Wärmemarkt der Zukunft

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1 Wärmemarkt der Zukunft Kaiserslautern, 3. Mai 2012 Dr. Jochen Arthkamp, ASUE e. V.

2 Energiewende Einsparung von Energie Reduzierung der CO 2 -Emissionen Ausstieg aus der Kernenergie Effizienzsteigerung Zunehmender Anteil regenerativer Energieträger Kosteneffizienz Wettbewerbsfähigkeit von Industrie / Gewerbe Belastung der privaten Haushalte und Kommunen Neue Geschäftsfelder für Industrie / Handwerk / Service

3 Energieflüsse in Deutschland Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, 2010 alle Angaben in Mio. t SKE 1 Mio. t SKE = 29,3 PJ Große Energiemengen gehen durch Umwandlungsverluste verloren. 3

4 Primärenergie + Umweltwärme: Brennwert/Soilar-Kombination

5 Primärenergie-Einsatz: Kochen, Erdgas-Wäschetrockner Minderung des Primärenergieverbrauchs um ca. 50 % Minderung der CO 2 - Emissionen um ca. 50 %

6 Energieflüsse in Deutschland Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, 2010 alle Angaben in Mio. t SKE 1 Mio. t SKE = 29,3 PJ Große Energiemengen gehen durch Umwandlungsverluste verloren. 6

7 Was passiert, wenn Umwandlungsverluste sinken? 7

8 KWK + sinkender Wärmebedarf 8

9 Steigerung der Energieeffizienz in Kraftwerken zur Minderung von Umwandlungsverlusten Auch in modernen Kraftwerken gehen mehr als 40 % der Energie durch Umwandlungsverluste verloren. Quelle: RWE Power

10 Effizienzsteigerung durch Kraft-Wärme-Kopplung BHKW senkt Energieverbrauch, CO 2 -Emissionen & Schadstoffemissionen

11 Dezentrale KWK in einem klimaverträglichen Stromsystem

12 BHKW SokraTherm 400 kw el

13 Strom erzeugende Heizung: Dachs Etabliertes Gerät Auch im Inselbetrieb einsetzbar Einsatzgebiete: Mehrfamilienhaus / Gewerbe

14 Strom erzeugende Heizung: Aisin / Berndt EnerSys Neues Gerät Wartungsintervalle: Betriebsstunden Erfolgreicher Dauerbetrieb auch in Deutschland

15 Strom erzeugende Heizung: Ecopower 4.7 Etabliertes Gerät modulierender Betrieb zunehmend weiter verbreitet

16 Elektrische Leistung im Einfamilienhaus Lastanforderungen im Einfamilienhausbereich Quelle: OTAG Vertriebs GmbH & Co. KG

17 Strom erzeugende Heizung: Ecopower 3.0 Neues Gerät Auch für größere Einfamilienhäuser einsetzbar Basis: bekanntes Gerät 4.6

18 Kirsch HomeEnergy microbhkw L 4.12 Thermische Leistung: 5 12 kw Elektrische Leistung: 2 4 kw Thermischer Wirkungsgrad: 70 % Elektrischer Wirkungsgrad: 25 % Brennstoffe: Erdgas / Bio-Erdgas Maße (B x T x H) mm 675 x 790 x 1270 mm Masse: 200 kg Schallpegel in 1 m Abstand: < 55 db (A) Zertifizierungen: CE, DVGW, TÜV Verkaufsstart: März 2011 Zielgruppe laut Hersteller: EFH und 2-FH mit kwh/a Wärmebedarf

19 Strom erzeugende Heizung: WhisperGen

20 Strom erzeugende Heizung: Vaillant/Honda Vaillant/Honda: Premiere auf der ISH 2009; verfügbar seit 2011 etablierte Komponenten Einsatzgebiet: Einfamilienhaus

21 Strom erzeugende Heizung: Viessmann Stirling-Motor Wandhängendes Gerät Einsatzgebiet: Einfamilienhaus

22 Thema Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung auch in kleineren Leistungsgrößen erhältlich seit mehr als 10 Jahren: ~ 5,5 kw el z. B. Senertec, EcoPower, Aisin Einsatz: Mehrfamilienhaus, Gewerbe, neu: ~ 1 kw el z. B. WhisperGen, Baxi, Remeha, Viessmann, Vaillant Einsatz: Einfamilienhaus

23 Effiziente Kraft-Wärme-Kopplung

24 Maßnahme 1: Strom erzeugende Heizung (SEH) Ersatz Biblis A Elektrische Leistung (netto): MW (= kw) an h/a Produzierte Strommenge: kwh / a El- Leistung einer Strom erzeugenden Heizung: 1 kw Eine Strom erzeugende Heizung im Gebäude erreicht jährlich im Bestand ca Volllaststunden = kwh Strom im Neubau ca. 900 Volllaststunden = 900 kwh Strom Da der Bestand in Deutschland dominiert, müssten ca (5,187 Mio.) Strom erzeugende Heizungen installiert werden Die ungleiche Produktion über den Jahresverlauf Sommer/Winter und Tag/Nacht sind dabei noch nicht berücksichtigt

25 Maßnahme 2: Kleine Blockheizkraftwerke Ersatz Biblis B Elektrische Leistung (netto): MW (= kw) an h/a Produzierte Strommenge: kwh / a Elektrische Leistung eines kleinen BHKW: 5 kw Ein kleines BHKW in Gewerbe/Mehrfamilienhaus/Kleinindustrie erreicht jährlich ca Volllaststunden = kwh Strom Es müssten ca Strom kleine BHKW zusätzlich installiert werden Die ungleiche Produktion über den Jahresverlauf Sommer/Winter und Tag/Nacht sind dabei noch nicht berücksichtigt

