Kraft-Wärme- Kopplung in Betrieben - Kostensenkungspotentiale durch maßgeschneiderte Energieversorgung

Transkript

1 - Kostensenkungspotentiale durch Dipl.-Ing. (FH) Birgit Holfert Berliner Energieagentur GmbH Workshop und Meinungsaustausch Berlin, 09. Februar 2010

2 Inhalt 1. Berliner Energieagentur GmbH 2. Ökologische Einsparpotenziale dezentraler KWK-Anlagen Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) am Beispiel Blockheizkraftwerk (BHKW) Ökologische Effekte 3. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Gesetzliche Rahmenbedingungen Überblick Stand Mini- und Mikro-KWK-Technologien Stromgestehungskosten beispielhafter Mini-BHKW Wirtschaftliche Größe einer KWK-Anlage am Beispiel Zehlendorfer Wespen 4. Beispiele erfolgreicher Objektversorgung Versorgungsmodelle, Betriebserfahrungen Good Practice erfolgreiche Objektversorgung erreichte Energieeinsparung 5. Fazit Folie 2

3 Berliner Energieagentur GmbH Folie 3

4 Facts and Figures wurde gegründet 1992 als Public-Private-Partnership hat als Gesellschafter zu gleichen Teilen Land Berlin Vattenfall Europe Wärme AG GASAG Berliner Gaswerke AG KfW Bankengruppe verfügt über 2,5 Mio. Euro Stammkapital Unternehmensbereiche Consulting Contracting Internationaler Know-How Transfer mit Sitz Französische Straße Berlin Telefon: (030) Internet: erwirtschaftet rd. 8,2 Mio. Umsatz rd. 556 T Betriebsergebnis (EBIT) beschäftigt 55 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Folie 4 Berliner Berliner Energieagentur Energieagentur GmbH, GmbH, November Februar

5 Facts and Figures Energiedienstleistungen Consulting: Beratung von öffentlicher Hand, Immobilienwirtschaft und Unternehmen zum effizienten Energieeinsatz Contracting: Planung, Finanzierung, Bau, Betrieb von Anlagen zur Strom-, Wärme-, Notstrom-, Kälte- und Druckluftversorgung sowie Beleuchtung Internationaler Know-how-Transfer: Übertragung erfolgreicher Modelle zur rationellen Energienutzung und zum Einsatz erneuerbarer Energien in neue Märkte Folie 5 Berliner Berliner Energieagentur Energieagentur GmbH, GmbH, November Februar

6 Installierte KWK-Anlagen der Berliner Energieagentur Dezentrale BHKW: 40 installierte Anlagen 38 Standorte über MWh jährliche KWK- Stromproduktion Stromdirektversorgung von rd Berliner Haushalten CO2-Einsparung: > t/a Eine Mikrogasturbine im Dezember 2009 Folie 6

7 Ökologische Einsparpotenziale dezentraler KWK-Anlagen Folie 7

8 Allgemeine Grundlagen KWK Folie 8

9 Allgemeine Grundlagen KWK M G G Motor / Generator Gasturbine / Generator Pflanzenöl Bioethanol Heizöl Erdgas Kohle Holz / Stroh Biogas Restmüll Brennstoff Brennstoffzelle Strom KWK-Anlage Wärme Dampfturbine / Generator G Folie 9

10 Energieverbrauch in Deutschland 2% 2% 2% 1% 1% 31,4% 5% 38,8% 9% 78% 2,1% 1,4% 26,4% Raumheizung Prozesswärme LuK Beleuchtung Mechanische Energie Quelle: Primärenergieeinsatz nach Verwendung Raumwärme Warmwasser Elektrogeräte Beleuchtung Kochen LuK-Geräte Kraft Sonstige Quelle: Prognos 2007 Primärenergieeinsatz Haushalte Folie 10

11 Struktur des Berliner Wärmemarkts Endenergiebilanz Industrie Handel 4,6% 5,5% Gewerbe 6,6% Wohnungswirtschaft 25,1% Gas 40,9% Strom 6,0% Private Dienstleistungen 16,2% Weitere 0,58% Flüssiggas 0,29% Kohle 0,27% Heizöl 22,7% Erneuerbare 0,02% Öffentliche Verbraucher 13,6% Sonstige Wohnungseigentümer 28,5% Fernwärme 29,8% Unterteilung nach Sektoren Unterteilung nach Primärenergieträgern Quelle: DIW econ Folie 11

