KWK KONKRET! Essen, 4. November 2015

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1 KWK KONKRET! Essen, 4. November 2015 GASAG Contracting GmbH Standort Berlin Litfaß-Platz Berlin Tel Fax info@gasag-contracting.de Standort Essen Im Teelbruch Essen Tel Fax info@gasag-contracting.de

2 GASAG-Gruppe Mitarbeiter 1,2 Mrd. Umsatz

3 Contracting in der GASAG-Gruppe Standorte Berlin, Essen Anzahl Mitarbeiter 50 Energielieferung ~ 510 Mio. kwh/a Anzahl Energieanlagen > 500 Anzahl KWK-Anlagen ~ 100

4 Leistungsumfang Contracting

5 Ziele Energiewende -12 % -33 %

6 Beispiele KWK in Krankenhäusern Knappschaftskrankenhaus Dortmund 463 Betten GHZ Evang. Stift St. Martin Koblenz 450 Betten DRK Krankenhaus Kirchen 325 Betten

7 Beispiele KWK in Hotels Gräflicher Park Hotel & Spa Bad Driburg 4-Sterne-Superior-Hotel Hotel centrovital Berlin 4-Sterne-Wellness-Hotel Van der Valk Resort Linstow 4-Sterne-Hotel mit 280 Ferienhäusern

8 Beispiele KWK in Industrie / Gewerbe WECO Pyrotechnische Fabrik Eitorf Stammsitz auf m 2 Produktionsgelände Mercedes-Benz Arena Berlin m 2 Gesamtfläche Alpincenter van der Valk Hamburg-Wittenburg m 2 Pistenfläche (33,8 ha Gesamtgelände)

9 Beispiele KWK in öffentlichen Liegenschaften Stadt Wülfrath 29 kommunale Liegenschaften Schulen, Museen, Kindergärten etc. Stadt Sprockhövel 8 kommunale Liegenschaften Rathaus, Schwimmbad, Schulzentren etc. Hochschule f. Technik u. Wirtschaft Wilhelminenhof Berlin m 2 Bruttogeschossfläche

10 GASAG-KWK-Contracting in Essen 11 Mio. kwh-kwk-strom pro Jahr

11 Praxisbeispiel KWK-Contracting Einsparpotential BHKW-Einsatz Krankenhaus, 600 Betten Wärmebedarf: ca. 5,7 Mio. kwh Gaseinsatz Dampfversorgung: ca. 1,7 Mio. kwh Strombedarf: ca. 5,8 Mio. kwh Gesamtkosten Energieversorgung: ca. 1,54 Mio. /a

12 BHKW Auslegung / Jahresganglinie

13 BHKW Auslegung / Jahresganglinie

14 BHKW Auslegung / Jahresganglinie

15 Vollkostenvergleich (brutto) Ist-Zustand GASAG Contracting (15 Jahre) Brennstoffkosten Gas / Öl ,-- /a Wärmekosten ,-- /a ( kwh / Arbeitspreis 4,72 ct/kwh) ( kwh / Arbeitspreis 5,93 ct/kwh) Stromkosten Netzbezug ,-- /a Stromkosten Netzbezug ,-- /a ( kwh / Arbeitspreis 18,64 ct/kwh) ( kwh / Arbeitspreis 18,64 ct/kwh) Strom BHKW ,-- /a ( kwh / Arbeitspreis 6,65 ct/kwh) Gas Dampfversorgung ,-- /a Strom Elektroreindampferzeuger ,-- /a ( kwh / Arbeitspreis 4,72 ct/kwh) ( kwh / Arbeitspreis 18,64 ct/kwh) Energiekosten ,-- /a Energiekosten ,-- /a Anlagenwartung und Jahreskosten Instandsetzung nach VDI ,-- /a Grundpreis Contracting ,-- /a Anlagenbedienung 8.211,-- /a Personalkostenerstattung ,-- /a Schornsteinfeger, Prüfungen etc. 595,-- /a Miete Aufstellfäche ,-- /a Administrativer Aufwand (Verwaltung, Abrechnung, Versicherung etc.) 3.570,-- /a KWK-Zuschlag * ,-- /a * für Vollbenutzungsstunden gemäß 'KWK-Gesetz 2012 Vollkosten: ,-- /a Vollkosten: ,-- /a Vergleichsjahr: 2014 Vergleichsjahr: 2014 Ergebnis: Durch die Optimierungsmaßnahmen können die Vollkosten der Energieversorgung um /a reduziert werden

