Mikro KWK Kraft-Wärmekopplung für Jedermann. Innovative Technologien

Transkript

1 Mikro KWK Kraft-Wärmekopplung für Jedermann Referent: Ute Scholz Innovative Technologien

2 Agenda Heizungsmarkt Gesetzliche Grundlagen Kraft-Wärme-Kopplung Geräteübersicht Förderung von KWK - Anlagen Ausblick Brennstoffzelle Seite 2

3 Wohnungsbeheizung Deutschland (Wohnungsbestand: 38,2 Mio.)

4 Wohnungsbeheizung Neubauten Deutschland Seite 4

5 Marktdaten Heizungsanlagen in deutschen Wohnhäusern >17,8 Mio. Quelle: BDH Stand: 1/2010 Seite 5

6 Marktdaten Effizienzstruktur Heizungsanlagenbestand 2010 nur 13 % der 18,6 Mio. Wärmeerzeuger mit Effizienz und erneuerbarer Energie Quelle: BDH Seite 6

7 Seite Seite 157

8 Seite Seite 168

9 Kraft-Wärme Kopplung aus Artikel 3 der Richtlinie 2004/8/EG ( KWK-Richtlinie der EU) Im Sinne dieser Richtlinie bezeichnet der Ausdruck: KWK-Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in thermische Energie und elektrischer und /oder mechanischer Energie in einem Prozess Seite 9

10 EEWärmeG KWKG Ersatzmaßnahmen nach 7 sind: (Deckung WB 50%) Nutzung von Abwärme (z.b. LWRA mit η 70% u. SKZ 10) KWK Kraft-Wärme-Kopplung Unterschreitung der gültigen EnEV um 15% Anschluss an Nah- und Fernwärmenetz (wenn die Wärme mind. zu 50% aus EE, KWK oder Abwärme erzeugt wurde) Kombinationen nach 8 EE und Ersatzmaßnahmen können untereinander und miteinander kombiniert werden. Seite 10

11 Kraft- Wärme- Kopplung (KWK) KWK- Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in thermische Energie und elektrischer und /oder mechanischer Energie in einem Prozess Seite 11

12 Einbindung einer KWK-Anlage Prinzipielle Einbindung BHKW in Heizkreis (Heizung und Warmwasser) und Stromkreis (Eigenbedarf und Netzeinspeisung) Seite 12

13 Wie funktioniert KWK in meinem Haus? W 100 W 100 W W MK 200 W 100 W 100 W Quelle: Remeha Seite 13

14 KWK Varianten Antrieb durch: Otto-Motor (interne Verbrennung) Stirling-Motor (externe Verbrennung) Dampfexpansionsmaschine Brennstoffzelle Gasturbine Seite 14

15 Funktionsprinzip Otto-Motor Vermischung von Brennstoff und angesaugter Luft kontrollierte Explosion mittels Zündfunken entstehende Verbrennungsgase dehnen sich aus Überdruck bewegt einen Kolben Kolbenbewegung wird auf eine Welle übertragen, die einen Generator antreibt Motorwärme wird über Wärmeübertrager für Heizung genutzt Seite 15

16 Funktionsweise Stirling-Motor Der Stirlingmotor arbeitet nach dem Prinzip eines geschlossenen Kreisprozesses und ist ein Beispiel für die Energieumwandlung von einer schlecht nutzbaren Energieform (thermische Energie) in die besser einsetzbare Energieform mechanischer Energie. Seite 16

17 Funktionsweise Stirling-Motor Seite 17

18 Funktionsweise Stirling-Motor Seite 18

19 Funktionsprinzip Dampfexpansionsmaschine Wasser wird im geschlossenen Kreislauf durch externe Wärmequelle erhitzt und verdampft Wasserdampf wird einem Arbeitsraum zugeführt und dort entspannt Dampf kondensiert Entspannung des Dampfes setzt einen Kolben in Bewegung, der einen Generator antreibt Quelle: ASUE Seite 19

20 Welches Gerät? Seite 20

21 Übersicht Stromerzeugende Heizung (SeH) Quelle: ASUE Stand August 2011 Seite 21

22 Übersicht Stromerzeugende Heizung (SeH) Quelle: ASUE Stand August 2011 Seite 22

23 Übersicht Mikro-KWK (SeH) Feldtestphase Feldtestphase Markteinführung Herbst 2011 Feldtestphase Am Markt Kirsch L 4.12 Baxi Ecogen Brötje Stirling Bosch Stirling Remeha evita Am Markt Markteinführung Herbst 2011 Am Markt Am Markt Markteinführung Herbst 2011 Viessmann Vaillant ecopower 1.0 Vitotwin 300-W WhisperGen OTAG Typ Lion Senertec Dachs Stirling SE Seite 23

24 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW Otag Lion Powerblock Thermische Leistung Elektrische Leistung Motorenart Energieträger Gesamtwirkungsgrad Gewicht Abmaße (BxHxT) Status Zielgruppe 3,0 16,0 kw 0,3 2,0 kw Freikolben- Dampfmaschine Erdgas ca. 98 % 195 kg 620 x 1260 x 830 mm Produkt eingeführt EFH / ZFH Quelle: Otag Seite 24

