Blockheizkraftwerke Bauformen, Rechtliche Grundlagen Wirtschaftlichkeitberechnung

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1 Blockheizkraftwerke Bauformen, Rechtliche Grundlagen Wirtschaftlichkeitberechnung Dipl.-Ing. (FH) Friedhelm Steinborn Steinborn innovative Gebäude-Energieversorgung Vortrag: Ressourceneffizienz kirchlicher Gebäude Evangelischer Oberkirchenrat Karlsruhe Einführung Gliederung Grundlagen Blockheizkraftwerke Einsatzgebiete Auslegung von Blockheizkraftwerke Wirtschaftlichkeit 1

2 Die Reserven sind begrenzt Erdöl noch 40 Jahre Gas noch 66 Jahre Steinkohle noch 50 Jahre Kernenergie hat begrenzte Uranvorräte Entsorgung ungelöst Raumschiff Erde: Energieversorgung und Treibhauseffekt In 100 Jahren eine Zunahme der durchschnittlichen Erwärmung der Erde von,5 bis 5 Grad Dadurch häufiger Dürren, Überschwemmungen und Stürme

3 3 Ein Drittel des Energiebedarfs wird in Deutschland durch private Haushalte verursacht Heizen73 % Warmwasser 10 % Prozesswärme 3 % Elektrische Geräte u. Licht 14 % Zeitlicher Verlauf der Bruttoengpassleistung des bestehenden Kraftwerkparks in BW Bruttoleistung, [MW] Wasser, Pumpspeicher Kohle, einschl. Mischfeuerung Gas, Heizöl Zusätzliche Leistung erforderlich Industrie + BHKW Kernenergie (3 Jahre) Deutschland ca MW Europa Ersatz+Zubau MW Kraftwerksleistung Bawü-neu\altstruk.pre;

4 4 Brennstoffpreisentwicklung Merkmale einer umweltfreundlichen Energieversorgung Energieeinsparung Wärmedämmung Blockheizkraftwerke KWK Erneuerbare Energien Nahwärmenetze

5 5 Seit mehr als 16 Jahre in der Kraft-Wärme-Kopplung tätig Ab Ausgründung aus dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Steinborn innovative Gebäude-Energieversorgung Vertrieb der Software BHKW-Plan und MiniBHKW-Plan Weiterentwicklung der Software Wirtschaftlichkeitsberechnungen für Blockheizkraftwerke Betreiben von Informationsserver im Internet Durchführen von Seminaren und Tagungen Durchführen eines KWK-Check

6 Grundlagen Blockheizkraftwerke Was ist KWK und BHKW? Überblick Blockheizkraftwerke Motor-Blockheizkraftwerke Mini-Blockheizkraftwerke Was bedeutet die Abkürzung KWK und BHKW? KWK ist die Abkürzung für Kraft-Wärme- Kopplung und 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. 6

7 7 Was ist Kraft-Wärme-Kopplung? Der Automobil-Motor liefert Kraft zum Antrieb des Automobils. Im Winter, wenn es kalt ist, liefert er auch gleichzeitig Wärme für die Heizung. Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Gekoppelte Erzeugung Getrennte Erzeugung Brennstoff Brennstoff KWK Kesselverluste Umwandlungsverluste Kesselverluste Kondensations- Kraftwerk Heizkessel Spitzenkessel Kraftwerksverluste Netzverluste Wärmenetz Verteilungsverluste Pumpenantrieb Wärmenetz Netzverluste Nutz- Wärme Strom Nutz- Wärme Strom BW-AB-1.DRW

8 8 Stromerzeugung mit dem Kraftwerk Strom- und Wärmeerzeugung mit dem Heiz-Kraftwerk

9 9 Strom- und Wärmeerzeugung mit dem Blockheizkraftwerk Blockheizkraftwerke Im Gegensatz zum Heizkraftwerk ist beim Blockheizkraftwerk die Kraft-Wärme- Kopplungsanlage als Block aufgebaut