16 Wirtschaftlichkeit des BHKW-Einsatzes im Krankenhaus 300 Betten Gesamtetat ca. 115 T /Bett Davon Strom und Wärme: /Bett Reduzierung durch BHKW: ca. 540 /Bett Einsparung 22 % Fazit: Der Einsatz eines BHKW ist in jedem Krankenhaus sinnvoll und wirtschaftlich.

17 Primärenergiebedarf Primärenergiebedarf Einsatz von KWK im Rahmen von Contracting Netzstrombezug MWh/a MWh/a Kraftwerks-Mix-Deutschland Kesselnutzwärme MWh/a t CO2 Äquivalent / a t Einsparung vor Sanierung CO2 Äquivalent / a nach Sanierung Kraftwerks-Mix-Deutschland Netzstrombezug BHKW-Strom MWh/a t CO2 Äquivalent / a 18% Entlastung MWh/a Nutzwärme aus BHKW und Heizkessel MWh/a MWh/a -18% THG -17% Primärenergie

18 Ziele Energiewende im Praxisbeispiel erreicht? Primärenergie THG

19 Einsparmöglichkeiten im Krankenhaus Optimierung der install. Leistung Nachtabsenkung Optimierung der Energie-Beschaffung BHKW- Technik Elektronische Vorschaltgeräte Hydraulische Einregulierung der Netze Stromeffiziente Antriebe einbauen Wartung verbessern Energie- Controlling Dezentralisierung der Dampferzeugung Adiabate Kühlung Wärmerückgewinnung von Ventilatoren Absenkung der Rücklauftemperaturen Änderung der Betriebszeiten Nutzerverhalten ändern Leistungsregelung Nutzenergie- Zähler einbauen Absenkung der Raumtemperaturen Brennwert- Technik Wärmedämmung Drehzahlgeregelte Pumpen Regelungszeiten optimieren Überdimensionierung vermeiden Einbau von Abgaswärmetauschern Die technischen Lösungen für die wirtschaftliche Umsetzung der politischen Ziele sind bereits ausreichend vorhanden!

20 Optimierung des BHKW-Einsatzes durch Absorptionskältemaschine?

21 Überlegungen zur Optimierung der BHKW-Auslegung und Laufzeit der Maschine durch den Einsatz einer Absorptionskältemaschine (AKM) Ziel: Möglichst hohe Laufzeit des BHKW und daraus resultierende Stromerzeugung Problem: Geringer Wärmebedarf des Hauses im Sommer Idee: Kälteproduktion aus BHKW-Wärme

22 Funktionsprinzip Kompressionskältemaschine (KKM) Im Falle einer konventionellen Kompressionskältemaschine wird ein mechanischer Kompressor dazu verwendet, das bei niedrigem Druck verdampfte (1) Kältemittel auf einen höheren Druck zu verdichten (2). Dem gasförmigen und verdichteten Kältemittel wird anschließend im Kondensator so viel Wärme entzogen, bis die Kondensationstemperatur des Kältemittels erreicht ist und sich dieses verflüssigt (3). In der Expansionsdrossel wird das flüssige Kondensat auf den Niederdruck entspannt (4) und anschließend in den Verdampfer geleitet, um dort erneut zu verdampfen (1).

