Herzlich willkommen! Kraft-Wärme-Kopplung BHKW. Grundlagen der BHKW-Planung und BHKW-Technik. Referent

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Lorenz Kerner
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2 Herzlich willkommen! Kraft-Wärme-Kopplung BHKW Grundlagen der BHKW-Planung und BHKW-Technik Referent Dipl.-Ing. (FH) Daniel Meixner Viessmann Anlagentechnik 2

3 Was fällt Ihnen bei diesen Bildern ein?

Der Gaspreis stieg im Jahr 2000-2006 stetig

4 Der Gaspreis stieg im Jahr stetig an und bewegt sich jetzt auf höchstem Niveau 4

5 Die Ölpreissteigerung - Verdopplung der Kosten seit dem Jahr

Schlagzeile der letzten Wochen Energiemanager: Energiewende treibt Strompreis um bis zu 30 Prozent Die Bosse der Energieriesen bereiten die Deutschen auf höhere Strompreise vor.

6 Schlagzeile der letzten Wochen Energiemanager: Energiewende treibt Strompreis um bis zu 30 Prozent Die Bosse der Energieriesen bereiten die Deutschen auf höhere Strompreise vor. Der Vorstandsvorsitzende des Energiekonzerns RWE, Peter Terium, sagte, die Energiewende gebe es nicht zum Nulltarif. Und Vattenfall-Europa-Chef Tuomo Hatakka betonte, sie werde den Strom um fast ein Drittel verteuern. Für den Atomausstieg müssen deutsche Stromverbraucher tief in die Tasche greifen (Quelle: Thinkstock by Getty-Images) 6

7 Sie ärgern sich über steigende Stromkosten? Sie ärgern sich über steigende Energiekosten?

Wie alt ist Ihre Heizungsanlage? 1.000.000 900.000 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.

8 Wie alt ist Ihre Heizungsanlage? Bestand von Gas- und Ölkesseln 3 Millionen Kessel älter als 20 Jahre 2 Millionen Kessel älter als 24 Jahre Gut 18 Millionen Heizkesseln in Deutschland, haben ein Durchschnittsalter von 14 Jahren! source: chimney sweeping statistics 8

9 Was können wir tun? Am Energiemarkt: Strompreis kann ich nicht ändern Gaspreis kann ich nicht ändern Ölpreis kann ich nicht ändern Zu Hause: 1. Stromverbrauch reduzieren z.b. durch moderner Geräte, Beleuchtung 2. Gasverbrauch reduzieren z.b. durch eine moderne Heizungsanlage 3. Energie nicht teuer einkaufen Anbieterauswahl 4... Was noch? 9

der eingesetzten Energie in Form von Wärme verloren Mit

10 Mit Kraftwärmekopplung (KWK) parallel Wärme und Strom erzeugen Bei üblicher Stromerzeugung in Kondensationskraftwerken geht ein großer Teil der eingesetzten Energie in Form von Wärme verloren Mit Kraft-Wärmekopplung (KWK) kann effizient Wärme und Strom dezentral erzeugt und vor Ort genutzt werden 10

11 TWh BHKW-Markt KWK-Stromerzeugung Quelle: Eurostat, 07/

12 BHKW-Markt KWK-Anteil an der Stromerzeugung % Quelle: Eurostat, 07/

Stirlingmotor Brennstoffzelle Gesamtwirkungsgrad: Ca.

13 Gesamtüberblick über Mikro-KWK Technologien KWK- Technologie Funktionsweise Interne Verbrennung Externe Verbrennung Chemische Wandlung Technologie Gasmotoren Dieselmotoren Dampfturbine Gasturbine Stirlingmotor PEMFC SOFC Verbrennungsmotor Stirlingmotor Brennstoffzelle Gesamtwirkungsgrad: Ca. 90 % > 95 % > 90 % Elektrischer Wirkungsgrad: < 40 % < 20 % > 30 % Teillastverhalten: Mittel Gut Gut Stand der Technologie: Bewährt Serienproduktion Feldtest Wartungsaufwand: Mittel - Hoch Niedrig Hoch 13

Kopplung von Kraft (Strom) und Wärme (Gasmotor) Erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades (> 90%) bei gleichzeitiger Nutzung der mechanischen und thermischen Energie sowie dezentraler Erzeugung Das

14 Kopplung von Kraft (Strom) und Wärme (Gasmotor) Erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades (> 90%) bei gleichzeitiger Nutzung der mechanischen und thermischen Energie sowie dezentraler Erzeugung Das Prinzip: Ein (gasbetriebener) Verbrennungsmotor treibt einen Generator zur Stromerzeugung an. Die Restwärme wird dem Kühlwasser und dem Abgas über Wärmetauscher entzogen und steht nutzbar dem Heizsystem zur Verfügung.

