Nutzungszahl dieser Geräte anzugeben. In der sechsten Spalte wird der Verbrauch pro Nutzung in Kilowattstunden ersichtlich. Hier sind bestimmte Geräte ausgenommen, da bei diesen keine „einzelne“, sondern eine durchgehende Nutzung besteht. Die siebte Spalte führt die Nutzungszahl pro Woche auf, die achte und neunte den Verbrauch pro Woche und pro Jahr in Kilowattstunden. Diese Werte werden entweder dem Strommessgerät entnommen oder berechnet. Die letzte Spalte zeigt die Stromkosten pro Jahr in Euro auf; diese können direkt dem Messgerät entnommen oder berechnet werden, wobei von einem Arbeitspreis von 23,04 ct/kWh ausgegangen wird.

In Zeile 13 werden jeweils die Summe des Stromverbrauchs und die Stromkosten in einem Jahr angegeben.

3.2 Möglichkeiten der Energieeinsparung

Der nächste Schritt besteht darin, Maßnahmen zu ergreifen, die den Stromverbrauch jedes einzelnen Gerätes senken. Diese werden im Folgenden kurz genannt.

Der TV wird anstatt des Stand-by-Modus bei Nicht-Gebrauch nun komplett vom Stromnetz getrennt. Außerdem wird er in den Energiesparmodus versetzt, in welchem die Bildeinstellung von Standard auf Energiesparen umgestellt und der Lichtsensor deaktiviert wird. Zudem wird auf die Ambilight-Funktion, welche die Wand hinter dem Fernseher der Bildfarbe mithilfe LEDs anpasst, verzichtet.

Da der PC generell häufig am Tag genutzt wird, wäre es nicht sinnvoll, diesen immer auszuschalten, deshalb wird tagsüber bei Nicht-Verwendung die Windows Energiespar-Funktion genutzt. Bei Gebrauch wird die Helligkeit des Monitors auf 30% reduziert, was völlig ausreichend ist. Bei Nicht-Gebrauch des Monitors wird der Stand-by-Modus verwendet. Nachts werden Monitor und PC komplett vom Stromnetz getrennt.

[...]


1 Gruber, Schlomann, 22.

2 Vgl. Philips Electronics N.V.

3 Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz e. V, Energieverbrauch von Fernsehgeräten, 2012.

4 Vgl. Intel Corporation.

5 Vgl. Sapphire.

6 Vgl. XFX Inc.

7 Vgl. ASUSTeK Computer Inc.

8 Vgl. Yamaha.

9 Vgl. Onkyo, 2011.

10 Vgl. Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz e. V, Energieverbrauch von Backofen und Herd, 2012.

11 Vgl. WE Benz.

12 Vgl. Noé, 2011.

13 Vgl. Bosch.

14 Stromverbrauch im Haushalt.

15 Vgl. Philips Electronics N.V.

16 Vgl. Amazon.

Details

Seiten
18
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668916814
ISBN (Buch)
9783668916821
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v454896
Institution / Hochschule
Gymnasium Am Deutenberg Villingen-Schwenningen
Note
1,1
Schlagworte
Chemie Ressourcenschonung Optimierung Stom Strom Stromverbrauch Messem Energie Energieverbrauch Verbrauch Seminar Oberstufe Abitur

Autor

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Titel: Optimierung des Energieverbrauchs im Haushalt durch Bestandsaufnahme und Messung des Energieeinsparpotentials