Zukünftige Herausforderungen für Kraft-Wärme-Kopplung

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1 Zukünftige Herausforderungen für Kraft-Wärme-Kopplung Das Projekt: Chancen und Risiken von KWK im Rahmen des IEKP LowEx Symposium Oktober 2009 in Kassel Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch Dipl.-Ing. Michael Beer 11 Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München

2 Zukünftige Herausforderungen für Kraft-Wärme-Kopplung Gliederung: 1. Einfluss des Integrierten Energie und Klimaprogrammes (IEKP) auf die Kraft-Wärme-Kopplung 2. Energiesystem der Strom- und Wärmebereitstellung in Deutschland 3. Zukünftige Herausforderungen für KWK 4. Das Projekt Chancen und Risiken von KWK im Rahmen des IEKP 5. Fazit und Schlussfolgerungen 2

3 Einfluss des Integrierten Energie und Klimaprogrammes (IEKP) auf die Kraft-Wärme-Kopplung Direkter Einfluss IEKP Zielvorgaben Indirekter Einfluss Strom Verdoppelung der KWK- Stromerzeugung auf 25 % des gesamten Stromverbrauchs Ausbau der Erneuerbaren auf 30 % der Stromerzeugung Rückwirkung auf KWK-Bestand und Ausbau Wärme Verbesserter Wärmeschutz im Gebäudebereich Anteil der Erneuerbaren von 14 % an der Wärmeerzeugung 3

4 Ergebnisse des Projektes EduaR&D: Energiesystem der Strom- und Wärmebereitstellung in Deutschland

5 Ergebnisse des Projektes EduaR&D: Energiesystem der Strom- und Wärmebereitstellung in Deutschland 2050 (Brennstoffzellenszenario) 5

6 Schlussfolgerungen aus dem Projekt EduaR&D Zur Bewertung des Gesamtsystems muss neben der Stromerzeugung auch die gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung in KWK-Anlagen sowie die ungekoppelte Wärmeerzeugung berücksichtigt werden. Nicht allein der Wärmebedarf bestimmt die Obergrenze des KWK- Potenzials, sondern insbesondere auch der Strombedarf. KWK ist eine sinnvolle energiewirtschaftliche Option. => Der KWK-Deckungsbeitrag muss erhöht werden! 6

7 Fragestellungen und Rahmenbedingungen Gleichzeitige Nachfrage nach Strom und Wärme ist die Voraussetzung für Kraft-Wärme-Kopplung, sonst sinkt die Wirtschaftlichkeit und der energiewirtschaftliche Effizienzvorteil. Stromseitig: Engmaschiges Stromnetz dient der örtlichen und zeitlichen Vergleichmäßigung. Solange genug flexible Stromerzeuger vorhanden sind, kann eine Anlage beliebig Strom einspeisen oder entnehmen. Wärmeseitig: Wärmenetz verbindet deutlich weniger Verbraucher und ist lokal begrenzt. Spitzenlastkessel oder Kondensator stellt thermische Regelleistung bereit. Dadurch sinkt der KWK-Anteil. => Entkopplung der Wärme- und Stromerzeugung in KWK-Anlagen nötig 7

8 Eneff:Stadt Auslegung und intelligentes Management optimierter Energieversorgungsstrukturen auf Quartiersebene 8 Verbund dezentraler Anlagen Flexibilisierung der Betriebsweise von KWK Optimierte Energieversorgung

9 DEA: Verbund dezentraler Erzeugungsanlagen Verbund (Virtuelles Kraftwerk) Brennstoff KWKG, EEG Haushalt, Gewerbe Strom Brennstoff Systemdienstleistungen Stromhandel (EEX) Industrie Strom Strom Wärmeeigenbedarf Nahwärmenetz Wasserkraft (MR, SRL...) 9

10 Flex: Flexibilisierung der Betriebsweise von KWK 90 Lastgänge bei Umsetzung der IEKP-Ziele für Regenerative und KWK Leistung/Last in GW Lastgang der allgemeinen Versorgung REG-Ziel KWK Ziel (nur Zubau) KWK IST 10

11 Flex: Flexibilisierung der Betriebsweise von KWK Nachfrageseitig: Erschließen von Wärmesenken mit anderer Lastcharakteristik: Um die Charakteristik des KWK-Lastganges zu verändern, können alternative Wärmesenken, z.b. Anwendungen mit sommerlichem Wärmebedarf oder Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, erschlossen werden. Erzeugungsseitig: Modulation der Stromkennzahl: Bei Entnahmekondensationsturbinen kann durch Variation des entnommenen Dampfmassenstroms die Stromkennzahl erhöht oder gesenkt werden. Einsatz von thermischen Speichern: Ein Sonderfall der alternativen Wärmesenken stellt die Speicherung der anfallenden Wärme dar. Gleichzeitig wird dadurch die Strom- und Wärmeerzeugung entkoppelt und so die Stromkennzahl des Systems variiert. 11

12 Masterplan: Optimierte Energieversorgung Definition Verbrauchs-Cluster: Jedem Cluster werden typische Lastgänge für Strom und Wärme zugeordnet. Dies ermöglicht die Synthese charakteristischer Verbrauchsstrukturen. Erstellen eines Masterplans der Energieversorgung mit maximalem KWK- und regenerativem Ausbau. Vergleich der neuen verbrauchsnahen Versorgungsstruktur des Masterplan Energieversorgung mit der bestehenden verbrauchsfernen Versorgungsstruktur 12

13 Fazit und Schlussfolgerungen Kraft-Wärme-Kopplung kann zukünftig eine Rolle spielen, um Erneuerbare Energien leichter ins Energiesystem zu integrieren. Überkapazitäten im Stromsektor zu vermeiden und zu reduzieren. die Gesamteffizienz des Energiesystems zu erhöhen. Im Projekt Chancen und Risiken von KWK im Rahmen des IEKP wird dazu untersucht, wie im Verbund dezentraler Anlagen zusätzliche Gewinne realisiert werden können. was durch eine flexiblere Betriebsweise von Kraft-Wärme-Kopplung mit Fernwärmenetzen erreicht werden kann. wie eine optimierte Energieversorgungsstruktur aus Erneuerbaren Energien und KWK aussieht. 13

14 Sonstiges und Diskussion Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Mauch Dipl.-Ing. Michael Beer Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 14 Bitte besuchen Sie:

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