Hintergründe und Aktivitäten

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1 Callux, Praxistest Brennstoffzelle fürs Eigenheim Hintergründe und Aktivitäten Stand

2 Hintergründe Das Projekt wurde am 23. September 2008 im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur mit Beteiligung des damaligen Bundesministers Tiefensee und Vertretern der beteiligten Unternehmen gestartet. 2 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

3 Die Projektziele Vorbereitung der Markteinführung erdgasbetriebener Brennstoffzellen-Heizgeräte - Demonstration und Unterstützung der Weiterentwicklung der technischen Reife hin zu marktfähigen Produkten - Aufbau von Lieferketten durch verbindliche Bestellungen großer Stückzahlen - Steigerung der Bekanntheit in der Öffentlichkeit - Weiterentwicklung von Konzepten zur Einbindung in die Versorgungsstrukturen - Schulung / Weiterbildung der Marktpartner - Validierung der Anforderungen gegenüber Markt und Kunden - Förderung der Wertschöpfung in Deutschland 3 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

4 Die Callux-Projektpartner Energieversorgungsunternehmen: EnBW, E.ON, EWE ENERGIE, MVV Energie, VNG - installieren und betreiben bereits seit Jahren Brennstoffzellen-Heizgeräte, - können gemeinsam eine Installations- und Betriebserfahrung von fast 500 Anlagen aufweisen. 4 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

5 Die Callux-Projektpartner Hersteller: Baxi Innotech, Hexis, Vaillant - in Deutschland tätige Know-how-Träger in der Entwicklung von Brennstoffzellen-Heizgeräten - Technologie: PEM und SOFC (1 kw el ) - weisen mehrjährige Betriebserfahrung mit hunderten von Anlagen auf Projektkoordinator: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung - umfangreiche Erfahrungen in der Bearbeitung und Abwicklung von Förderprojekten 5 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

6 Die Projektstruktur callux Praxistest Begleitende Maßnahmen Modul EnBW Modul E.ON Modul EWE Modul MVV Energie Modul VNG EVU und Hersteller Für die Verbundprojekte Praxistest und Begleitende Maßnahmen bestehen jeweils eigene Organisationsstrukturen. 6 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

7 Der Praxistest - Der Praxistest findet vor allem in Privathaushalten in ausgewählten Regionen Deutschlands statt. - Die EVU erwerben, installieren und betreiben unabhängig voneinander die Brennstoffzellen-Heizgeräte. - Der Praxistest ist in drei Phasen aufgeteilt, die durch Assessments abgegrenzt sind. - Für den Praxistest liegen einheitliche Feld-Zielwerte vor, die für alle Hersteller identisch sind. 7 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

8 Beispielprojekte 8 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

9 Beispielprojekte Einfamilienhaus in Ötisheim (Baden-Württemberg) Kindertagesstätte in Oberderdingen (Baden-Württemberg) 9 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

10 Beispielprojekte 10 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

11 Beispielprojekte Einfamilienhaus in Mannheim (Baden-Württemberg) Einfamilienhaus in Müncheberg (Brandenburg) 11 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

12 Beispielprojekte 12 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

13 Beispielprojekte Einfamilienhaus in Westoverledingen (Niedersachsen) Einfamilienhaus in Oldenburg (Niedersachsen) 13 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

14 Beispielprojekte 14 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

15 Inhalte der Begleitenden Maßnahmen AP1: Marktpartner - Entwicklung eines Ausbildungsmoduls für die Qualifikation von Handwerkspartnern AP2: Marktforschung - Analyse von Anforderungsprofilen und Markteintrittsbarrieren AP3: Infrastruktur - Entwicklung einer standardisierten Kommunikationsschnittstelle für die Kommunikation von Brennstoffzellen-Heizgeräten mit Energiemanagementsystemen 15 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

