Blockheizkraftwerke STATT NETZAUSBAU. Martin Ufheil solaresbauen GmbH Emmy Noetherstr Freiburg Tel.: 0761 /

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1 Blockheizkraftwerke STATT NETZAUSBAU Martin Ufheil solaresbauen GmbH Emmy Noetherstr Freiburg Tel.: 0761 /

2 solares bauen GmbH - 10 Jahre Energieeffizienz solares bauen GmbH - Kurzportrait Gebäude Energiekonzepte Bauphysik und Wärmeschutz Tageslicht- und Kunstlichtplanung Betriebskosten-Management Raumklimakonzepte Haustechnik Innovative Versorgungskonzepte Anlagensimulation Haustechnikplanung Heizung, Lüftung, Sanitär, Elektro Grau- und Regenwassernutzung Kosten-Nutzen-Analyse

3 Das Problem Stromtransport

4 Brutto-Stromerzeugung Strom-Mix Strom-Mix heute: 664 g/kwh, Stand Juli 2010 Quelle: Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, Energiedaten, Stand Februar 2010

5 Quelle: AG Energiebilanzen e.v. 2011, BMU AG Erneuerbar Statistik 03/2011 solares bauen GmbH Klimabündnis Freiburg / KWK-Studie Energiebedarf in Deutschland Stand: Jahr 2010 Strom-Mix heute: 664 g/kwh, Stand Juli 2010 Quelle: Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, Energiedaten, Stand Februar 2010

6 Quelle: AG Energiebilanzen e.v. 2011, BMU AG Erneuerbar Statistik 03/2011 solares bauen GmbH Klimabündnis Freiburg / KWK-Studie Anteil REGENERATIVE Stand: Jahr 2010

7 Quelle: AG Energiebilanzen e.v. 2011, BMU AG Erneuerbar Statistik 03/2011 solares bauen GmbH Klimabündnis Freiburg / KWK-Studie Energiebedarf in Deutschland Stand: Jahr 2010 Der Rhein ist heute 3 C wärmer als vor 100 Jahren... 1 C durch den Klimawandel, 2 C durch die Abwärme der großen Kraftwerke Mit der Abwärme der Stromerzeugung kann ganz Deutschland beheizt werden

8 Quelle: AG Energiebilanzen e.v. 2011, BMU AG Erneuerbar Statistik 03/2011 solares bauen GmbH Klimabündnis Freiburg / KWK-Studie Energiebedarf in Deutschland Stand: Jahr 2010 Bei gleichbleibendem Gasverbrauch könnte 45% des Stroms in D erzeugt werden und immer noch 75% des bisherigen Wärmebedarfs gedeckt werden.

9 100% erneuerbaren Energieversorgung Anforderungen & Merkmale 100% erneuerbar darf nicht auf den Stromsektor begrenzt bleiben. 100% erneuerbare Wärme ist ohne Abwärmenutzung in der Stromerzeugung unwahrscheinlich (unvorstellbar). Abwärmenutzung wird immer dezentral stattfinden. Somit muss in Zukunft auch die Stromerzeugung dezentral erfolgen. Regenerative Systeme sind dezentrale Systeme. Ein Nord- / Südgefälle ist noch nicht vorhanden und muss nicht unbedingt entstehen. Off shore Wind trägt derzeit mit weniger als 1 Promille zur Stromerzeugung bei. Off shore Wind ist überfördert (+60% gegenüber on shore Wind). Windenergieanteil ist seit 2007 nahezu unverändert. PV + Biomasse sind deutlich angestiegen. Der Ausbau dezentraler Systeme muss Vorrang vor der Errichtung von zentralen Verteilsystemen haben. VOLLKOSTENRECHNUNG! Es werden Langzeitspeichersysteme für elektrische Energie zum Ausgleich von jahreszeitlichen Schwankungen benötigt.

10 Das Problem Stromspeicher

11 Das Problem Stromspeicher

12 Das Problem Stromspeicher

13 Das Problem Stromspeicher Gasspeicher ist 5000-fach größer als Pumpspeicherkraftwerke Gasspeicher kann in Zukunft regenerativ gefüllt werden mit: - Biogas, Wind- und Solargas (H 2 ), Holzgas

14 Kraft-Wärmekopplung (KWK) Schlüssel- & Brückentechnologie KWK kann Wärme dezentral erzeugen, die Abwärme aus der Stromerzeugung nutzen und damit ganz Deutschland beheizen und mit Strom versorgen. KWK kann lastabhängig nach Bedarf der Regenerativen betrieben werden. Stromgeführte KWK mit Wärmespeicher. KWK kann heute schon den vorhandenen Erdgasspeicher nutzen und jetzt schon die jahreszeitlichen Schwankungen + Transportengpässe ausgleichen. KWK führt heute (immer) noch ein Schattendasein: KWK-Anteil: 15% Ausbauziel der Bundesregierung: KWK-Anteil: 25%.