23 Funktionsprinzip Absorptionskältemaschine (AKM) Bei einer Absorptionskälteanlage wird der Kompressor durch einen Lösungskreislauf ersetzt. Nachdem das flüssige Ammoniak verdampft (1) ist, wird dieses Gas in dem Absorber in einer Ammoniak-Wasser-Lösung gebunden (2). Anschließend wird diese Lösung mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe auf den Hochdruck gepumpt. Da Flüssigkeit sich praktisch nicht komprimieren lässt, ist der energetische Aufwand ein Bruchteil von dem eines Kompressors, der Gas mechanisch komprimiert. Nachdem die Lösung auf den Hochdruck gebracht wurde, wird diese im Generator ausgekocht und so reines Ammoniak-Hochdruckgas erzeugt. Die Schritte (3) und (4) sind wieder identisch zum Kompressionskreislauf.

24 Kälteleistung einer AKM in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur Kälteleistung und COP einer AKM steigen mit Erhöhung der Antriebstemperatur. Dadurch Einsatz eines sog. heißgekühlten BHKW notwendig, da Rücklauftemperatur aus AKM > 70 C Ergebnis: Wirkungsgrad des BHKW sinkt!

25 Entstehung Kältepreis Kompressionskältemaschine Kompressionskältemaschine Strom 21,42 Cent/kWh Kälte 7,14 Cent/kWh Wirkungsgrad Kälteanlage COP = 3 Beispielrechnung: Strompreis: 21,42 Cent/kWh Kältepreis = 21,42 3 = 7,14 Cent/kWh

26 Entstehung Kältepreis Absorptionskältemaschine Erdgas-BHKW Absorptioskältemaschine Erdgas 5,36 Cent/kWh Hs - 0,55 ct/kwh Energiesteuererstattung Wirkungsgrad BHKW h = 88% Umrechnungsfaktor Brennwert in Heizwert H s /H i = 0,903 Wärme / Heißwasser 6,05 Cent/kWh Wirkungsgrad Kälteanlage COP = 0,65 Kälte 9,31 Cent/kWh Beispielrechnung: Gaspreis: 5,36 Cent/kWh Hs Wärmepreis = (5,36-0,55) 0,903 0,88 = 6,05 Cent/kWh Hs Kältepreis = (5,36-0,55) 0,903 0,88 0,65 = 9,31 Cent/kWh

27 Zwischenergebnis Der Kältepreis einer Absorptionskältemaschine ist höher als der einer konventionellen Kältemaschine Daher nie eine Absorptionskältemaschine mit Wärme aus einem Heizkessel betreiben Aber : Überprüfung des Vorteils aus der Mehrstromproduktion des BHKW

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29 Ohne BHKW BHKW 240 kwel ohne AKM BHKW 240 kwel mit AKM BHKW 366 kwel ohne AKM BHKW 366 kwel mit AKM (AKM 200 kw Kälte) (AKM 300 kw Kälte) Elektrische Leistung BHKW [kw] Thermische Leistung BHKW [kw] Wirkungsgrad 88% 88% 88% 88% 88% Gesamtleistung Hi [kw] Hi/Hs 0,903 0,903 0,903 0,903 0,903 Brennstoffleistung Hs [kw] Laufzeit BHKW Netzstrompreis 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 Gaspreis 3,90 3,90 3,90 3,90 3,90 Wärmebedarf [kwh] Deckung durch BHKW [kwh] Deckung BHKW [%] 0% 64% 64% 73% 73% Wärmekosten , , , , ,48 Strombedarf [kwh] Deckung durch BHKW [kwh] Deckung BHKW [%] 0% 46% 53% 66% 81% Stromkosten , , , , ,99 Kältebedarf [kwh] Deckung durch BHKW [kwh] Deckung BHKW [%] 0% 0% 34% 0% 62% Kältekosten Konventionell , , , , ,16 Wärmebedarf für AKM [kwh] Kältekosten AKM , ,10 Wartung AKM , ,00 Summe Kältekosten , , , , ,26 KWK Zulage (Durchschnitt 4 Jahre) , , , ,33 Fixkosten BHKW , , , ,98 Achtung: Bei der Vergrößerung der BHKW-Leistung erneuter Abgleich mit Stromlastgang notwendig. Im vorliegenden Beispiel lag die elektrische Grundlast bei ca. 240 kw! Fixkosten AKM , ,00 Summe , , , , ,37 Summe ohne KWK Zulage , , , , ,70

