Brennstoffzellen-BHKW

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1 Brennstoffzellen Neue Impulse für die Energiewende Brennstoffzellen-BHKW Anwendung und erste Markteinführungserfahrungen Berliner Energietage Christoph Hildebrandt Geschäftsführer Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 1

2 Wer sind wir? Firmenprofil Gründung der 1991 in Berlin Geschäftsfeld Gebäudeautomation/ Gebäudeleittechnik Projektierung und Umsetzung Gewerke übergreifender Gebäudeautomationslösungen und intelligenter Gebäudeleittechnik Geschäftsfeld Brennstoffzellensysteme Entwicklung von PEM-Brennstoffzellen/ -modulen im Bereich 1 5 kw stationäre Energieversorgung 2005 Gründung der Riesaer Brennstoffzellentechnik in Glaubitz/ Sachsen Entwicklung und Bau von PEM-Brennstoffzellen-BHKW zusammen 28 Mitarbeiter bei einem Umsatz von ca. 2 Mio. flexible und kundenorientierte Unternehmensphilosophie langfristige Wachstumsstrategie und Nutzung von Synergien der beiden Geschäftsbereiche eigenfinanzierte kontinuierliche Umsetzung der Entwicklung vom Labor zum Produkt Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 2

3 Brennstoffzellen BHKW - Spezifikationen Spezifikationen Brennstoffzellen-BHKW 5000+* Brennstoffzellentyp Brenngas NT PEM Erdgas, Bioerdgas, Wasserstoff, (LPG) 5 kw (brutto) 7,5 kw Nennleistung elektrisch Nennleistung thermisch Gesamtwirkungsgrad 85-92% elektr. Nettowirkungsgrad 30-34% Heizkreis max. 50 C / 70 C Kaltstartdauer Modulation 30% bis 100% Abmessungen (B x L x H in mm) Betrieb *unter Standardtestbedingungen ca. 1 h ca. 15 min (740 x 1550 x 1159) mm netzgekoppelt Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 3

4 Brennstoffzellen-BHKW - Prinzipschema Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 4

5 Brennstoffzellen BHKW - prinzipieller Aufbau Medienanschlüsse Brennstoffzellenmodul Steuerungsmodul Reformermodul Leistungselektronikmodul Grundträger Modularer Aufbau, einzeln transportierbar => einfache Montage vor Ort Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 5

6 Brennstoffzellen BHKW - Wirkungsgrade Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 6

7 Brennstoffzellen-BHKW einfach und Vorteilhaft geringere laufende Betriebskosten hohe Effizienz bedarfsgerechte dezentrale Bereitstellung von Strom und Wärme (Modulation/ Start-Stopp Fähigkeit) keine Übertragungsverluste CO 2 Einsparung von ca. 8 t/ a pro System* umweltfreundliche KWK Technologie mit besten Abgaswerten kein Ruß oder Feinstaub geringste Stickoxid- und Kohlenmonoxidemissionen zukunftssichere Technologie (Erdgas, Bioerdgas, H 2, LPG) hoher Betriebskomfort keine Geräuschbelästigung, keine Vibrationen geringe Installationskosten einfache Installation durch modulare Bauweise keine Schwingungsdämpfung oder Schallentkopplung geringe Wartungskosten jährlicher Wechsel der Verbrauchsmaterialien wasserautark bei Rücklauf bis 37 C *deutscher Strommix, Betriebsstunden; Pnetz = 4 kw Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 7

8 Brennstoffzellen-BHKW - Anwendung Brennstoffzellen-BHKW die ideale Versorgung für Handwerk - Bäckereien, Fleischereien, Werkstätten Mehrfamilienhäuser - Mehrfamilienhäuser, klimatisierte Objekte Handel und Dienstleistung - Supermärkte, Fitness-Center, Banken, Autohäuser Übernachtungsgewerbe - Hotels, Gast- & Raststätten, Jugendherbergen Öffentliche Einrichtungen - Rathäuser, Ämter, Polizeidienststellen, Schulen, Sporthallen Gesundheitswesen - Kur- und Seniorenheime Landwirtschaft - Geflügel- und Schweineaufzucht, Milchviehhaltung, Hofversorgung Einsatz des µbhkw möglich ab Wärmebedarf > kwh/a Bedarf elektrische Energie > kwh/a Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 8