25 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW WhisperGen Stirling Thermische Leistung Elektrische Leistung Motorenart Energieträger Gesamtwirkungsgrad Gewicht Abmaße (BxHxT) Status 7,5 14,5 kw 1,0 kw Vierkolbenstirling Erdgas ca. 95 % 142 kg 490 x 840 x 560 mm Produkt eingeführt Quelle: bhkw-service-sebastian.de Zielgruppe EFH / ZFH Seite 25

26 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW DeDietrich Remeha evita Quelle: Remeha Thermische Leistung Elektrische Leistung Motorenart Energieträger Gesamtwirkungsgrad Gewicht Abmaße (BxHxT) Status Zielgruppe 3,0 23,7 kw 1,0 kw Einzylinder- Freikolben-Stirling Erdgas ca. 91 % 110 kg 490 x 910 x 470 mm Optimierungs-/ Testphase EFH / ZFH Seite 26

27 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW Vaillant ecopower 1.0 Gas-Brennwertgerät Multi-Funktionsspeicher 300 l Thermische Leistung Elektrische Leistung 2,5 kw 1,0 kw Motorenart 1 Zylinder, 4-Takt-Ottomotor Energieträger Erdgas Gesamtwirkungsgrad ca. 92 % Gewicht 100 kg kopplungsmodul Mikro- KWK Wärmeaus- Abmaße (BxHxT) Status Zielgruppe 1180 x 1130 x 320 mm Markteinführungs -phase EFH Quelle: Vaillant Seite 27

28 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW Viessmann Vitotwin 300-W Quelle:vissmann Thermische Leistung Elektrische Leistung Motorenart Energieträger Gesamtwirkungsgrad Gewicht Abmaße (BxHxT) Status Zielgruppe 3,6 26,0 kw 1,0 kw Einzylinder- Freikolben-Stirling Erdgas ca. 96 % 100 kg 480 x 900 x 480 mm Optimierungs-/ Testphase EFH / ZFH Seite 28

29 Marktreife /-nahe Mikro-BHKW SenerTec Dachs Stirling SE Quelle: SenerTec Thermische Leistung Elektrische Leistung Motorenart Energieträger Gesamtwirkungsgrad Gewicht Abmaße (BxHxT) Status Zielgruppe 3,5 24,0 kw 1,0 kw Stirling-Motor Erdgas ca. 91 % 110 kg 450 x 930 x 430 mm Optimierungs-/ Testphase EFH / ZFH Seite 29

30 Mikro-BHKW im Feldtest Quelle: Baxi Innotech Quelle: Name Ecogen Name Stirling-BHKW Antrieb Stirling-Motor Antrieb Stirling-Motor mit Zusatzbrenner elektrische Leistung 1,0 kw elektrische Leistung 1,0 kw thermische Leistung 3,5-24 kw thermische Leistung 6,0 kw (Stirling) 18 kw (Zusatzbrenner) Seite 30

31 Mikro-BHKW im Feldtest Quelle: Vaillant Quelle: Name Stirling-BHKW Name Stirling-BHKW Antrieb Stirling-Motor mit Zusatzbrenner Antrieb Stirling-Motor mit Zusatzbrenner elektrische Leistung 1,0 kw elektrische Leistung 1,0 kw thermische Leistung 6,0 kw (Stirling) 18 kw (Zusatzbrenner) thermische Leistung 3 31 kw Seite 31

32 Mikro-BHKW im Feldtest Quelle: Kirsch HomeEnergy Quelle: intelli production Name L 4.12 Name Heimkraftwerk Antrieb elektrische Leistung thermische Leistung Otto - Motor 2-4 kw 5-12 kw Antrieb elektrische Leistung thermische Leistung Otto-Motor m. variablen Zusatzbrenner 2,5 kw 8,75 kw (Otto) (var.) kw Zusatzbrenner Seite 32

33 Förderung KWK - Technologie KWK-Gesetz Energiesteuergesetz Marktanreizprogramm der Bundesregierung KfW-Förderungen Spezielle Landesprogramme Verschiedene Förderungen durch EVU Seite 33

34 Marktanreizprogramm Basisförderung Fördersatz je installierte kw el Leistung Leistung Förderbetrag [ /kw el ] (min [kw el ]) (max. [kw el ]) kumuliert über Leistungsstufen > 0 <= ,00 > 4 <= 6 775,00 > 6 <= ,00 > 12 <= ,00 > 25 <= 50 50,00 Förderung seit ausgesetzt Seite 34

35 KfW-Programm KfW-Programm Energieeffizient Sanieren (Investitionszuschuss) gefördert wird u. a.: 430.Erneuerung der Heizung einschließlich Einbau einer Umwälzpumpe der Energieeffizienzklasse.sowie Durchführung des hydraulischen Abgleichs Planungs- und Baubegleitungsleistungen Zuschuss bis zu /WE Seite 35