16 Inhalte der Begleitenden Maßnahmen AP4: Kommunikation - gemeinsame übergeordnete Kommunikation der Konsortialpartner AP5: Wissenschaftliche Begleitung - Bearbeitung gemeinsamer wissenschaftlicher Fragestellungen, die die Durchführung und Auswertung des Praxistests betreffen AP6: Projektkoordination - Unterstützung der Konsortialpartner durch den Projektkoordinator ZSW 16 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

17 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP1 Marktpartner Informationsprogramm Brennstoffzellen-Heizgeräte 17 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

18 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP1 Marktpartner Informationsprogramm Brennstoffzellen-Heizgeräte 18 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

19 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP1 Marktpartner Informationsprogramm Brennstoffzellen-Heizgeräte 19 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

20 Ergebnisse aus den begleitenden Maßnahmen: AP2 Marktforschung Rahmenbedingungen des Heizungs- und Wärmemarktes Generelle Rahmenbedingungen Verknappung fossiler Brennstoffe Spürbare Folgen des Klimawandels Folge: Hohe Preisschwankungen für fossile Energien Heizungs- und Wärmemarkt Angebotsseite Entwicklung sparsamer Technologien, vorrangig in puncto Verbrauch Entwicklung von Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien Heizung als Teil eines Gesamtkonzeptes Politische, rechtliche Rahmenbedingungen Vorgaben zum Erreichen des Klimaschutzes Energiewende Nachfrageseite Steigende Nachfrage nach sparsamen Technologien in puncto Kosten 20 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

21 Ergebnisse aus den begleitenden Maßnahmen: AP2 Marktforschung Brennstoffzelle fürs Eigenheim erfüllt Anforderungen verschiedener Akteure Aus Sicht der Politik Besonders hohe Energieeffizienz durch gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme Möglichkeit zur Nutzung von erneuerbar erzeugtem Gas als Brennstoff Bedarfsgerechte Bereitstellung von Energie (Wärme und Strom) Aus Sicht des Kunden Weiterverwendung vorhandener und bewährter Infrastruktur Keine Komforteinbußen Einsparpotenzial durch Vergütung des erzeugten Stroms Beitrag zur Energiewende 21 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

22 Ergebnisse aus den begleitenden Maßnahmen: AP2 Marktforschung Erfahrungen mit Installation und Betrieb des BZH Die Anlage stimme voll und ganz zu stimme zu stimme eher zu stimme eher nicht zu stimme überhaupt nicht zu Top-2-Box Werte Low-2-Box Werte wurde von den Handwerkern schnell und unkompliziert eingebaut.* % - hat ein ansprechendes Design % 4% arbeitet leise % 11% ist einfach zu bedienen % 3% hat einen akzeptablen Platzbedarf % 8% arbeitet zuverlässig und störungsfrei % - 11%. * geringere Basis, da Statement nur an Befragte gestellt wurde, die in den Vorwellen noch nicht befragt wurden Befragung von Callux-Feldtestkunden im Mai 2015, Basis inkl. k.a.: n = 127; Basen exkl. k.a.: = 1/127/127/125/127/ Callux Praxistest Projektstand und Ergebnisse Angaben in %

23 Ergebnisse aus den begleitenden Maßnahmen: AP2 Marktforschung Anteil sehr zufriedener Nutzer bei etwa drei Viertel Pilotstudie n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Welle n = Top- 2- Box Middle- Box Bo#om- 2- Box Nun zu Ihren bisherigen Erfahrungen mit dem Brennstoffzellen-Heizgerät ganz allgemein. Wie zufrieden sind Sie mit dem Brennstoffzellen-Heizgerät? Befragung von Calux-Feldtestkunden zwischen Januar 2011 und Mai 2015, Angaben in % 23 Callux Praxistest Projektstand und Ergebnisse