12 CO 2 -Emissionen und Primärenergiefaktor für Wärmerzeugung Vorteile BHKW: Bei weitem niedrigste CO2- Emissionen unter dezentralen Wärmeversorgungsvarianten in Berlin Niedriger Primärenergiefaktor Möglichkeit der Einhaltung der Anforderungen der EnEV (Fördermaßnahmen, Teilschuldenerlass durch KfW 12,5% bei KfW- 70, 5% bei KfW-100.) Einhaltung der Anforderungen EEWärmeG und des Entwurfs des Klimaschutzgesetzes für Berlin ( 50% KWK-Anteil) CO2-Emissionen in kg/belegungstag, Primärenergiefaktor 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 3,31 1,38 4,42 1,38 2,45 0,90 Gaskessel Ölkessel Wärmepumpe elektrisch 2,03 0,85 Wärmepumpe Gas 2,98 1,24 Solarthermie + Gaskessel CO2-Emissionen Primärenergiefaktor 0,21 0,72 BHKW Folie 12 Annahmen: Jahreswärmeverbrauch 330 MWh, durchschnittlich 80 Pflegepersonen, Nutzungsgrad Kessel: 80%; JAZ Wärmepumpe elektrisch: 3,0, JAZ Wärmepumpe Gas: 1,3; Solarar Deckungsbeitrag: 10%, Leistung BHKW: 16 kw el / 35 kw th ; Volllaststunden BHKW: h/a; Bewertung der CO2-Emissionen inkl. Vorkette; Bewertung des KWK-Stroms mit fossilem Kraftwerkspark D

13 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Folie 13

14 Gesetzes- und Förderrahmen Impulsprogramm Mini-KWK KWK-Gesetz BHKW EEWärme-Gesetz Erneuerbare-Energien- Gesetz Heizkosten- Verordnung Folie 14

15 KWK-G Novelle KWK-Bonus 4 Abs. (3a): Ein Zuschlag ist auch für KWK-Strom zu entrichten, der nicht in ein Netz für die allgemeine Versorgung eingespeist wird. Die Verpflichtung zur Zahlung des Zuschlags trifft den Betreiber eines Netzes für die allgemeine Versorgung, mit dessen Netz die [ ] KWK-Anlage unmittelbar oder mittelbar verbunden ist. [ ] Die Novelle des KWK-G hat zur Folge: Auch selbst verbrauchter Strom ist förderfähig Zuschlag von 5,11 ct/kwh für neue KWK-Anlagen bis 50 kw bei Inbetriebnahme zwischen und , Förderung 10 Jahre ab Inbetriebnahme [ 7, Abs. (6)] Zuschlag von 5,11 ct/kwh für neue KWK-Anlagen ab 50 kw bis 2 MW für den Leistungsanteil bis 50 kw [ 7, Abs. (5)], darüber hinaus 2,1 ct/kwh (hier Laufzeit auf sechs Betriebsjahre bzw. 30 Tsd. Vbh begrenzt) Folie 15

16 Reaktion der BHKW-Hersteller auf neue Rahmenbedingungen Belebung des Marktes: seit Ende 2008 über Anträge Mini-KWK im Rahmen des MAP beim BAFA vor allem im kleineren Leistungsbereich bis 50 kwel Wegbrechen des Marktes zwischen 50 und 500 kwel durch Limitierung der Zuschlagszahlung und Einspeiseverpflichtung auf Vollbenutzungsstunden oder 6 Jahre Verstärkung der Aktivitäten in Bereich der Mini-KWK unter 50 kwel Vaillant / Honda: Entwicklung eines gasbetriebenen Mikro-BHKW mit 1 kwel und 2,8 kwth (Honda betreibt bereits dieser Anlagen in den USA und Japan) SenerTec: Entwicklung Mikro-KWK-Gerät im Bereich von 1 kwel und 6 kwth (über Muttergesellschaft Baxi-Gruppe) Remeha (De Dietrich): Kombination des Microgen-Stirling-BHKW mit einem Brennwertgerät Markteinführung Mitte 2010 Buderus: Feldtest mit einem Stirling-Heizgerät 1 kwel, Serienreife 2011 VW / Lichtblick: 20-kW-BHKW Anlagen mittelfristig geplant (bis jetzt Interessenten) Folie 16

