Lösungen zur dezentralen Energieversorgung

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1 Lösungen zur dezentralen Energieversorgung User Forum Power Plant Technologies Hannover, 22. April 2010 Christian Männl Einen Schritt voraus.

2 Gliederung 1. Warum dezentrale Energieversorgung? 2. Technologien dezentraler Energieversorgung 3. Projektbeispiele 4. Zusammenfassung 2

3 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Status 2010 CO 2 aus Kohle, Öl und Gas verursachen über 80 % der THG-Emissionen Energiewirtschaft verursacht 46 % der Emissionen in Deutschland (BMU) 3 Handlungsbedarf: Langfristige Lösung erforderlich!

4 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Langfristige Lösung für die Stromerzeugung Hoher Anteil erneuerbarer Energien Hoch effiziente Kraft-Wärme-Kopplung Kernenergie und CCS (Carbon Dioxide Capture and Storage) nur als Übergangslösung 4

5 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Ausbauziele für KWK und regenerative Energiequellen 45 % 30 % 25 % 28 % 25 % 47 % Realität 2020: Noch ca. 40 GW fossile Kraftwerke am Netz Noch ca. 20 GW Kernkraftwerke am Netz Ca. 26 GW Kohlekraftwerke in Planung / Bau In 2020 mit 86 GW auf Niveau der heutigen konventionellen Erzeugung 5

6 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Prognose Erneuerbare Energie 2020 Hoher Anteil fluktuierender Einspeisung aus Wind- und Sonnenenergie 68 % der erneuerbaren Energien 6

7 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Lastszenario 2020 nach BEE Szenario Quelle Frauenhofer 7

8 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Welche Kraftwerke passen zum Ausbau der erneuerbaren Energien? Verbleibende konventionelle Grundlast Grundlast aus Erneuerbaren Hoher Sockel Grundlast: läuft ganzjährig durch Quelle: Prof. Dr. Hohmeyer - Universität Flensburg Fluktuierende Einspeisung als Herausforderung für die Kraftwerke der Zukunft 8

9 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Anforderungen an Kraftwerke der Zukunft Schnelles An- und Abfahren Wirtschaftlichkeit auch bei wenig Betriebsstunden Dynamisches Regelverhalten erforderlich Mögliche Technologien Gaskraftwerke (GUD) BHKW Pumpspeicherkraftwerke Druckluftspeicher Welche Technologien passen nicht zum Ausbau der Erneuerbaren? Keine Grundlastkraftwerke wie Kern- und Kohlekraftwerke Kein schnelles Hochfahren möglich Dynamisches Regeln nur bedingt möglich Laufzeiten von 6500 bis 7500 h/a erforderlich 9

10 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Welche Technologien passen nicht zum Ausbau der Erneuerbaren? Keine Grundlastkraftwerke wie Kern- und Kohlekraftwerke Kein schnelles Hochfahren möglich Dynamisches Regeln nur bedingt möglich Laufzeiten von 6500 bis 7500 h/a erforderlich Technologie P nenn Leistungsgradient Anfahrdauer (Stillstand>8h) Mw el % Min h Braunkohlekraftwerk Steinkohle-DT-Kraftwerk GuD-Kraftwerk Gasturbine ,3 Kernkraftwerk BHKW 0, ,025 (90 sec) Quelle: Grimm, 2007, S. 9 und Krost und Matics, 2008, S. 2 10

11 1. Warum dezentrale Energieversorgung? Anteil Kraftwärmekoppelung an der nationalen Stromerzeugung 25 % CHP share of national power production Quelle: IEA, Cogeneration and District Energy, Sustainable energies for today and tomorrow, April Ziel der Bundesregierung: Verdoppelung des Anteils von Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung bis 2020 auf 25 % 11

12 1. Warum dezentrale Energieversorgung? 80er Jahre: Zentrales System Heute: Dezentrales System 60 % KWK, 20% Wind Herausforderung: Neue Netz- und Kontrollarchitektur 12

13 3. Technologie dezentraler Energieversorgung Stromerzeugung erneuerbare Wasserkraft Wind PV Biomasse Biogas Geothermie Kraft-Wärme-Kopplung konventionell (Erdgas + Heizöl) BHKW Gasturbine GUD Brennstoffzelle (noch nicht wirtschaftlich) Kraft-Wärme-Kopplung mit erneuerbaren Rohstoffen Biomasseheizkraftwerk BHKW Biogas / Biomethan BHKW Pflanzenöl 13

14 4. Projektbeispiele Biomassezentrum Biomasseheizkraftwerk/Biogas BHKW 14

15 4. Projektbeispiele Biomasseheizkraftwerk Holzvergasung Senden SWU Energie GmbH elektrische Leistung Gesamtanlage 4,9 MWel 2 BHKW Motoren (je ca. 2,15 MWel) 1 ORC (ca. 0,6 MWel) 1 Thermoölkessel (ca. 11 MWth) Vergaser 15,1 MW Fernwärmeabgabe 6,0 MWth ca. ηel 33% ca. ηges 80% Betriebsstundenziel: Bh/a Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, vertreten durch die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe mit Mitteln aus dem Förderprogramm nachwachsende Rohstoffe 15

16 4. Projektbeispiele Spitzenlastkraftwerk USA Spitzenlastkraftwerk Plains End USA Main Data Name: Plains End Type Gas power plant Location: Plains End, Colorado, USA Delivered: 2002 Engines: 20 x Wärtsilä 18V34SG Total electrical output: 111 MWe Electrical Efficiency: 44,2 % at full load Emissions: Ultra low Emissions: CO + NO x < 5 ppm with CO and SCR catalyst Quelle Wärtsilä 16

17 4. Projektbeispiele Selbstversorger Industrie Energieversorgungszentrum mit Kraft-Wärme-Kälte-Koppelung (KWKK) EVC 2, Energieversorgungscenter, AMD Chipproduktion, Dresden 17

18 4. Projektbeispiele Energieversorgungszentrum mit KWKK Forderung des Kunden: Netzunabhängige Versorgung mit elektrischer Energie thermischer Energie zur Kühlung und Beheizung von Fertigungsprozessen Sicherstellung der Versorgungssicherheit und Verfügbarkeit (redundante Ausführung der Anlagen) Konstanz der Betriebsparameter (Temperaturen, Drücke, Mengen, Änderungsgeschwindigkeiten) Vorteile des KWKK-Konzeptes: Energieerzeugung ist optimal auf die Forderungen des Kunden und die Produktionsanforderungen abgestimmt. Durch die Ausnutzung der verschiedenen Temperaturpotenziale ergibt sich eine hohe Effizienz 18

19 4. Projektbeispiele Energieversorgungszentrum mit KWKK Komplexe KWKK-Anlage zur netzunabhängigen Versorgung eines Produktionsbetriebes Quelle: Broschüre DREWAG 19

20 4. Zusammenfassung Dezentrale KWK Anlagen statt weiterer Ausbau von Kohle und Laufzeitverlängerung von Kernenergie erforderlich. Intelligente KWK-Anlagen wie Motorenkraftwerke und Gasturbinen sind erforderlich, um die fluktuierende Einspeisung der Regenerativen Energien zu kompensieren Die Technologien sind verfügbar und international seit Jahren im Einsatz In Deutschland ist langfristig eine Versorgung mit 100 % regenerativer Energie und KWK möglich. 20

21 AGO AG Energie + Anlagen Am Goldenen Feld Kulmbach Christian Männl Tel / Fax / Kontakt 21