24 Ergebnisse aus den begleitenden Maßnahmen: AP2 Marktforschung Fast alle Teilnehmer empfehlen BZH als System der Zukunft weiter. 9 von 10 der befragten Feldtestkunden halten das Brennstoffzellen-Heizgerät für umweltfreudlich. 8 von 10 der befragten Feldtestkunden halten die Anlage für effizienter als herkömliche Heizungen. 8 von 10 der befragten Feldtestkunden sagen, dass das Brennstoffzellen-Heizgerät einen Beitrag zur Energiewende in Deutschland leistet. 7 von 10 der befragten Feldtestkunden sagen, dass sie ihrem Freundes- und Bekanntenkreis öfter von ihrem BZH erzählen. 8 von 10 der befragten Feldtestkunden würden das Brennstoffzellen-Heizgerät anderen Menschen in der selben Wohnsituation empfehlen. 9 von 10 der befragten Feldtestkunden werden gerne an einem Folgetest mit einem Nachfolgegerät teilnehmen. Ausgewählte Ergebnisse der Befragung von 127 Callux-Feldtestkunden im Mai Callux Praxistest Projektstand und Ergebnisse

25 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP3 Infrastruktur Die Callux-Box: Zielsetzung - Die Callux-Box stellt die standardisierte Kommunikationsschnittstelle zur Brennstoffzelle dar und ermöglicht einen Fahrplanbetrieb. - Durch die Normierung und Standardisierung der Schnittstelle soll eine Vielzahl von unterschiedlichen Anlagentypen verschiedener Herstellern betrieben werden können. - Basis für die Entwicklung ist die Umsetzung der IEC (Communication networks and systems for power utility automation) - Durch das durchgängige Informationsmanagement sinken langfristig die Entwicklungskosten und potenzielle Fehlerquellen bei der Messwertübertragung verringern sich. 25 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

26 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP3 Infrastruktur Was kann die Callux-Box? - Die Callux-Box dient zur Aufnahme der Gebäudedaten (Erdgas-, Strom-, Wärmemengenzähler) und Gerätedaten (herstellerrelevante Daten) - Übertragung von Stör- und Fehlermeldungen - Die Steuerung des BZH durch die Vorgabe von Fahrplänen innerhalb eines virtuellen Kraftwerks / Netzlastmanagements - Verarbeitung unterschiedlicher Zugriffsszenarien für Hersteller, Betreiber und Service 26 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

27 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP3 Infrastruktur Schnittstellen und Anschlüsse der Callux-Box 27 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

28 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP3 Infrastruktur Funktionsweise der Callux-Box 28 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

29 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP4 Kommunikation Internetauftritt mit Projektdatenbank 29 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

30 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP4 Kommunikation Interaktive Projektkarte unter 30 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

31 Beispiele für die begleitenden Maßnahmen: AP4 Kommunikation Newsletter zu Themen rund um den Callux-Feldtest 31 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

32 Der Projektverlauf Praxistest Förderphase 1 Förderphase 2 Förderphase 3 Begleitende Maßnahmen Förderphase 1 Förderphase Installation und Betrieb von BZH Bearbeitung der Begleitenden Maßnahmen 32 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

33 Avisierte Brennstoffzellen-Heizgeräte (kumulierte Installationen) Bis 2014 wurden rund 500 Brennstoffzellen-Heizgeräte im Praxistest Callux installiert und werden zum Teil noch bis Ende 2015 weiterbetrieben. 33 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

34 Kostenentwicklung BZH (Mittelwerte über alle Hersteller) Kostenentwicklung Geräte [%] Kostenentwicklung Plan Kostenentwicklung Ist Gerätegeneration 1 Gerätegeneration 2 Gerätegeneration 3 à Im Laufe des Projektes konnten die Gerätekosten um etwa 60 % reduziert werden. 34 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