17 Überblick Stand Mini- und Mikro-KWK-Techniken 2G D Senertec D Ecopower D Honda Japan Otag D MicroGen UK WhisperGen NZ Brennstoffzelle D, CH marktreif erfolgreich etabliert (D: > Stück) marktreif etabliert in Japan Feldtests Feldtests Feldtests 3 kw el 1 2 kw el 1 kw el Feldtests seit kw el 5,5 kw el 5 kw el 1 kw el > 5 kw el 50 kw el Mini Mikro < 5 kw el Elektrische Leistung MFH, Gewerbe, Hotels EFH / ZFH, Gewerbe Anwendungsgebiet Folie 17

18 Kosten und elektrische Nutzungsgrade BHKW , spezifische Kosten 0,45 spezifische Kosten in /kwel elektrischer Nutzungsgrad 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Nutzungsgrad ,05 Quelle: ASUE, eigene Berechnungen elektrische Leistung in kw 0,00 Folie 18

19 Gestehungskosten beispielhafter Mini-BHKW h/a Fixe Kosten Arbeitskosten Stromerlös KWKG 2009 Kosten Erlöse 18,77 18,75 EEX ,63 13,17 5,11 1. Quartal 6,801 ct/ kwh Cent/kWh el ,66 11,17 9,59 2. Quartal 4,735 ct/ kwh 8 6 5,90 13,64 5,11 3. Quartal 3,238 ct/ kwh 4 2 9,14 6,52 5,27 4,48 4. Quartal 3,703 ct/ kwh 0 Annahmen: Betrachtungszeitraum: 10 a, HEL, EEX: IV/09, inkl. Förderung, keine internen Kosten Folie 19 BHKW 5,5 kw BHKW 20 kw BHKW 50 kw Stromnutzung im Objekt Stromeinspeisung

20 Wirtschaftliche Größe einer KWK-Anlage Wärmebedarf hohe Vollbenutzungsstundenzahl ca h/a anteilig relativ geringe thermische Leistung der KWK-Anlage (45 kw von 210 kw Gesamt) ca. 60% der Jahres- Wärmeerzeugung ca. 20% der maximalen Wärmeleistung Folie 20 Quelle: nach

21 Wirtschaftliche Größe einer KWK-Anlage Strombedarf Typischer Tagesgang Strom in einem Wohngebäude wenn elektrische Leistung kleiner als Grundlast Nutzung für Eigenbedarf wenn elektrische Leistung größer als Grundlast Einspeisung der Überschussmenge ins öffentliche Netz Elektrische Leistung BHKW größer als Grundlast Elektrische Leistung BHKW kleiner als Grundlast Folie 21 Quelle: nach EnergieAgentur.NRW: Effiziente Energienutzung in Wohngebäuden

22 - BHKW deckt komplette Stromgrundlast im Objekt ab (20 kw von 110 kw) % Eigennutzung Strom möglich - Kaum Rückspeisung ins öffentliche Netz Folie 22

23 Checkliste BHKW - Aufstellräume - Platzbedarf / Raumgröße und -Höhe - Freier Kamin mit ausreichender Dimension - Zuluft - Gasanschluss - ELT- Hausanschluss - Wasseranschluss - Raumentwässerung - Hydraulische Einbindung Checkliste BHKW Wirtschaftlichkeit / Technische Auslegung - Strom- und Wärmebedarf des Objektes - thermische Grundlast - Zu erwartende Vollbenutzungsstunden - Vermiedene Strombezugskosten vom EVU - Einspeisevergütung - Elektrischer und thermischer Wirkungsgrad BHKW - Betriebskosteneinsparung durch BHKW - Amortisationszeit Folie 23

24 Platzbedarf BHKW ohne Pufferspeicher, mit Schallschutzfundament BHKW Lindenhof 20 kwel / 46 kwth BHKW Pulvermühle 50 kwel / 95 kwth BHKW Ostseeplatz 34 kwel / 78 kwth Abmessungen / Raumbedarf L x B x H in mm 16 kw el. / 20 kw el x 1020 x 1660 / 3400 x 2000 x kw el / 34 kw el x 1040 x 1910 / 3800 x 2200 x kw el x 1000 x 1900 / 4400 x 3000 x1900 Folie 24

25 Energieliefer-Contracting Beispiel BHKW Gebäude Wärmeverteilungssystem Leistungsgrenze Berliner Energieagentur Gebäude Wärmeverteilungssystem elektrische Anlage Kunde Leistungsgrenze Berliner Energieagentur Heizungsraum Heizanlage "Bestand" ca. 6 m² Blockheizkraftwerk Heizungsraum ca. 6 m² Kesselanlage Blockheizkraftwerk Gaszähler Heizung Gaszähler BHKW Zähler Betriebsstrom / Einspeisung Gaszähler Heizung Gaszähler BHKW Zähler Betriebsstrom / Einspeisung Gasversorger vorgelagertes Stromnetz Gasversorger vorgelagertes Stromnetz Legende: Gas Strom Wärme Vorlauf Wärme Rücklauf Legende: Gas Strom Wärme Vorlauf Wärme Rücklauf BHKW-Beistellung Wärme-Voll-Contracting Folie 25