30 1. Zusammenfassung Einsatz Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung Die Wirtschaftlichkeit eines BHKW ergibt sich aus der Verdrängung von Netzstrom durch günstigeren Eigenstrom Aufgrund des geringeren Wärmebedarfs innerhalb der Sommermonate ist die Laufzeit des BHKW in diesen Monaten limitiert Der Einsatz einer Absorptionskältemaschine führt zu einer Laufzeiterhöhung des BHKW und eventuell zu einer Vergrößerung der Maschine Die Ergänzung eines Kraft-Wärme-Kopplung-Konzepts um eine AKM muss projektspezifisch geprüft werden und hängt von vielen Faktoren ab In jedem Fall sollte die Wärme des BHKW zunächst für den klassischen Wärmebedarf (Heizwärme, Warmwasser) verwendet werden, die Produktion von Kälte aus Wärme ist im direkten Vergleich weniger wirtschaftlich

31 2. Zusammenfassung Einsatz Kraft-Wärme-Kopplung KWK rechnet sich in jedem Krankenhaus! KWK rechnet sich in jedem Hotel! KWK rechnet sich in den meisten Industrie- / Gewerbeobjekten! KWK kann sich in kommunalen Liegenschaften und dem Wohnungsbau rechnen! KWK kann jederzeit auf erneuerbare Energien umstellen! KWK ist der erste und wichtigste Schritt in Richtung Energiewende!

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andreas Bünker GASAG Contracting GmbH Standort Essen: Im Teelbruch Essen Tel Fax buenker@gasag-contracting.de

33 CO 2 -Emissionen verschiedener Stromerzeuger

34 Beispiel Wohnungswirtschaft / Bio-Erdgas-Anlagen Waldsassener Straße, Berlin-Marienfelde, Wohnsiedlung mit Wohneinheiten Lieferung von Wärme und Einspeisung von regenerativem KWK-Strom über 9 Jahre 2 x kw und 1 x kw Heizkesselanlagen 800 kw el Biomethan-BHKW 800 kw el Erdgas-BHKW - Errichtung der beiden BHKW - 50 % Wärmedeckung durch Kraft-Wärme- Kopplung - Befeuerung mit Biomethan und fossilem Brennstoff - Garantierter Primärenergiefaktor der Erzeugungsanlage: 0,39 CO 2 -Einsparung pro Jahr: Tonnen

35 Überblick / Lageplan Waldsassener Straße Berlin-Marienfelde 9 Gebäudekomplexe Wohneinheiten Heizzentrale

36 Energieflussbild Klimakraftwerk Verluste 15 % Erdgas MWh Hu /a Strom MWh/a Direktvermarktung MWh/a Netzeinspeisung MWh/a EEG-Strom MWh/a Biogas MWh Hu /a 2 x 800 kw el Wärme MWh/a (Vollständige Einspeisung ins Nahwärmenetz; 50 % des Gesamt-Wärmebedarfes) Garantierter Gesamtnutzungsgrad der Anlage 85 %

37 Tonnen CO2/Jahr Einsatz von KWK im Rahmen von Contracting CO 2 - Bilanz Anteil Wärmeversorgung aus Biomethan-KWK: 23 % Anteil Wärmeversorgung aus KWK (Bioerdgas und fossil): 51 % Primärenergiefaktor nach DIN V für die Wärmeversorgung: 0, Alt nach Gebäudesanierung mit KWK + Bio-Erdgas