15 KWK als SOFORTMAßNAHME KWK im Vergleich zur Automobil-Industrie Ein typisches Klein-BHKW arbeitet mit Automotoren in der Größe eines VW Golf mit einer Leistung von 75 kw (105 PS). Im realen Einsatz wird dieser Motor etwa mit 50% der Leistung also ca. 37 kw betrieben. 5% der deutschen jährl. Automobilproduktion genügen um Kernenergie innerhalb von 4 Jahren durch KWK zu ersetzen. Durchschnittliche Laufzeit BHKW: 3500 h 7,2% der deutschen jährl. Automobilproduktion genügen um Kernenergie, Stein- und Braunkohle innerhalb von 8 Jahren durch KWK zu ersetzten Durchschnittliche Laufzeit BHKW: 3500 h Wenn man jedes 15. Fahrzeug Deutschlands im Keller als BHKW aufstellen würde, so könnte sofort der gesamte Strom aus Kernenergie, Stein- und Braunkohle erzeugt werden. Durchschnittliche Laufzeit BHKW: 3500 h.

16 Hindernisse beim Ausbau der KWK PRO und CONTRA Verbraucher müssen vernetzt werden. Es sind große Fernwärmenetze erforderlich. KWK ist heute bei Verbrauchern ab 80 kw (kleinere Mehrfamilienhäuser) wirtschaftlich einsetzbar. Oftmals ist der Einsatz von Fernwärmenetzen unwirtschaftlicher (wg. Fernwärmeverlusten + Investitionsaufwand). wirtschaftlicher Einsatz ist erst ab Volllaststunden von mehr als h möglich. KWK ist damit nur in Hallenbädern und sonstigen Großverbrauchern einsetzbar die zukünftige KWK muss dann betrieben werden, wenn die Regenerativen ausfallen, Volllaststunden von > h scheinen eher unwahrscheinlich.

17 Wirtschaftlichkeit KWK Strompreis in Cent pro kwh Max. Ertrag Eigennutzung 25 Preisspanne gewerblicher Strombezug Max. Einspeisung < 50 kwel Max. Einspeisung > 50 kwel Börse Leipzig (EEX) Stromgestehungskosten: BHKW 5,5 kwel BHKW 34 kwel BHKW 400 kwel in Betriebsstunden pro Jahr

18 KWK in der PRAXIS Wo kommen BHKW s zum Einsatz Wohnen & Arbeiten

19 KWK in der PRAXIS Kleehäuser BHKW Pufferspeicher GASZÄHLER

20 KWK in der PRAXIS Kleehäuser UNTERZÄHLER HAUPTZÄHLER

21 KWK in der PRAXIS Wie kann die Umsetzung erfolgen Versorgungsgemeinschaft, Kleehäuser, Freiburg Vauban

22 KWK in der PRAXIS Wo kommen BHKW s zum Einsatz Parkhotel Post in Freiburg

23 Faktoren: Wirtschaftlichkeit Einkaufspreis (Gas) Ein- und Verkaufspreis (Strom): Ziel: Hoher Anteil Eigenerzeugung / ggf. Verkauf am freien Markt Wartung: Ziel: Wartungsverträge mit Laufzeiten bis 15 Jahren. Hydraulische Integration: Ziel: Optimale Betriebstemperaturen und Massenströme im Verbrauchernetz Optimales Anlagenkonzept bei niedrigen Investitionskosten. Optimaler Betrieb / Überwachung des Betriebs Jedes Projekt erfordert eine genaue Wirtschaftlichkeitsanalyse.

24 KWK in der PRAXIS Konzeption & Realisierung von BHKW s ENERGIE-Analyse: Energieverbrauch der Immobilie (Wärme. Elektrizität) Bezugskonditionen (Brennstoffe, Elektrizität) TECHNIK-Analyse Lastgänge (Wärme, Elektrizität) Betriebscharakteristik der Heizungsanlage (Temperaturen, Massenströme, ) Messung der wichtigsten Anlagendaten. Wirtschaftlichkeitsanalyse.