10 Blockheizkraftwerke sind: Motor-BHKW Gasturbinen-BHKW Dampfturbinen Dampfmotoren Brennstoffzellen-BHKW Mikrogasturbinen-BHKW Neue Entwicklung der Mikrogasturbinen im Leistungsbereich bis 00 kw el Capstone Turbogenerator elektrische Leistung 8 kw elektrischer Wirkungsgrad 6 % 10

11 Herausforderung Brennstoffzellen-BHKW Geräte pro Jahr???? Wer? Wo? Wann? Wie? Motor-Blockheizkraftwerk 4000 h bis zur nächsten Wartung Mit dem Auto bei 50 km/h entsprechend km 11

12 Firma PowerPlus Technologies GmbH Modulierendes Modul elektrische Leistung 1,5-4,7 kw thermische Leistung 3 1,5 kw ecopower PowerPlus Technologies GmbH Fasaneninsel Gera Tel.: 0365 / , Fax: 0365 / info@ecopower.de Internet: Aufbau eines Mini-BHKW 1

13 Firma Senertec SenerTec Kraft-Wärme-Energiesysteme GmbH Carl-Zeiß-Straße Schweinfurt Tel.: 0971 / 651-0, Fax: 0971 / Vertrieb über das Handwerk Brennwertnutzung mit kleinen Blockheizkraftwerken Verwendet Industriemotoren Leistungsbetreich ab 14 kwel KraftWerK dezentrale Energiesysteme GbR Zur Bettfedernfabrik Hannover Tel.: 0511 / , Fax: 0511 / info@kraftwerk-bhkw.de Internet: 13

14 Firma Spilling liefert den PowerTherm Ein modulierendes BHKW Elektrische Leistung 7 bis 0 kw Thermische Leistung 1 bis 38 kw Elektrischer Wirkungsgrad >30% Brennstoff Öl oder Gas Spilling Energie System GmbH Werftstrasse Hamburg WhisperGen 14

15 MiniPower Blockheizkraftwerk Firma Reindl Maschinenbau GmbH Elektrische Leistung 6,3 kw Thermische Leistung 14,5 kw Honda: Kleinstes Motor-BHKW der Welt Seit März 003 in Japan erhältlich Elektrische Leistung 1kW (0% Wirkungsgrad) Thermische Leistung 3,5kW (65% Wirkungsgrad) Europa/Deutschland Beginn Feldtest 15

16 HD Energie GmbH BHKW ab 9 kw elektrisch Fischbach BuseckGewerbegebiet Ost Tel.: Fax: heinke35418@aol.com Internet: Sehr viel Erfahrung im Pflanzenölbereich hat die Firma KW-Energietechnik KW Energie Technik e.k. Neumarkter Str. 157 D-934 Freystadt/Rettelloh Telefon +49 (0) 9179 / Telefax + 49 (0) 9179 / info@kw-energietechnik.de Inhaber: Konrad Weigel Rapsöl-BHKW von 8 bis 5 kw elektrischer Leistung Auch im Inselbetrieb 16

17 HD Energie GmbH BHKW ab 9 kw elektrisch Gas, Öl und Rapsöl betrieben Fischbach Buseck-Gewerbegebiet Ost Tel.: Fax: heinke35418@aol.com Internet: OTAG Vertriebs GmbH & Co.KG Lion Dampfprozess mit linear Generator Elektrische Leistung 0, bis 3 kw Thermische Leistung,0 kw bis 16,0 kw modulierend Feldtest abgeschlossen Serienfertigung? 17

18 Sunmachine KWK mit Holzpellet Vertrieb: SUNMACHINE Vertriebsgesellschaft mbh Daimlerstraße Kempten Internet: Produktion: Gesellschaft für StirlingTechnologien mbh Neuburger Strasse 0 D Nürnberg OTAG Vertriebs GmbH & Co.KG Lion Dampfprozess mit linear Generator Elektrische Leistung 0, bis 3 kw Thermische Leistung,0 kw bis 16,0 kw modulierend Feldtest 18