35 Kostenentwicklung Service/Ersatzteile (Mittelwerte über alle Hersteller) Kostenentwicklung Geräteservice [%] Kostenentwicklung Plan Kostenentwicklung Ist Gerätegeneration 1 Gerätegeneration 2 Gerätegeneration 3 à Im Laufe des Projektes konnten die Kosten für Geräteservice und Ersatzteile um etwa 90 % reduziert werden. 35 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

36 Kumulierte Betriebsdaten à Bis Mitte wurden über 4 Mio. Stunden Betriebserfahrung gesammelt und dabei fast 2,5 Mio. kwh Strom produziert. 36 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

37 Geräteservice Serviceeinsätze (Mittelwerte, alle Anlagen) Serviceeinsätze / 1000h Betrieb 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Gerätegeneration 1 Gerätegeneration 2 Gerätegeneration 3 Zeitraum 08/ /2012 à Die Anzahl der Serviceeinsätze zur Störungsbehebung wurden deutlich reduziert. Die Zuverlässigkeit der Hauptkomponenten Stack und Reformer konnte deutlich verbessert und die Anlagenverfügbarkeit auf bis zu > 97 % gesteigert werden. 37 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

38 Wirkungsgrade (CE-Prüfnorm) Wirkungsgrade (Mittelwerte, alle Hersteller) CE-Wirkungsgrad [%] Gerätegeneration 1 Gerätegeneration 2 Gerätegeneration 3 33,1 28,8 29,8 Motor-BHKW ~ 26 % Stirling-BHKW ~ 15 % 84,9 88,2 96, elektrisch gesamt bezogen auf unteren Heizwert, H u à Die Wirkungsgrade konnten sukzessive auf el. Wirkungsgrade > 33% und Gesamtwirkungsgrade > 96 % gesteigert werden. 38 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

39 Nutzungsgrade *) Nutzungsgrad Wirkungsgrad! Nutzungsgrade *) (alle Anlagen, Betrachtungszeitraum Feldtesteinsatz) à inkl. aller Einflüsse im Praxisbetrieb - Volllast-/Teillastbetrieb - Stromverbrauch Zusatzheizgerät und externe Heizkreisregelung - Schwankungen Vor-/ Rücklauftemperatur Nutzungsgrad gesamt [%] Gerätegeneration 1 Gerätegeneration 2 Gerätegeneration Nutzungsgrad elektrisch [%] *) bezogen auf unteren Heizwert H u Zeitraum 08/ /2012 à Die Nutzungsgrade der Anlagen wurden weiter verbessert und dabei elektrische Nutzungsgrade > 30 % und Gesamtnutzungsgrade > 95 % nachgewiesen. 39 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

40 CO 2 -Einsparpotentiale Prozentuale CO 2 -Einsparpotentiale *) CO2-Emissionen [%] > 30% Niedertemperaturkessel Brennwertkessel Brennstoffzellen-Heizgerät *) Berechnung nach Stromrestwertmethode à Die Brennstoffzellen-Heizgeräte setzen den Trend der CO 2 - Minderungen moderner Gastechniken fort. 40 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

41 Weitere qualitative Fortschritte Deutliche Reduktion von Geräteabmessungen und -gewicht (bis zu 50 %) Bestätigung niedrige Schadstoff- und Lärmemissionen Zunehmende Vereinfachung der Installation in die vorhandene Haustechnik Deutliche Reduzierung der Wartungseinsätze Erhöhung der jährlichen Betriebszeiten durch bedarfsgerechte Modulation Erhöhung der Stromkennzahl Stacklaufzeiten von ca h in den 2-jährigen Feldtests nachgewiesen Weitere Senkung der Stack-Degradationsraten auf bis zu < 0,2 % pro 1000 h 41 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

42 Die Projektfinanzierung 45 Mio. bzw. 52% 39 Mio. bzw. 52 % 36 Mio. bzw. 48 % 41Mio. bzw. 48 % Finanzierung durch Konsortialpartner Fördermittel Callux hat bei geplanter Umsetzung ein Gesamtvolumen von ca. 75 Millionen Euro, davon werden 39 Millionen Euro durch die Konsortialpartner finanziert. 42 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