25 KWK in der PRAXIS Gasverbrauch Tunibergschule 2010

26 KWK in der PRAXIS Tunibergschule Lastgang Strom Leistung [Watt] Di 0:00 Mi 0:00 Do 0:00 Fr 0:00 Sa 0:00 So 0:00 Mo 0:00 Woche im Winter

27 KWK in der PRAXIS Tunibergschule Lastgang Strom am Montag, den Leistung [Watt] BHKW 34 kw BHKW 20 kw

28 KWK in der PRAXIS Konzeption & Realisierung von BHKW s Variantenvergleich Tunibergschule Brennstoffkosten-Vergütung Betriebskosten Kapitalkosten Jahreskosten [ /a] Bestand BHKW 20 BHKW 34 BHKW 50 BHKW BHKW 20+34

29 KWK in der PRAXIS Konzeption & Realisierung von BHKW s 120 Variantenvergleich Tunibergschule 100 CO2-Emissionen [t/a] Bestand BHKW 20 BHKW 34 BHKW 50 BHKW BHKW Freiburger Standard KS-Plus

30 ERGEBNIS WIRTSCHAFTLICHKEIT Bestand: 2 x 400 kw Gas- und Ölkessel Tatsächlicher Leistungsbedarf: 260 kw th. Auslegung BHKW: 2 x 47 kw th : ca. 100 kw th Volllaststunden: h / h Keine Kesselerneuerung, da Anteil Kessel < 10%.

31 KWK in der PRAXIS Konzeption & Realisierung von BHKW s ANLAGEN-Konzept & Planung: Auslegung aller Komponenten (Speicher, Pumpen, Verteiler, ) Erstellung von Ausführungsplänen Ausschreibung: - Gesamte technische Anlage - Contracting Maßnahme - Wartung, ggf. Betrieb Auswertung & Bewertung der Angebote Bauüberwachung, Inbetriebnahme, Abnahme & Abrechnung

32 Ökologischer Nutzen der KWK KWK ist die Schlüsseltechnologie um Kernenergie & Steinkohlestrom zu ersetzen. KWK benötigt keinen Netzausbau und keine Pumpspeicherkraftwerke KWK richtig einsetzen und nicht nur ein bißchen: Hoher Gesamtwirkungsgrad (> 100%) ist entscheidender als der elektrische Wirkungsgrad. Kleinst-BHKW s (für Einfamilienhaus) führen nur zu geringen Emissionseinsparungen. BHKW s sollten eher etwas größer und etwas weniger wirtschaftlich ausgelegt werden um Emissionseinsparung von bis zu 80% zu erzielen. Ökologische sinnvolle Laufzeiten << h/a

33 Wirtschaftlichkeit von KWK Ein wirtschaftlicher Betrieb ist heute nur bei Eigennutzung gegeben. Einspeisung lohnt sich in der Regel nicht. Ein wirtschaftlicher Betrieb ist ab mehr als h (statt 5.000h) möglich. Damit sind BHKW s nicht nur für Hallenbäder sondern auch für den normalen Heizbetrieb geeignet. Weder Wirtschaftlichkeit noch Emissionen sprechen für große Wärmeinseln, Zusammenlegung von Verbrauchern > 300 kw ist nicht zwingend erforderlich Schon ab Nutzflächen > m² sind BHKW s oft wirtschaftlich einsetzbar. Der ökologische und wirtschaftliche Nutzen ist bei KWK besonders gut. Um einen besonders guten ökologischen Nutzen zu erzielen ist ein hoher KWK- Anteil wichtiger als eine hohe Laufzeit der KWK.

34 KWK: Grundstein einer nachhaltigen Energieversorgung Eine Verschwendung von 2/3 der eingesetzten Energie um Flüße aufzuheizen kann nicht nachhaltig sein. Abwärme muss in Zukunft zum Heizen eingesetzt werden. Brücken und Schlüsseltechnologie zum Einstieg in ein regeneratives Zeitalter. Hervorragende Regelbarkeit: Innerhalb 15 Minuten in Betrieb, nach 5 Minuten vom Netz. So können die Schwankungen bei Sonne, Wind & Verbrauch ausgeglichen werden. Bei KWK wird Wärme statt Strom gespeichert. Hierfür sind alle Technologien zu bezahlbaren Preisen am Markt vorhanden. Vorhandenes Erdgasnetz nutzen vor der Erweiterung des Stromnetzes. Ersatz von Erdgas durch Biogas, Holzgas, Ökomethan,.. KWK ist ausgereift und bedarf keiner weiteren Entwicklungstätigkeiten. KWK ist die Technologie des sofortigen Ausstiegs aus der Kernenergie

35 KWK: Schlüsseltechnologie VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

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