Kraft-Wärme-Kopplung kommt aber nicht von allein!

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1 Kraft-Wärme-Kopplung kommt aber nicht von allein! Blockheizkraftwerke Energiereferat Frankfurt am Main Dr. Werner Neumann /Gerd Prohaska

2 Kraft- Wärme Kopplung ist nicht EINE Technik es ist ein PRINZIP! Wird in einer Anlage gleichzeitig Wärme und Strom - also Kraft - erzeugt, so spricht man von einer Kraft-Wärme-Kopplung Kopplung (KWK). Geschieht dies in einer kompakten Anlage und nicht in einem Heizkraftwerk, so handelt es sich dabei um ein Blockheizkraftwerk (BHKW). Bei Kleinanlagen treibt meist ein Diesel-, Gas- oder Biogasmotor einen Generator an. Die im Kühlwasser und in den Abgasen des Motors enthaltene Wärme wird gleichzeitig für Heizzwecke genutzt. Durch die Nutzung der Abwärme, die beim Stromerzeugungsprozeß in herkömmlichen Kraftwerken ungenutzt verpufft, läßt sich der Energienutzungsgrad des Gesamtprozesses entscheidend erhöhen, zum Beispiel von 30 bis 45% auf 80 bis 100% bei KWK. Dadurch werden auch die CO2- Emissionen, die bei der Energieumwandlung entstehen, reduziert, und zwar bis zu 30 %

3 Energie verwenden statt verschwenden! KWK = 100 % Energienutzung! statt 50 70% Verluste

4 Was bedeutet die Abkürzung KWK und BHKW? KWK ist die Abkürzung für Kraft-Wärme-Kopplung BHKW ist die Abkürzung für Blockheizkraftwerk. Dabei versteht man bei beiden Ausdrücken die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Wobei der Ausdruck Kraft-Wärme-Kopplung alles bezeichnet und der Ausdruck Blockheizkraftwerke nur einen Teil der Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Ziel dabei ist die erzeugte Energie möglichst effizient zu nutzen. Es ist also eine Technik für den Umweltschutz und zur Schonung unserer Vorräte an Erdgas und Öl

5 Aufbau einer BHKW Anlage In den meisten Fällen setzt sich eine BHKW-Anlage aus folgenden Hauptkomponenten zusammen Motor, Gasturbine oder Stirlingmotor als Generatorantrieb / Brennstoffzelle Generator zur Stromerzeugung Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Abgas, Motorabwärme und Ölkreislauf Spitzenkessel, deckt wie der Name schon sagt, den Spitzenwärmebedarf. Wärmespeicher (optional) elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung Klimaschutz

6 Energiefluss Stromerzeugung Nur ca. 40 % der Energie, die im Kraftwerk aufgewendet wird, kommt zu Hause an. Aber kann man das nicht besser machen und wo geht die Primärenergie überhaupt hin? Normalerweise wird diese Primärenergie zum größten Teil vom Kühlturm des Kraftwerks an die Umwelt abgegeben. Der durchschnittliche Jahresnutzungsgrad der deutschen Kondensations- kraftwerke betrug 1998 lediglich 35,6%

7 Energiefluss Heizkraftwerke Bei einer Versorgung durch ein Heizkraftwerk kommen ca. 79 % der Energie im Haus an, aber nicht nur Strom sondern auch Wärme.

8 Energiefluss BHKW Bei dieser Variante der Kraft-Wärme-Kopplung Bei dieser Variante der Kraft Wärme Kopplung kommt insgesamt 90 % der Energie an, bzw. sie werden direkt im Heizungskeller erzeugt.

9

10 Einsatzgebiete von BHKW Vorteilhaft für den Betrieb von BHKW sind: möglichst gleichzeitiger g Bedarf an Wärme und Strom möglichst hohe Vollbenutzungsstunden Die typischen Einsatzobjekte von BHKW zeichnen sich durch einen kontinuierlichen Wärmeverbrauch über das ganze Jahr aus: Mehrfamilienhäuser kleine Gewerbeobjekte Hallenbäder Krankenhäuser Altenheime Schulen mit Lehrschwimmbecken Verwaltungsgebäude Industriegebäude mit entsprechendem Prozesswärmebedarf Nahwärmenetze mit gestreuter Gebäudecharakteristik klimatisierte Objekte (Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung)

11 Auslegung von BHKW Klimaschutz

12 BHKW Auslegung - Jahres-Wärmebedarf

13 BHKW Auslegung -Geordnete Jahresdauerlinie 0, ,18 0,16 0,14 0,12 MW 0,10 0,08 0,06 0,04 Spitzenkessel 002 0,02 0, h/a

14 BHKW Auslegung - Dimensionierung Jahresdauerlinie Wärmebedarf 22% KWK-Anteil an Wärmehöchstlast 0,20 0,18 0,16 0,14 55% KWK-Anteil an der Jahresheizarbeit 0,12 MW 0,10 0, ,06 Spitzenkessel 0,04 0,02 Modul mit 40,5 kwth 000 0, h/a Mittlere Motorvollaststunden: h/a Mittlere Motorbetriebsstunden: h/a