15 Kopplung von Kraft (Strom) und Wärme (Stirlingmotor) Der Stirlingmotor: Im Prinzip genial einfach... heißer Bereich Arbeitskolben Verdrängerkolben kalter Bereich Stromgenerator Planarfeder Funktionsweise (Animation) Seite

16 Viessmann Produktprogramm Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Leistungsbereiche und Viessmann Produkte Vitobloc kwel Vitotwin 300-W 1 kwel Vitobloc kwel Vitobloc kwel Vitobloc kwel Vitobloc kwel Mikro KWK Mini KWK KWK und BHKW 2kWel 2-50 kwel > 50 kwel 16 16

Sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis Überall dort, wo

Mehrfamilienhaus Nah- und Fernwärme Wohnsiedlungen Gewerbeparks

Schwimmbäder, Kurbetriebe Industrie, Handel und Gewerbe Produktion

17 Sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis Überall dort, wo möglichst lange ein Bedarf an Wärme besteht 1 2 Familien- / Mehrfamilienhaus Nah- und Fernwärme Wohnsiedlungen Gewerbeparks Kommunaler Bereich Krankenhäuser, Altenpflegeheime Schulzentren Schwimmbäder, Kurbetriebe Industrie, Handel und Gewerbe Produktion (Prozesswärme) und Galvanik Brauereien, Metzgereien Milchverarbeitung Gärtnereien, Autohäuser Hotels

18 Gesetzliche Rahmenbedingungen und deren Auswirkungen EE WärmeG EnEV 2009 KWK-Gesetz/ Mini-KWK EEG 2009 KfW Wohnimmobilien BAFA (MAP) - Nutzungspflicht erneuerbarer Energien im Neubau ab Energieeausweise werden Pflicht für Mietshäuser - Dämmung um 30% verschärft. - Schornsteinfeger überwachen Austauschpflicht - Höhere Vergütung, da der gesamt erzeugte Strom gefördert wird, nicht nur der eingespeiste Strom - Strom aus Biomasse: Vergütung steigt an - Biogas aus Landschaftsgrün wird gesondert gefördert - PV-Förderung sinkt um 8-9% pro Jahr Direktzuschüsse und günstige Kreditkonditionen - energieeffizientes Bauen - KfW 55 ( alt 40 ) - KfW 70 ( alt 60 ) - energieeffizientes Sanieren Investitionszuschüsse für - Solarthermie - Wärmepumpen - Biomasse - Brennwertkessel bei Kombination mit RES - Verstärkt im Neubau den Trend zu RES - Geringer Anschub der Modernisierungsrate durch die Ausweise und Überwachung der Austauschpflicht durch Schornsteinfeger - Trend zu kleineren Leistungen - Verbesserung der Markteintrittsbedingungen für Mini- KWK Anlagen -Wachstum im Bereich Biomethan, Biomasse- KWK und Biogas-Anlagen - Photovoltaik: Trotz Degression weiteres Wachstum durch sinkende Modulpreise Neubau: - Forcierung von Top- Standards Modernisierung: - Vergleichsweise geringer Anschubeffekt - Zunehmender RES- Einsatz auch i.d. Modernisierung 18