19 Sunmachine KWK mit Holzpellet Vertrieb: SUNMACHINE Vertriebsgesellschaft mbh Daimlerstraße Kempten Internet: Produktion: Gesellschaft für StirlingTechnologien mbh Neuburger Strasse 0 D Nürnberg Die Pellets fallen von oben rein Die Maschine stellt ihr eigenes Heizgas her Die Gasflamme steht Kof Über eine Kurbelwelle wird der Generatur angetrieben, er liefert bis zu 3 kw elektrische Leistung 19

20 Kleinkraftwerke von EC Power A/S "Toyota Inside" Dänemark Elektrische Leistung modulierbar von 4 bis 13 kw Thermische Leistung von 17 bis 9 kw Gesamtwirkungsgrad bis zu 95% Maximaler Verbrauch 4, m³/h Wartungsintervall 7500 Stunden Bei Pflanzenöl BHKW mit bis 350 kw Völkl Motorentechnik GmbH Kommt aus der Motorentechnik Gewerbegebiet Süd Einsteinstraße Tirschenreuth info@voelkl.net 0

21 Mittlerweile existiert für Rapsöl eine DIN E ( ab 07/006) Die MDE Dezentrale Energiesysteme GmbH Deutschlands Marktführer im Bereich umweltfreundlicher, dezentraler Energieanlagen im Leistungsbereich bis 500 kw ist ein mittelständisches Unternehmen mit Sitz in Augsburg, Deutschland. 1

22 Jenbacher Baureihe 6 1,8 bis 3 MW elektrische Leistung 1500 U/Min. Bis zu 0 Zylinder Elektrischer Wirkungsgrad > 43 % Betriebsstunden bis zur Überholung

23 Karbonatschmelzen Brennstoffzelle (MCFC) Arbeitstemperatur [oc]: 650 Elektrolyt: Mischung aus geschmolzenen Karbonaten erreichter Wirkungsgrad : 48 bis 60 % Startzeit: 1-3 d Modulgöße [kw]: Betriebsweise: Dauerbetrieb 100 % Leistung Brennstoff: Erdgas Einflußfaktoren auf den KWK-Einsatz Politik Planung, Genehmigung Technologie Gesetzgebung (Umwelt-, Steuer-) KWK Betrieb (Löhne, Abrechnung) Brennstoff (-Art, -Kosten) Finanzierung (Zinssatz, Förderung) Strompreise (Bezug, Einspeisung, Reserve) 3

24 Wärmebedarfsganglinie Wärmebedarfsverlauf eine Mehrfamilienhauses Stunden des Jahres Jahresdauerlinie des Gebäudewärmebedarfs Projekt: Beispiel_eit maximale Wärmelast: 55 kw Wärmelast [ in % der max. Wärmelast ] Wärmebedarf [kw] h Stunden des Jahres 4

25 Auslegung von BHKW Möglichst gleichzeitiger Bedarf an Wärme und Strom möglichst viele Vollbenutzungsstunden Bei gleicher maximaler Leistung deutlich unterschiedliche Laufzeiten Öko-Steuer 004 Mineralölsteuer + Stromsteuer konventionell, Erdgas (Mineralölsteuer 0,61 ct/kwh),05 ct / kwh 0,55 ct/kwh Kraft-Wärme-Kopplung X 0 X <,0 MW 0 0 Jahresnutzungsgrad 70 % 5

26 KWK-Gesetz - Zuschläge für eingespeiste elektrische Energie (ct / kwh) Jahr alte Bestandsanlagen 1,53 1,53 1,38 1,38 0,97 neue Bestandsanlagen 1,53 1,53 1,38 1,38 1,3 1,3 0,8 0,56 modernisierte Anlagen 1,74 1,74 1,74 1,69 1,69 1,64 1,64 1,59 1,59 neue kleine KWKAnlagen bis MW,56,56,40,40,5,5,10,10 1,94 BrennstoffzellenAnlagen und neue KWK-Anlagen bis 50 kw 5,11 ct / kwh, 10 Jahre ab Aufnahme des Dauerbetriebes, Inbetriebnaheme: BZ bis 010, andere KWK-Anlagen bis 50 kwbis spätestens Ende Änderung des Kraft-WärmeKopplungs-Gesetzes Nach 4 Abs. 3 Satz des Kraft-Wärme-KopplungsGesetzes vom 19. März 00 (BGBI. I S. 109), zuletzt geändert durch Art. 136 der Verordnung vom 5. November 003 (BGBI. I S. 340) wird folgender Satz eingefügt. Als Üblicher Preis gilt der durchschnitliche Preis für Baseload-Strom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweils vorangegangenen uartal. 6

