Bewertung kommunaler Bilanzen ZIELE. Ausgangsbasis: Endenergiebilanz (Beispiel Frankfurt)

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1 ZIELE Aggregation der Systembetrachtungen auf Ebene von Focusgebieten (Energiestrukturtypen) Aggregation der kleinräumigen Betrachtung auf Ebene der Kommune Berechnung der Ergebnisse ergänzend zu klassischen Endenergiebilanzen (keine zusätzliche komplexe Datenaufnahme) Darstellung der Ergebnisse über einfache Indikatoren Abstimmung der exergetischen Bewertung weiteren Bewertungskriterien (CO2, Erneuerbare, Primärenergie ) Abbildung ambitionierter Langfristziele (100% Kommunen) 3 Ausgangsbasis: Endenergiebilanz (Beispiel Frankfurt) Wo steckt die Exergie? 4 2

2 Ausgangsbasis: Endenergiebilanz (Beispiel Frankfurt) Was fehlt? Primärenergie Sekundärenergie Endenergie Nutzenergie Vorketten von ist abgebildet ist abgebildet ist nicht Strom- und inkl. KWK in der Stadt abgebildet Wärmelieferung (notwendig müssen einbe- für exerget. zogen werden! Betrachtung der Nachfrageseite?? Was ist für die exergetische Bewertung nötig? Einbeziehung der Primärenergie Sonst würde z.b. Strom, der von außerhalb geliefert wird, exergetisch genauso bewertet werden wie andere Brennstoffe oder in der Stadt erzeugter Strom. Einbeziehung der Nutzenergie Eine Betrachtung der Energieflüsse von der Primärenergie zur Endenergie würde die hohen energetischen und exergetischen Verluste bei der Energieumwandlung ab Gebäudegrenze außer Acht lassen. Auch könnten die Versorgungssysteme im Gebäude (Nachfrageseite) nicht betrachtet werden. Exergieausnutzung Ähnlich wie beim Energieflussdiagramm sollte das Verhältnis der angebotenen Energiequalität (Exergie = Arbeitsfähigkeit der Energie) zu benötigten Energiequalität aufgezeigt werden (im folgenden vorerst Exergieausnutzung genannt). 3

3 Ausgangsbasis: Endenergiebilanz (Beispiel Frankfurt) Wo steckt die Exergie? 7 Ausgangsbasis: Endenergiebilanz (Beispiel Frankfurt) 8 4

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8 Erneuerbare rauslassen? 17 EXERGIE-Ausnutzung als ein Indikator auf kommunaler Ebene Beispielstadt

9 EXERGIE - Indikator Erneuerbare Stadt Erneuerbare Stadt EXERGIE - Indikator Effizienz- Stadt Effizienz- Stadt

10 Fazit exergetische Bewertung Für die exergetische Bewertung ist der Vergleich Primärenergieebene zu Nutzenergieebene sinnvoll Als Indikator könnte der Ausnutzungsgrad der Arbeitsfähigkeit der Energie auf der Angebotsseite (Primärenergie) im Verhältnis zur Nachfrageseite (Nutzenergie) sinnvoll sein Über die Gesamtstadt wäre ein maximaler Exergieausnutzungsfaktor von 0% denkbar, daher wird analog zur KWK bei 0% die Maximalpunktzahl erreicht Da erneuerbare Energie über zwei weitere Indikatoren (Strom und Wärme) berücksichtigt werden, sollte der Exergieindikator auch für erneuerbare Energie gelten (in jedem Fall bei Biomasse, PE-Faktor Holz läge dann bei 1,2) Empfehlung: Indikator Exergieausnutzungsgrad (griffiger Begriff wird noch gesucht) 21 Auf Basis typischer Raum-, Abnahme- und Angebotsstrukturen werden die Ergebnisse der Energiesystembewertung (nach Exergie, Effizienz und CO 2 ) auf die beispielhaften, heute bestehenden Raumstrukturen übertragen. Als Ergebnis ergibt sich jeweils eine Gesamtdarstellung und - bewertung der Energiestruktursysteme in einem Einraummodell. Dadurch können sowohl nachfrageseitig unterschiedliche Abnehmer (z.b. Haushalte, Gewerbe), als auch angebotsseitig verschiedene Versorgungsoptionen im betrachteten Strukturtyp abgebildet werden. Da die Strukturtypen die Mehrzahl der heute bestehenden Energieund Raumstrukturen abdeckt, bildet sie eine praxisnahe Grundlage für Kommunen für die weitere Betrachtung der Optimierungspotenziale

11 : Bisherige Auswahl Kassel- Oberzwehren LowEx-Ansatz Lemgo Ausgebaute Fernwärmeversorgung Heidelberg Bahnstadt Passivhausst. + Fernwärme Mannheim Bahnstadt Fernwärmerücklauf und Kältenetz Mannheim Fernwärmenetz Stadtgut Blankenfelde Energiebalance CO 2 -neutral Böblingen Nahwärme Hannover Kronsberg Nahwärme + BHKW Ingolstadt München ausgewählte Gebiete Aspach (BW) Wärmenetz Biogas geplant Neuburg an der Donau Nahwärme geplant Sindelfingen KWK-Ausbau Unterhaching Wuppertal Fernwärmeversorgung Dampfnetz Seckach (BW) Konventionelle Energieversorgung Mörfelden- Walldorf Vorzugsweise Erdgasnutzung Koblenz Ausbaufähiges Fernwärmenetz Pfaffenhofen Münster KWK 23 Beispiel Mannheim, Glückstein Areal 24 12