26 Maßnahme 3: mittelgroße BHKW Ersatz Neckarwestheim 1 Elektrische Leistung (netto): 780 MW (= kw) an h/a Produzierte Strommenge: kwh / a Elektrische Leistung eines mittelgroßen BHKW: 150 kw Ein mittelgroßes BHKW in Industrie / Krankenhäusern usw. erreicht jährlich ca Volllaststunden = kwh Strom Es müssten ca mittelgroße BHKW zusätzlich installiert werden

27 Maßnahme 4: große BHKW Ersatz Neckarwestheim 2 Elektrische Leistung (netto): MW (= kw) an h/a Produzierte Strommenge: kwh / a Elektrische Leistung eines großen BHKW: kw Ein großes BHKW in Industrie usw. erreicht jährlich ca Volllaststunden = kwh Strom Es müssten 140 große BHKW zusätzlich installiert werden

28 Kraft-Wärme-Kopplung = Stand der Technik + Option Zukunft Heute: verfügbare BHKW in allen Leistungsklassen effizient kompatibel zu Bio-Erdgas und Erdgas aus Ökostrom kompatibel Virtuelle Kraftwerke Smart Grids Smart Meter

29 Kraft-Wärme-Kopplung vor Ort, dezentral: Entlastung elektrischer Netze viele kleine Kraftwerke in Gebäuden versteckt gesellschaftlich anerkannt politisch anerkannt staatliche Förderung: KWK-Gesetz, EEG, Ideal auch für den Gebäudebestand: Ersatz alter Kessel Erfüllt alle gesetzlichen Vorlagen: EnEV, EEWärmeG etablierte Technik Investitionen verteilen sich auf viele Schultern

30 Weitere Entwicklung der Kraft-Wärme-Kopplung Technik steigende (vor allem elektrische) Wirkungsgrade geringere Emissionen (Schall, NO x, CO) längere Wartungsintervalle Rat Race der Techniken Ottomotor, Stirlingmotor, Dampfmotor Zündstrahlmotor, Gasturbine, ORC Brennstoffzelle

31 Weitere Entwicklung der Kraft-Wärme-Kopplung Weiterbildung Planer Installateure Service Management genormte EDV-Schnittstellen Smart Metering Virtuelle Kraftwerke Vereinfachte Bürokratie

32 Verfahrensvereinfachung bei Anmeldung und Abrechnung von KWK-Anlagen Internetversion Version als USB-Stick Aktualisierbar über Download Akzeptanz bei Geräteherstellern, Versorgern und Behörden Vereinfacht die Antragsstellung extrem, Laie kann damit alle Anträge stellen Eigenes Modul für den Handwerker in Planung zur Erledigung aller Formalitäten vor der Installation 32

33 Checkliste und Anschreiben BAFA Formular HZA Formulare Anhand der generierten Checkliste ist die Vollständigkeit der Unterlagen zu prüfen, Formulare unterschreiben und versenden. Fertig!

34 Strom erzeugende Heizung Geräteübersicht als iphone-app seh geraeteuebersicht

35 Elektrische Netze: zunehmende Herausforderungen Netzlast Strom (Monatsmaxima) Beispiel: Ein Stromversorgungsunternehmen in Süddeutschland kw

36 Primärenergie und Umgebungswärme: Motorische Gaswärmepumpe

37 Funktionsweise motorischer Gaswärmepumpen

38 Einfache Energieeffizienz: Gaswärmepumpe im Supermarkt

39 Übergabestation VRF- => Wasserkreislauf

40 Funktionsprinzip von Gasabsorptionswärmepumpen

41 Gasabsorptionswärmepumpe: Wärmequelle Erdsonde

42 Primärenergie / Eisspeicher / Geothermie: Gaswärmepumpe Liter Liter Wasser Wasser mit mit 0 C 0 C < < TT W < W < 10 C 10 C Heizbetrieb: Heizbetrieb: Wärmeentzug Wärmeentzug bis bis zur zur Eisbildung Eisbildung Kühlbetrieb: Kühlbetrieb: Wärmezufuhr Wärmezufuhr aus aus dem dem Gebäude Gebäude

43 Gasabsorptionswärmepumpe: Wärmequelle Luft

44 Primärenergieeinsatz und Umweltwärme: Gaswärmepumpen

45 Absorptionswärmepumpe / Kältererzeugung Absorptionswärmepumpen können direkt beheizt werden (z.b. mit Erdgasbeheizung), Abwärme nutzen (indirekte Beheizung), Solarwärme als Energiequelle nutzen. Bei der Abwärmenutzung sollte die Wärme auf möglichst hohem Temperaturniveau zur Verfügung stehen. Es wird nur wenig elektrische Hilfsenergie benötigt.

46 Gasförmige Biomasse hat den höchsten energetischen Flächenertrag

47 Regeneratives Erdgas für BHKW

48 Regeneratives Erdgas aus Biomasse und regenerativ erzeugtem Strom

49 Welche Maßnahmen sollen ergriffen werden? In welcher Reihenfolge? Alle Maßnahmen sind erforderlich. Volkswirtschaftlich ist es am sinnvollsten, mit den Maßnahmen zu beginnen, die den höchsten Effekt bezogen auf das eingesetzte Kapital erbringen: Volkswirtschaft Privatwirtschaft im Konsens Einbindung der Akteure Energiewirtschaft Industrie, Handwerk Energienutzer

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