27 Einspeisvergütung für KWK-Strom (nicht erneuerbare Energie) Üblicher Preis (Arbeitsentgeld) Vermiedene Netzkosten Bonus für den Eingespeisten Strom kleine BHKW bis 50 kw elektrisch Leistung 10 Jahre lang 5,11 ct/kwh Strombörse EEX in Leipzig KWK-Index nach EEX Stromkosten[ /MWh] uartal und Jahr 4 007: 57,75 /MWh 7

28 Vergütung Biomasse nach 8 EEG Grundvergütung 150 kw: 11,5 ct/kwh (008: 10,8 ct/kwh) 500 kw: 9,9 ct/kwh (008: 9,318 ct/kwh) 5 MW: 8,9 ct/kwh (008: 8,38 ct/kwh) 0 MW: 8,4 ct/kwh (008: 7,909 ct/kwh) jeweils Mindestvergütung, Degression 1,5% / a Für Verwendung von Altholz (A III/IV) 3,9 ct/kwh Bonus auf Nachwachsende Rohstoffe bei ausschließlicher Verwendung von Pflanzen, Gülle, Schlempe 150 kw: +6 ct/kwh 500 kw: +6 ct/kwh 5 MW: +4 ct/kwh Bei Verbrennung von Holz 5 MW: +,5 ct/kwh 8

29 Der KWK- und Technologie-Bonus Werden die Anlagen als Kraft-WärmeKopplung betrieben + ct/kwh für KWK-Anteil Wird innovative Technik eingesetzt Stirling, Dampfmotoren oder Brennstoffzellen + ct/kwh für innovative Technik Neu 008 Bioerdgas Erdgasversorger speist Biogas ins Erdgasnetz Verkauf entsprechende Mengen Erdgas als Bioerdgas Der Käufer betreibt ein BHKW nach EEG Bioerdgas bekommt auch den Technologiebonus 9

30 Biogaseinspeisung momentan ab 1,5 MW Leistung in der Pilotphase Wirtschaftlichkeitsberechnung Kapitalkosten Betriebskosten Brennstoffkosten Kapitalkosten Betriebskosten Brennstoffkosten Vergleichs Heizungssystem BHKW-System Kosten BHKW-System MiniBHKW-Plan 16 Jahre Erfahrung und Entwicklung Entwickelt im Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Kosten Wärme + Erlöse 30

31 Randbedingungen für die Wirtschaftlichkeit von Blockheizkraftwerken Wärmebedarf der versorgten Objekte Stromtarife für die versorgten Objekte Strombedarf der versorgten Objekte Stromerlöse durch den eingespeisten Strom Investitions-, Brennstoff- und Betriebskosten des BHKWSystems vermiedene Kosten durch die Eigennutzung des erzeugten Stromes Investitions-, Brennstoff- und Betriebskosten eines vergleichbaren, konventionellen Heizungssystems technische Daten der BHKWModule Ausdehnung des wärmeversorgten Gebietes (Wärmebedarfsdichte) Betreiberform des BHKW-Systems Dienstleistung KWK-Check Kann man Energiekosten durch Blockheizkraftwerke ( BHKW ) sparen? Lohnen Blockheizkraftwerke ( BHKW )? Welcher BHKW-Hersteller kommt in Frage? Wie groß kann und muss das BHKW sein? Welchen Brennstoff kann ich für mein BHKW einsetzen? Wieviel Tonnen CO spar ich mit einen BHKW für die Umwelt ein? 31

32 Dienstleistung im Internet MiniBHKW-Plan Version.01 3