12 Beispiel Mannheim, Glückstein Areal 2 Glücksteinareal Ursprünglich geplant EnEV-Standard Gasversorgung Dezentrale Kältesysteme Zurzeit in Vorbereitung EnEV-Standard minus 30% (PE und HT ) Wärmeversorgung aus dem Rücklauf der Fernwärme ( C / 4 C) Zentrale Kühlung (Kompressionsanlagen mit additiver solarer Kühlung) Dadurch: Flächenheiz- und Kühlsysteme 2 13

13 : Bisherige Auswahl 27 : Bisherige Auswahl 28 14

14 : Bisherige Auswahl 29 Nächste Schritte Aufbereiten der Ergebnisse des Begleitkreises und Fertigstellung des Exergieindikatormodells Vervollständigung des Vergleichs der Energiesysteme mit der heute besprochenen Systematik Ausarbeitung der Strukturtypen am Beispiel konkreter Kommunen bzw. Stadtteile Exergetische Optimierung von ausgewählten Strukturtypen Entwicklung einer Bilanzierungshilfe zu Exergieeffizienzkriterien im Vergleich zu anderen Indikatoren Begleitung ausgewählter 100% Kommunen Schlussfolgerungen 30 1

15 7 100% Kommunen Masterplan 100% Klimaschutz: Ziele für CO 2 und Endenergie Vergleich zwischen Exergieverlust-Methode (nach VDI empfohlen) und exergetischer Methode zeigt gleiche Ergebnisse für die Produkte Strom und Wärme. Unterschied bildet lediglich die Einbeziehung der Referenzanlagen. Datenanforderung ist bei Berechnung nach Exergieverlust-Methode deutlich anspruchsvoller. Empfehlung zur Verwendung der Exergetischen Methode % Kommunen Masterplan 100% Klimaschutz: Indikatoren % Stadt 200 Vergleich zwischen Exergieverlust-Methode (nach VDI empfohlen) und exergetischer Methode zeigt gleiche Ergebnisse für die Produkte Strom und Wärme. Unterschied bildet lediglich die Einbeziehung der Referenzanlagen. Datenanforderung ist bei Berechnung nach Exergieverlust-Methode deutlich anspruchsvoller. Empfehlung zur Verwendung der Exergetischen Methode 32 1

16 7 100% Kommunen Masterplan 100% Klimaschutz: Was kann Exergie, was andere Indikatoren nicht können? Als Indikator für die möglichst gute Energieausnutzung verstärkt Exergie die Bemühungen der Kraft-Wärmekopplung generell. Insbesondere im Biomassebereich werden die Ressourcen schonender eingesetzt. Beispiel Raumwärme: Ein Kommune könnte die Gebäude gut dämmen (0% Endenergieeinsparung) und alle Gebäude mit Holz befeuern. Damit wären die 100% - Ziele im Raumwärmebereich erreicht. Der Exergieausnutzungsgrad wäre aber nicht sehr hoch. Wird auch dieser berücksichtigt, wird Biomasse langfristig auch effizient (z.b. in KWK) eingesetzt werden, die (bundesweiten) Ressourcen könnten dann für mehr Gebäude reichen. Die Abwärmenutzung wird durch den Exergiefaktor stark gefördert Der Indikator Exergieausnutzung kann bei den 100% Klimaschutzkommunen vor allem die KWK bei Biomasse und die Abwärmenutzung fördern Nächste Schritte und Ausblick Nächste Schritte Aufbereiten der Ergebnisse des Begleitkreises und Fertigstellung des Exergieindikatormodells Vervollständigung des Vergleichs der Energiesysteme mit der heute besprochenen Systematik Ausarbeitung der Strukturtypen am Beispiel konkreter Kommunen bzw. Stadtteile Exergetische Optimierung von ausgewählten Strukturtypen Entwicklung einer Bilanzierungshilfe zu Exergieeffizienzkriterien im Vergleich zu anderen Indikatoren Begleitung ausgewählter 100% Kommunen Schlussfolgerungen 34 17

17 8 Nächste Schritte und Ausblick Zeitplan IFEU ZEITPLAN FKZ CO2 - neutrale kommunale Strom/Wärmesysteme Jahr Monat Nummer Leistungsbeschreibung 3.1 Literaturrecherche 3.2 Analyse des Bestandes kommunaler Systeme 3.3 Systematisierung und Bewertung Bewertung von Energiesystemen Bewertung von Energiestrukturtypen 3.4 Exergieströme und Exergieeffizienzkriterien Optimierung der Exergieströme Entwicklung von Exergieeffizienzkriterien 3. Entwicklungspfade zur CO2 - Neutralität 3. Einbeziehung der Null-Emissions-Kommunen 3.7 Schlussfolgerungen 3.8 Begleitkreis und Workshops B B B B Projektende X 3 8 Nächste Schritte und Ausblick Danke fürs Mitmachen und gute Heimreise 3 18