9 Brennstoffzellen-BHKW WARUM? Bündelung & Vergleichmäßigung des Bedarfs im Mehrfamilienhaus Weitere Optimierung der Nachfrage durch Smart-Meter Strukturen Fazit Jeder macht das gleiche, aber nicht zur gleichen Zeit Weitere Vorteile Einsatz bei Neubau oder Sanierung als Alternative zu EE gemäß EnEV schnelle Ausbaufähigkeit der Erzeugungskapazitäten, da keine Behinderung durch langsamen Netzausbau Quelle: Studie inecs Klassifizierung von Wohngebäuden für den Einsatz vom Brennstoffzellensystemen (2011) für Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 9

10 Anwendungsgebiete des BHKW Deckung der Grund und Mittellast ( bis 4 kw (35%) in ca h/a) Deckung des Bedarfs an Elektroenergie in ca. 80 % der Zeit Quelle: Studie inecs Klassifizierung von Wohngebäuden für den Einsatz vom Brennstoffzellensystemen (2011) Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 10

11 intelligente Lösungen für die Energie von morgen Brennstoffzellen-BHKW Beispiel Mehrfamilienhaus (10 WE, EnEV 2009) Objektdaten: Strombedarf kwh/a Heizwärmebedarf kwh/a Warmwasserbedarf kwh/a Einbindung 5000 Einbindung über Pufferspeicher 500 l Zusatzheizgerät BW-Therme 14 kw Quelle VDI Richtlinie 4656 / Planungssoftware Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 11

12 Brennstoffzellen-BHKW Wirtschaftlichkeit im Mehrfamilienhaus Wirtschaftlichkeit des BHKW Objekt Mehrfamilienhaus 10 WE Bedarf Heizenergie kwh Bedarf Trinkwarmwasser kwh Bedarf elektr. Energie kwh BHKW 5000 Betriebsstunden Start/ Stop (KWK/ ZHG) 219 Konventionelle Gas- Brennwertgerät Brennstoffbedarf (KWK+ZHG) kwh kwh erzeugte therm. Leistung (KWK+ZHG) kwh kwh erzeugte elektrische Energie (KWK) kwh 0 davon Eigennutzung kwh 0 davon Einspeisung kwh 0 Netzbezug elektrische Energie kwh kwh Nutzungsgrad (elektrisch/ gesamt) 27,5 % / 89,1 % 0 % / 98 % Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 12

13 Brennstoffzellen-BHKW Wirtschaftlichkeit im Mehrfamilienhaus Wirtschaftlichkeit des BHKW Objekt Mehrfamilienhaus 10 WE Baujahr Konventionelle Gas- Brennwertgerät Wartungskosten (pro Jahr) Brennstoffkosten (5,2 ct/kwh) erzeugte elektrische Energie (KWK) davon Eigennutzung (24+ 5,411 ct/kwh) davon Einspeisung (10,611 ct/ kwh) Netzbezug elektrische Energie (24 ct/kwh) Wärmeproduktion (5,2 ct/kwh) Förderung Ergebnis /a Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 13

14 Brennstoffzellen-BHKW Wirtschaftlichkeit im Mehrfamilienhaus Wirtschaftlichkeit des BHKW Objekt Mehrfamilienhaus 10 WE Baujahr Konventionelle Gas- Brennwertgerät Wartungskosten (pro Jahr) Brennstoffkosten (5,2 ct/kwh) erzeugte elektrische Energie (KWK) davon Eigennutzung (24+ 5,411 ct/kwh) davon Einspeisung (10,611 ct/ kwh) Netzbezug elektrische Energie (24 ct/kwh) Wärmeproduktion (5,2 ct/kwh) Förderung Ergebnis Differenz /a Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 14