36 KfW-Programm KfW-Programm Energieeffizient Sanieren (Kredit) gefördert wird u. a.: 152.Erneuerung der Heizung einschließlich Einbau einer Umwälzpumpe der Energieeffizienzklasse.sowie Durchführung des hydraulischen Abgleichs Planungs- und Baubegleitungsleistungen Zinsen z. Zt. Ab 1% effektiv (Lz: 8-30a) Seite 36

37 KfW-Programm KfW-Programm Energieeffizient Sanieren (Sonderförderung) gefördert wird u. a.: 431 Die professionelle Baubegleitung durch Sachverständige während der Sanierungsphase Zuschuss in Höhe von 50% der Kosten (bis zu /Vorhaben) Seite 37

38 KWK-Vergütung für Strom aus Erdgas Die Vergütung von KWK-Strom laut KWK-Gesetz ist modular aufgebaut und setzt sich folgendermaßen zusammen: Zuschlagszahlung nach 7 KWK-Gesetz: 1,5-5,11 ct/kwh Vergütung für gelieferten Strom (EEX): ct/kwh (III.Quartal 11) Kompensationszahlung: Energiesteuerbefreiung: < 1 ct/kwh (durchschnittlich) 0,55 ct/kwh Seite 38

39 FAZIT: KWKG - Vergütungsermittlung Was erhält der Betreiber einer KWK Anlage? 1. die für die Beheizung notwendige Wärme 2. den für den Strombedarf notwendigen Strom 3. Zuschläge für den erzeugten Strom (gemäß KWKG) eine Vergütung für den gelieferten Strom (EEX-Baseload) eine Kompensationszahlung für vermiedene Netznutzungsentgelte 4. Steuerrückerstattung zum eingesetzten Brennstoff 5. Steuervergünstigung auf selbstgenutzten Strom 6. EEG-Umlage Befreiung für selbstgenutzten Strom Seite 39

40 Stromverkauf oder Stromeigennutzung Finanzieller Nutzen beim Stromverkauf Baseloadpreis EEX (1/2011) 4,917 ct/kwh Förderung KWK-Gesetz 5,11 ct/kwh Energiesteuerrückerstattung 0,55 ct/kwh Vermiedene Netznutzungsentgelte 1 ct/kwh = ca. 12 ct/kwh Finanzieller Nutzen bei Stromeigennutzung Vermiedener Strombezug ~ 24 ct/kwh inkl. Stromsteuer +EEG-Umlage + Förderung KWK-Gesetz 5,11 ct/kwh + Energiesteuerrückerstattung 0,55 ct/kwh = ca. 30 ct/kwh Seite 40

41 Generell kann man sagen. Vorteile von Mikro KWK Anlagen sind: Verringerung des Primärenergiebedarfs gute Einbindung in bestehende Systeme bessere Energieeffizienz durch Nutzung von thermischer und mechanischer Energie (Wärme/Strom) Wirtschaftlichkeit durch Stromproduktion Verringerter Eigenstrombezug aus dem öffentlichen Netz lange Laufzeiten durch kleine Leistungen höchste gesetzliche Förderung (KWKG) Verringerung des CO 2 -Ausstoß Umstieg auf Bioerdgas problemlos möglich (gemäß EEG) Seite 41

42 Brennstoffzelle Hier noch etwas zur Brennstoffzelle Seite 42

43 Funktionsprinzip Brennstoffzelle Seite 43

44 Brennstoffzellen im Feldtest Name Gamma 1.0 Name Galileo 1000 N Name G 4 Typ PEM Typ SOFC Typ SOFC Seite 44

45 Basiswissen KWK Themen der Basisinformationen Umwelt, Ressourcen, Energieeffizienz Kraft-Wärme-Kopplung Brennstoffzellen-Heizgeräte Einbindung in die Haustechnik Energie- und Betriebsmanagement Rahmenbedingungen für den Markterfolg BZH Was habe ich damit zu tun? Seite 45

46 Basiswissen KWK Ich interessiere mich für die Basisinformationen woher bekomme ich diese? Auf stehen die Basisinformationen zum kostenlosen Download bereit. muss ich für den Download etwas bezahlen? Nein, die Basisinformationen sind ein Serviceangebot der Callux-Projektpartner und deswegen kostenlos. ich bin Lehrer und möchte die Informationen im Unterricht nutzen, sind diese auch offline verfügbar? Ja, die Basisinformationen lassen sich auch offline nutzen. Dazu das Programm downloaden und auf einem handelsüblichen PC abspielen, für die Animationen sind Lautsprecher notwendig. denn im Kundengespräch wären sie für eine Darstellung der Technik gut einsetzbar. Darf ich die Basisinformationen dazu abspielen? Ja, mit den Basisinformationen soll gerade dem Handwerk eine leicht verständliche und ansprechende Präsentationsmöglichkeit geboten werden. und generell zum Callux-Projekt, wo finde ich weitere Informationen? Sie erfahren alles Neue über die Projektseite Seite 46

47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 47