19 KWK-Gesetz: höhere Förderung durch neue Berechnung der zu fördernden Strommenge Zuschläge werden auf den gesamten erzeugten KWK-Strom ausgezahlt (bisher nur auf den in ein öffentliches Netz eingespeisten Strom) Neue Zuschlagshöhen und zeiten ab bis 50 kw el 5,41 ct/kwh, max. 10 Jahre Wahlweise Bh > kw el 4,- ct/kwh, max Vollbenutzungsstunden > kw el 2,4 ct/kwh, max Vollbenutzungsstunden >2 MW el 1,8 ct/kwh, max Vollbenutzungsstunden Weiterhin werden die Förderstufen geglättet : bei Anlagen über 50 kwel werden für die ersten 50 kwel 5,41 ct/kwh gezahlt Förderung nur hocheffizienter KWK-Anlagen gemäß EU-KWK-Richtlinie

20 Relevante Parameter für einen wirtschaftlichen Betrieb Einspeisevergütung, Bezugskosten für Gas u. Strom, Investitions- und Betriebskosten, Wärme-und Strombedarf (Laufzeiten), gesicherte Stromversorgung EVU Zähler Einspeisevergütung Zähler Strombezug Zähler Stromerzeugung Elektrische Verbraucher Erdgas Zähler Erdgasbezu g BHKW Wärme Wärme Verbraucher Investition / Investitionszuschüsse / Betriebskosten 20

21 Leistung Leistung Ermittlung des monatlichen Wärme- (Strom) Bedarfs aus Rechnungen Geordnete Jahresdauerlinie aus Mess- bzw. Abrechnungswerten Max. Leistung Jahresgang Wärmebedarf Jahr Sortiert nach Zeit Zeit 21

22 Leistung Geordnete Jahresdauerlinien Muster GJDL nach VDI % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Krankenhaus Hallenbad Fernwärme Wohnsiedlung Schule Verwaltung Zeit

23 Auslegung Laufzeiterhöhung durch bivalenten Betrieb mit zusätzlichem Spitzenlastkessel 100% Auslegungsleistung Heizkessel Thermische Auslegungsleistung BHKW 8760 h 23

24 Leistung Auslegung Beispiel 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % Objekt mit Q max = 400 kw th EM-50/81 EM-70/115 EM-140/ Bh 3000 Bh 1100 Bh 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Zeit 24

Vitobloc 200 Gasmotorisch betriebene BHKW - Bauteile und Anschlüsse 1. Gasmotor 2. Synchrongenerator 3. Abgasreinigungsanlage 4. Abgasvorschalldämpfer 5. Starteranlage (Batterien) 6.

25 Vitobloc 200 Gasmotorisch betriebene BHKW - Bauteile und Anschlüsse 1. Gasmotor 2. Synchrongenerator 3. Abgasreinigungsanlage 4. Abgasvorschalldämpfer 5. Starteranlage (Batterien) 6. Gasregelstrecke 7. Schmierölsystem mit Ölschauglas 8. Interner Kühlkreislauf (Plattenwärmetauscher) (9. Schalldämmhaube o. Abb) 10. Abluftventilator mit Lüfterbox 11. BHKW-Schaltschrank 12. Elastische Lagerung 25

26 Vitobloc 200 Gasmotorisch betriebene BHKW Beispiel hydraulische Einbindung Projektspezifische Planung i.d.r. erforderlich Einbindung über Pufferspeicher zur Vermeidung von taktendem Betrieb und zur Netzentkopplung des BHKW 26 26

Vitotwin Mikro-KWK mit Stirlingmotor und integriertem Spitzenlastkessel Alles aus einer Hand Alles perfekt aufeinander abgestimmt Pufferspeicher maximiert die Laufzeit des Stirlingmotors und damit

27 Vitotwin Mikro-KWK mit Stirlingmotor und integriertem Spitzenlastkessel Alles aus einer Hand Alles perfekt aufeinander abgestimmt Pufferspeicher maximiert die Laufzeit des Stirlingmotors und damit die Effizienz Höchste Zuverlässigkeit und Langlebigkeit Systemkomponenten 1 Vitotwin 300-W 2 Vitocell 340-M 3 Divicon Heizkreisverteilung 4 Funkfernbedienung 5 Vitocom 200 Stromanbindung 6 Zweirichtungszähler 7 Stromerzeugerzähler 8 Stromnetz im Haus 9 Öffentliches Netz 5

28 Vitotwin Mikro-KWK mit Stirlingmotor und integriertem Spitzenlastkessel 28

29 Vitobloc 200 Gasmotorisch betriebene BHKW 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, 30

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