43 Regionale Schwerpunkte Aktuelle Projekte unter: Die Häusergröße deutet an, wie viele Projekte an einem Ort umgesetzt werden. 43 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

44 Die Objektauswahl Brennstoffzellen-Heizgeräte fürs Eigenheim - Einsatz in Ein- und Mehrfamilienhäusern möglich, - ersetzen das bestehende Heizsystem, - arbeiten sehr energiesparend und mit niedrigen Emissionen figure: Voraussetzungen für den Betrieb - Mindestwärmebedarf des Gebäudes (Heizung, Warmwasser) - Anschluss an das Erdgasnetz und an die Stromversorgung 44 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

45 Brennstoffzellen-Heizgerät von Baxi Innotech: GAMMA PREMIO KWK-Teil Typ Niedertemperatur PEM-Brennstoffzelle (70 C) Leistung (el/th) 1) max. 1,0 kw el / 1,87 kw th Modulation ca % P eln Brennstoff Erdgas, Bioerdgas el. Wirkungsgrad (Hi) 34,1 % th. Wirkungsgrad KWK 62,0 % Gesamtwirkungsgrad 96,1 % (Leistungsmessung TÜV Rheinland) Integriertes Zusatzheizgerät Typ Brennwertgerät Leistung 3,5-20 kw Normnutzungsgrad 109 % (ηn bei 40/30 C) Gesamtgerät: Größe (mm), LxBxH 600 x 600 x 1515 Gewicht ca. 235 kg Gehäuse lackiert, vollgekapselt Erdgasdruck 20 / 25 mbar (EN 437) Elektrischer Anschluss 230 V / 50 Hz Betriebsart stromgeführt, wärmegeführt, Energiemanager geregelt, zentral gesteuert (virtuelles Kraftwerk) 1) Typ H-Gas 45 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

46 Brennstoffzellen-Heizgerät von Hexis: Galileo 1000 N KWK-Teil Typ Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) Leistung (el/th) 1,0 kwel / 1,8 kwth Modulation % Brennstoff Erdgas, Bioerdgas el. Wirkungsgrad (Hi) % Gesamtwirkungsgrad 95 % Integriertes Zusatzheizgerät Typ Brennwertgerät Leistung 4-20 kw Normnutzungsgrad 109 % (ηn bei 40/30 C) Gesamtgerät: Gesamtwirkungsgrad > 95 % (nach EN bei VL/RL 60/40 C) Größe (cm), BxTxH 62 x 58 x 164 Gewicht ca. 170 kg Gehäuse lackiert, vollgekapselt Erdgasdruck mbar (EN 437) Elektrischer Anschluss 230 V/ 50 Hz Betriebsart wärmegeführt, Energiemanager geregelt, Steuerung auch über Fernzugriff 46 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

47 Brennstoffzellen-Heizgerät von Vaillant: Typ Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) Leistung (el/th) max. 1,0 kwel / 2,0 kwth Einsatzbereich Einfamilienhaus Brennstoff Erdgas, Bioerdgas el. Wirkungsgrad (Hi) 31 % Gesamtwirkungsgrad KWK 87 % Gerätedaten Größe (mm), LxBxH 600 x 625 x 986 Gewicht ca. 150 kg Gehäuse lackiert, voll gekapselt Erdgasdruck mbar (EN 437) Elektrischer Anschluss 230 V/ 50 Hz Betriebsart wärmegeführt, Energiemanager geregelt, Steuerung auch über Fernzugriff Externes Zusatzheizgerät Typ Brennwertheizgerät Leistung je nach Bedarf konfigurierbar Normnutzungsgrad 109 % ( ηn bei 40/30 C) 47 Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten

48 Herzlichen Dank! Callux Praxistest Hintergründe und Aktivitäten