1. Int. Symposium Verteilte Stromerzeugung und intelligente Netze. 18. und 19. Oktober 2006 TECHbase Vienna

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1 1. Int. Symposium Verteilte Stromerzeugung und intelligente Netze 18. und 19. Oktober 2006 TECHbase Vienna

2 IEA, arsenal-research, bmvit Innovationsansätze für die Österreichische Wirtschaft: Netzgekoppelte Brennstoffzellen-Heizgeräte Dipl. Ing. Heinrich Wilk Energie AG OÖ Kraftwerke GmbH Folie 2

3 Projekte der ARGE Brennstoffzelle Folie 3 Technologiezentrum Attnang-Puchheim Wirt im Feld Schweinschwaller Dietachdorf/Steyr

4 Brennstoffzellen-Heizgeräte Sulzer Hexis HXS1000: 1 kw el. Vaillant EURO2: 4,6 kw el. Folie 4

5 Brennstoffzellen SOFC vs. PEM SOFC-Stack, Sulzer Hexis PEM-Stack, Vaillant/Plug Power Folie 5

6 Zellentechnologie SOFC vs. PEM Luft Flow field Membrane H 2 Sulzer: Runde planare Zellen SOFC, Betrieb bei 950 C, Internes Dampfreforming neu: Galileo PROX Vaillant / Plug-Power: PEM, Betrieb bei 70 C, externer autothermer Reformer Folie 6

7 BZ-Heizgerät (PEM) mit Reformer und Gasreinigung Brennwert- Zusatzheizgerät Abgas Luft Abgas Luft Elektr. Strom DC/AC Wechselrichter Filter Regelung PEM Abgas PEM Brennstoffzelle Befeuchter Luft H 2 O Heizkreis Speicher Erdgas Quelle: Vaillant Hydraul. Weiche Energy Manager Wasserreinigung Heizungsregelung H 2 O Nachbrenner Filter Entschwefelung H 2 O Reformer Kühlkreislauf Shift- Converter Reformat Brennstoffzellen-Einheit Folie 7

8 Nutzungsgrad: Sulzer HXS Nutzungsgrad [%] --> Eta ges. Eta therm. Eta elektr Folie 8

9 Nutzungsgrad: Vaillant EURO Eta ges. Eta therm. Eta elektr. Nutzungsgrad % --> Folie 9

10 Einbindung des BZ-Heizgerätes in das Hydrauliksystem 1 Folie 10 Gaskessel Rücklaufeinbindung Heizkreise Hydr. Weiche

11 Einbindung in das Hydrauliksystem 2 Pufferspeicher Brennstoffzellen- Heizgerät Gas- Kessel Folie 11

12 Einbindung in das elektrische System des Gebäudes BZ-Eigenbedarf DC Anlagenverteiler Z2 Z1 50A Hausverteiler WILK AC ENS Brennstoffzellenstack V dc Wechselrichter inkl. Netzüberwachung ENS ARGE- Anlage EAG Netz Folie 12

13 Elektrischer Systemwirkungsgrad Vaillant EURO2 (PEM) E ta el. % --> Folie ,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Elektrische Ausgangsleistung kw-->

14 Stromqualität Folie 14 THD % --> Total Harmonic Distortion, EURO2 6,8 3,7 THD % 2, Ausgangsleistung in kw -->

15 Stromqualität 4 Total Harmonic Distortion: Pel: 3,7 3,2 kw 3 EURO2 THD rel % % --> 2 1,8 1,5 1 0,4 0 0,1 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0, Folie 15

16 Leistungsbilanz, EURO2 WR-Verluste: 449 W Pumpen etc. 661 W ac Strom->Netz: W ac 26,3 % Gas: W 5610 W dc 32,8 % 57,9 % Nutzwärme: W Abgas- u. Wärmeverluste: W Folie 16

17 Folie 17 Einfamilienhaus mit Brennstoffzellen-Heizgerät

18 Einfamilienhaus: Wärmebedarf Beispiel: Heizlast in kw Folie Jän Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizung Warmwasser

19 Saisonaler Verlauf des Strombedarfs von Haushalten Familie A Folie Jän Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Familie B Familie C

20 EVU Integration 4000 Elektr. Lastgang Haushalt, 4 Pers BZ: liefert Grundlast W att --> Stromnetz: liefert Spitzenlast --> Problem der Netzfinanzierung und Netzauslastung 0 00:15 01:15 02:15 03:15 04:15 05:15 06:15 07:15 08:15 09:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15 Fehlende Kurzschlußleistung 4 Personenhaushalt ohne Warmwasserbereitung Mittwoch , 3900 kwh/a Folie 20

21 Haushalt: Elektrischer Deckungsgrad % --> BZ-Deckungsgrad kw Pel. --> Elektrischer Deckungsgrad als Funktion der el. Leistung der installierten BZ -> 1 kw BZ deckt 80 % des Strombedarfs ab! Folie 21

22 Strombilanz: BZ-Anlage und Haushalt % --> Nutzung BZ-Strom im HH kw Pel. --> WILK ; BZ-Dauerbetrieb mit Nennleistung Pel. Folie 22 4 Personen-Haushalt: 73,6 kwh/woche, 3800 kwh/jahr

23 Einsatzmöglichkeiten von Brennstoffzellen-BHKW DC AC BZ Netz Folie 23

24 El. Lastgang von 100 Haushalten 1,4 kw el. 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 Folie 24 Winter Werktag Winter Sonntag

25 Wärmebedarf Wohnblock 100 Wohnungen Heizung Warmwasser Jän Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Baujahr 1979: Heizung: 126 kwh/m 2.a WWasser: 50 kwh/m 2.a WB2000 Folie 25Gaumberg, m 2, Gas: 8 kwh/m 3 netto,

26 23:00 0:00 Elektr. Lastgang Bürohaus kw el Mittwoch Sonntag :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 Folie 26 WILK Minuten Mittelwerte, 700 m 2 Büro, kwh/a

27 Brennstoffzellen-BHKW Einige Preisangaben, Kosten? Folie kw Pel. --> EURO/kWel. / 2002

28 Gasmotor BHKW Konkurrenztechnologie Gasmotor BHKW: SenerTec/Sachs P el. 5,5 kw P therm. 12,5 kw P Brennst. 21,0 kw K= exkl. eta-el. =26,3 % eta-ges=86% Folie 28

29 Gasmotor-BHKW Preisangaben (Frankfurt) 4000 EURO/kW el Motor-BHKW Mikro-Gasturbine kw Pel Folie 29

30 Photovoltaik für Bürogebäude Solarstrom Lastgang Folie 30

31 Power Tower Der Power Tower Die neue Konzernzentrale der Energie AG Oberösterreich 100 % Wärmepumpe! Folie 31

32 Neubau der Konzernzentrale Power Tower Meilenstein in der Umsetzung unserer Energieeffizienz- und Nachhaltigkeitsphilosophie weltweit erstes Bürohochhaus, das mit Passivhauscharakter errichtet wird kommt ohne Fernwärmeanschluss aus keine fossilen Energieträger notwendig Energie für Heizung und Kühlung kommt aus der Erde und dem Grundwasser Wärmepumpen Lüftung mit Wärmerückgewinnung 700 m 2 Photovoltaik Folie 32

33 Biomasseanlage Timelkam, 15 MW el. Status: Ökostromeinspeisung seit Eröffnung: Folie 33

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