15 Markteinführung und Erfahrungen Die Markteinführung von Brennstoffzellen-BHKW erfordert nationale und europäische Unterstützung und die Schaffung von Rahmenbedingungen Praxiserprobung des Brennstoffzellen-BHKW im Rahmen des europaweiten Programms ene.field Markteinführung von Brennstoffzellen-BHKW im Bereich 0,3 bis 5 kw in Europa Zusammenwirken von BHKW Herstellern und Energieversorgern europaweite Installation von 1000 Systemen Entwicklung von Geschäftsmodellen für Betreiber, Energieversorger und Contractoren Schaffung von europäischen Zulieferketten Riesaer Brennstoffzellentechnik aktuell 9 Anlagen unter Vertrag und teilweise installiert davon 3 Anlagen in Frankreich 6 Anlagen in Deutschland Betreiber sind regionale und überregionale Energieversorger in Kooperation mit Privatkunden oder öffentlichen Einrichtungen Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 15

16 Markteinführung und Erfahrungen Praxiserprobung des Brennstoffzellen-BHKW im Rahmen des europaweiten Programms ene.field Überwachung der Anlagen mittels Monitoring Umfang Erfasst werden alle Energie und Medienströme zu Beurteilung der Effizienz Erfasst werden alle Ereignisse, die zu einer Betriebsunterbrechung führen Systemstopps sind nicht zwangsläufig Defekte in der Anlage Quelle: Riesaer Brennstoffzellentechnik Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 16

17 Markteinführung und Erfahrungen Praxiserprobung des Brennstoffzellen-BHKW im Rahmen des europaweiten Programms ene.field modularer Aufbau des BHKW hat sich bei Einbringung und Anlagenaufbau bewährt Betrieb der Anlagen erfolgt meist stromorientiert, d.h. mit Wärmebremse Anlagen arbeiten modulierend mit Anpassung an jahreszeitliche Gegebenheiten Visualisierung und Steuerung des BHKW über Webinterface hat sich bewährt Lastkurve für 24 h mit 96 Werten Lastkurve vorinitialisiert gemäß VDI 4656 oder manuell vom Betreiber anpassbar Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 17

18 Markteinführung und Erfahrungen Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 18

19 Markteinführung und Erfahrungen Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 19

20 Markteinführung und Erfahrungen Anlagenbetrieb stabil/ Identifikation von Schwachstellen Übertragung der Lebensdauerergebnisse aus dem Labor (3 4 µv/h = h) auf Realbetrieb läuft positiv viele Betriebsunterbrechungen durch externe Ereignisse Erprobung und Testung von Produktionsmethoden angepasst an aktuelle Stückzahlen Etablierung von stabilen Lieferketten noch nicht optimal => Rahmenbedingungen Verbesserung der Qualitätssicherung Quelle Riesaer Brennstoffzellentechnik Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 20

21 Markteinführung Voraussetzung für Markteinführung effizientes robustes zuverlässiges BHKW BHKW Schaffung von stabilen politischen Rahmenbedingungen Markteinführungsinstrumente AKTUELL - Kostensenkung durch Materialeinsparungen und Optimierung in zwei Phasen um Markteinführung weiter voranzutreiben Phase 1 Umstellung auf neue Fertigungsverfahren konstruktive Verbesserungen bzw. Vereinfachung Entwicklung von höheren und höchstintegrierten Lösungen Phase 2 Reduktion Materialeinsatz Substitute / Einsatz anderer, günstigerer Materialien Standardisierung / Nutzung von Standard-Komponenten Kosteneinsparung durch erhöhte (teil)automatisierte Fertigung von Komponenten Skaleneffekte Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

23 Anwendungsgebiete des BHKW Fernwärme (keine Förderung) Öl, Biomasse, Kohle* Heizungslebensdauer = 15 Jahre Jährlicher Markt: ca Potential für BZ-Anlagen Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 23

24 intelligente Lösungen für die Energie von morgen Verkaufsmodell im Contracting mit der Wohnungsbaugesellschaft Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 24

25 Summenzählermodell gemäß KWKG Quelle: BMU, Energie dreifach nutzen, Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 25

26 Vertragsschema Energieliefercontracting Quelle: Berliner Energieagentur, Brennstoffzellen - Neue Impulse für die Energiewende 26