15 Technische Machbarkeit Vorüberlegungen Heizzentrale ist für Anschluss vorbereitet Zu installierendes HKA-Modul ist vorhanden und derzeit außer Betrieb genommen Modul kann Laufzeiten von 5000 h/a erreichen

16 Einhaltung gesetzlicher Vorschriften leicht mit einem BHKW Klimaschutz EnEV fordert die Prüfung alternativer Systeme - KWK ist eines davon! Mit KWK (Fernwärme oder BHKW) liegt der Primärenergiefaktor niedriger! KWK gilt als Ersatzmaßnahme aß a im Erneuerbare e Wärme Gesetz ( ) Positiver Effekt bei der Nutzung von KfW-Kreditprogrammen Kreditprogrammen Wenn Kriterien EnEV im Altbau und EnEV minus 30% erreicht werden, finanziert der KfW-Vorteil die Anlage

17 Die Novelle des KWK-Gesetzes zum Sicherstellung verläßlicher Bonuszahlung für 10 Jahre / Stunden NEU: Bonuszahlung nach KWK-Gesetz auch für selbst genutzten Strom NEU: Verrechnungsmöglichkeit des BHKW-Stroms im Wohngebäude an die Mieter ZUSÄTZLICH: ab Vergütung KWK-Gesetz: Üblicher Preis aktuell 6,544 ct/kwhel (hängt von Baseload EEX ab) Plus Bonuszahlung 5,11 ct/kwhel, größere Anlagen 1,5 2 ct/kwhel Plus vermiedene Netznutzungsgebühr 0,5 15ct/kWh 1,5 Zusammen 12,6 14 ct/kwhel Plus Mineralölsteuererstattung 0,55 ct/kwh Erdgas Vergütung EEG z.b. Kleinanlage Biomasse 11,67 ct/kwhel Plus KWK-Bonus 3,0 ct/kwhel Plus Technologiebonus (Stirling) 2,0 ct/kwhel Plus Nawaro-Bonus aro (spez. Zert. Pellets) 6,0 ct/kwhel Zusammen 22,67 ct/kwhel

18 Wirtschaftlichkeitsberechnung Beispiel SENERTEC 5,5, kwel Investition Abzügl. Zuschuss = Investitionskosten Annuität 6% (KfW-Kredit) Ergibt Kapitaldienst 1200 Erdgasverbrauch 6000 Wartungskosten 800 SUMME KOSTEN 8000 /a Wärmegutschrift 5000 Stromvergütung (übl.preis) 2600 Bonus KWK-Gesetz 1400 Vermiedene Netznutz.geb. 300 Rückerstattung Mineralölst. 600 SUMME ERLÖSE 9900 Amortisationszeit ca. 7 Jahre Priesangaben nur zur Orientierung!

19 Wirtschaftlichkeitsberechnung Beispiel BHKW 50 kwel Investitionskosten Annuität 6% (KfW-Kredit) Ergibt Kapitaldienst 9000 Erdgasverbrauch Wartungskosten 4000 SUMME KOSTEN /a Wärmegutschrift Stromvergütung g (übl.preis) Bonus KWK-Gesetz Vermiedene Netznutz.geb Rückerstattung Mineralölst Volllastunden Amortisationszeit ca. 4 Jahre SUMME ERLÖSE Priesangaben nur zur Orientierung!

20 Wirtschaftlichkeitsberechnung Beispiel Sunmachine Investition Abzügl. Zuschuss = Investitionskosten Annuität 6% (KfW-Kredit) Ergibt Kapitaldienst 1200 Holzpellets Nawaro 1200 Wartungskosten 300 SUMME KOSTEN 2700 /a Wärmegutschrift 1800 Stromvergütung EEG 1400 SUMME ERLÖSE 3200 /a Jahresvolllaststunden 3000 h Amortisationszeit ca. 12 Jahre Priesangaben nur zur Orientierung!

21 BHKW Umsetzung und Untersuchungen 1991 Erstes BHKW 1990 bis 2007 über 300 Machbarkeitsstudien BHKW in Frankfurt realisiert Anzahl Anlagen Installierte elektrische Leistung Nidda Main Jahr (MW, Anzahl Anlagen) Installationen pro Kumulierte elektrische Leistung 5,51 MW 5,60 MW 2,38 MW 3,66 MW Kumulierte elektrische Leistung (MW) Main ,68 MW 3 1,16 MW 1,11 MW 0,63 MW 0,76 MW 0,62 MW 0,43 MW 0,11 MW 0,25 MW 0,11 MW 0,25 MW 0 0 Folie 21 Jan

22 Klimaschutzstadtplan Frankfurt am Main Folie 22 Jan. 2003

23 BHKW keine Frage der Größe sondern des Prinzips Klimaschutz

24 Weitere Informationen www. energiereferat.stadt-frankfurt.de Klimaschutzstadtplan Projektdatenblätter Infopaket Blockheizkraftwerke www. stadt-frankfurt.de/energiemanagement Berichte über BHKWs in städtischen Liegenschaften Leitlinien wirtschaftliches Bauen www. bhkw.de www. bhhk-infozentrum.de www. asue.de www. sunmachine.de www. senertec.de www. kwk-infozentrum.de usw.

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