26 Möglichkeiten der Energieeinsparung durch Contracting Wechsel des Brennstoffs Optimierung der Thermischen Leistung der Wärmeerzeuger Nutzung moderner, ökologischer Heizkessel-Technologien Optimierung der Hydraulik des Heiznetzes Nutzung von regenerativen Energiequellen oder Kraft-Wärme-Kopplung Optimierung der Regelung der Wärmeversorgung Win Win Win Situation Risikominimierung für Kunden durch Übernahme der Investitionen durch Contractor bei Reduktion oder zumindest Konstanz der Energiepreise Folie 26 Umwelt: Minderung des Primärenergiebedarfs und der CO 2 -Emissionen durch moderne Technologie und Know-how des Contractors Erfüllung der ökonomischen Zielstellung des Contractors durch effiziente und energiesparende Anlagenfahrweise

27 Beispiele erfolgreicher Objektversorgung Folie 27

28 Good Practice erfolgreiche Objektversorgung BHKW-Beistellung Krankenhaus Bethel, Berlin Beistellung des BHKW in einer bestehenden Heizzentrale Momentan 100% KWK-Stromeinspeisung in das Netz der allgemeinen Versorgung perspektivisch Stromabsatz im Krankenhaus geplant Technische Daten Quelle: Krankenhaus Bethel Berlin ggmbh BHKW-Anlage mit 50 kw el / 95 kw th Geplante Volllaststunden: h/a Umweltentlastung CO 2 -Einsparung: ca. 150 t pro Jahr Folie 28

29 Beispiel Potenzial Mieterstromlieferung BHKW-Beistellung Wohnanlage Pulvermühle, Berlin Nahwärmenetz mit ca Wohnungen 20% Stromverwertung im Objekt, 80% KWK- Stromeinspeisung in das Netz der Allgemeinen Versorgung hohes Potenzial an Mieterstromgewinnung Beistellung des BHKW in einer bestehenden Heizzentrale Technische Daten BHKW-Anlage mit 50 kw el / 95 kw th Umweltentlastung CO 2 -Einsparung: 155 t pro Jahr Folie 29

30 Good Practice erfolgreiche Objektversorgung Vollversorgung Petersburger Platz, Berlin Energieversorgung mit BHKW und Brennwertkessel beheizte Gesamtfläche ca m² 100% Mieterstromversorgung 46 Wohn- und Gewerbeeinheiten Aufstellung des BHKW in der Heizzentrale Technische Daten Heizzentrale mit 299 kw Dachs-BHKW mit 5,5 kw el / 12,5 kw th Buderus Brennwertkessel GE 505 Umweltentlastung CO 2 -Einsparung: 36,5 t pro Jahr Folie 30

31 Beispiel erfolgreiche Objektversorgung Vollversorgung Bewohnergenossenschaft Bremer Höhe e.g., Berlin Wohn- und Gewerbekomplex mit 516 Wohn- und 16 Gewerbeeinheiten BHKW in Dachheizzentralen, Brennwertkessel, lokales Strom- und Wärmenetz Technische Daten 3 mit Erdgas betriebene BHKW-Module - 1 x 34 kwel / 80 kwth (Nutzungsgrad 105%) - 2 x 18 kwel / 43 kwth (Nutzungsgrad 98%) Betriebsart: wärmegeführt, Netzparallelbetrieb Brennwertkessel: 3 x 531 kw und 2 x 471 kw Umweltentlastung CO 2 -Einsparung: 450 t pro Jahr Primärenergieeinsparung: MWh pro Jahr Folie 31

32 Fazit Erhebliche energetische und ökologische Einsparpotenziale durch dezentrale KWK-Anlagen Ökologisches Potenzial hängt entscheidend von energetischen Bilanzrahmen ab Notwendigkeit einer genauen Analyse der energetischen Situation im konkreten Objekt - Energieberater Umsetzung durch Contracting ist wirtschaftlich zu gestalten und kann Nutzern die Verwendung ökologischer Technologien erleichtern KWK schont Ressourcen und das Klima und kann wirtschaftlich gestaltet werden Folie 32

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Informationen kontaktieren Sie bitte: Folie 33