Dipl. Ing (FH) Andreas Bodensteiner. Grundlagen der Wirtschaftlichkeit und Technik moderner BHKW

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1 Dipl. Ing (FH) Andreas Bodensteiner Grundlagen der Wirtschaftlichkeit und Technik moderner BHKW

2 INHALT 1. Kraft-Wärme-Kopplung Ein Standbein der Energieerzeugung Ist-Situation der Energieversorgung BHKW das Prinzip die Technik 2. Auslegung und Planung von BHKW Anwendungsgebiete und Einsatzbereiche Dimensionierung, Grundlagen und Datenerfassung Aufstellung und Einbindung 3. Wirtschaftlichkeit von BHKW KWK & EEG Fördermöglichkeiten BHKW zur Einhaltung gesetzl. Anforderungen KW Energie GmbH & Co. KG 2

3 Kraft-Wärme-Kopplung Ein Standbein der Energieerzeugung

4 Energieversorgung Deutschland Ist Situation KW Energie GmbH & Co. KG 4

5 KWK Anteil in Deutschland aktuell Was ist das Ziel? Ziel des Gesetzgebers ist ein KWK-Anteil von 25% bis 2020 KW Energie GmbH & Co. KG 5

6 Was ist Kraft-Wärme-Kopplung? Gleichzeitige Erzeugung von Strom (Kraft) & Wärme in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) KW Energie GmbH & Co. KG 6

7 Warum Kraft-Wärme-Kopplung? Gleichzeitige Erzeugung von Strom (Kraft) & Wärme in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) Verbrauchernahe Erzeugung des Stroms (Eigenverbrauch / Einspeisung) Entlastung der Stromnetze Nutzung der Wärme im Objekt oder dezentral über Nah- und Fernwärmenetze Günstige Regelenergie / Anpassung an fluktuierende Erneuerbare Energien Höchstmögliche Primärenergieausnutzung Klima und Ressourcenschonung Verbesserung der Gebäudeenergiebilanz (Energieausweis) Reduzierung der Energiekosten durch Eigennutzung von Strom und Wärme KW Energie GmbH & Co. KG 7

8 BHKW im Vergleich zu verschiedenen Versorgungsszenarien Quelle: BHKW Forum e.v / BHK Systeme GmbH KW Energie GmbH & Co. KG 8

9 kwel <1 kwel Höchster Marktanteil bei gasbetriebenen BHKW-Anlagen ausgereifte und bewährte Technik wartungsarm KW Energie GmbH & Co. KG 9

10 Verbrennungsmotor Stirlingmotor Brennstoffzelle KW Energie GmbH & Co. KG 10

11 smartblock 7,5 smartblock 16 smartblock 22 smartblock 33 smartblock bis kwh/a bis kwh/a bis kwh/a bis kwh/a bis kwh/a KW Energie GmbH & Co. KG 11

12 Das Funktionsprinzip - BHKW KW Energie GmbH & Co. KG 12

13 BHKW-Aufbau: Ansicht linke Seite 1. Abdeckung Gasmischermodul 2. Schalldämmhaube 3. Luftfilter 4. Gemischleitung 5. Motor 6. Generator 7. Grundrahmen 8. Motorölfilter KW Energie GmbH & Co. KG 13

14 BHKW-Aufbau: Ansicht rechte Seite 1. Hauptschalter 2. Abgaswärmetauschermodul 3. Verschlussdeckel Ausgleichsbehälter 4. Ablasshahn 5. Ölsystemmodul 6. Anlasser 7. Plattenwärmetauscher (Systemtrennung) 8. Leistungsschaltschrank KW Energie GmbH & Co. KG 14

15 Auslegung und Planung von BHKW

16 Anwendungsgebiete & Einsatzbereiche Wohnungsbau Gewerbe, Industrie Hotel, Wellness Pflegeheime, Kliniken Schulen, Schwimmbäder, Wohnheime Landwirtschaft, Gärtnereien Alpine Schutzhütten KW Energie GmbH & Co. KG 16

17 Jahresdauerlinien /Jahreslastprofile (thermisch) Tageslastprofil KW Energie GmbH & Co. KG 17

18 Dimensionierung Auslegung nach Wärme- und Strombedarf (KWKG) Auslegung nach Grundlast (WW-Bereitung und Übergangszeit) Ziel ist hoher Anteil von Eigenstromnutzung Unterdimensionierung statt Überdimensionierung SPITZEN- LAST B H K W KW Energie GmbH & Co. KG 18

19 Dimensionierung Auslegung von BHKW sind projektspezifisch zu erstellen auf Basis fundierter Datenerhebung Planungsfragebogen Abhängig von Objekteigenschaften, Nutzungsverhalten, WW-Anteil, Kälteerzeugung, Erfordert exakte Betrachtung mit spezifischen Tool s ggf. notwendige Netzersatzfunktion nicht relevant für die Grundauslegung Faustformeln für eine erste grobe Abschätzung sind kritisch zu betrachten Fehlerpotential für Falschaussagen ist zu groß KW Energie GmbH & Co. KG 19

20 BHKW-Optimierung Optimierung der Eigenstromnutzung durch BHKW-Modulation (50-100%) unter Beachtung der spez. Wartungskosten und des Wirkungsgradverlustes Auslegung eines sinnvollen Pufferspeichervolumens (Mindestanforderungen beachten) Alternative Nutzung der Wärme in der Kälteerzeugung (Ab-/Adsorption) Strom-Direktverkauf (ACHTUNG: EEG- Umlagepflicht, Stromsteuerrecht, ) KW Energie GmbH & Co. KG 20

21 Aufstellung, und Einbindung von BHKW Heizraumzugänglichkeit (Einbringung, Öffnungen) Aufstellfläche, Tragfähigkeit Flächenbedarf (Wartungs- und Servicezugänglichkeit) Zuluft-Versorgung (Verbrennungsluft-& ggf. Kühlluftbedarf) Hydraulische, elektrische, kraftstoffseitige und abgasseitige Einbindung möglichst einfach gestalten Hydraulischer Abgleich auf der Verbraucherseite Abgassystem mit BHKW-Eignung / Kondensatabführung Notkühler bei netzersatzfähigen Anlagen Normen und Richtlinien bei der elektrischen Einbindung Externer Schallschutz bei Großmodulen KW Energie GmbH & Co. KG 21

22 Überschusseinspeisung (KWK-Anlage) KW Energie GmbH & Co. KG 22

23 Einspeisungsvarianten im Vergleich KW Energie GmbH & Co. KG 23

24 Überschusseinspeisung von BHKW und PV Eigenverbrauchsregelung und Abrechnung von BHKW und PV an einem Stromanschluss PV und BHKW zusammen sind grundsätzlich möglich Rechtsanspruch auf phasensaldierende Stromzähler Stand-By-Verbrauch grundsätzlich unbeachtlich bei PV < 30 kw BHKW < 50 kw Quelle: BHKW Forum e.v KW Energie GmbH & Co. KG 24

25 Wirtschaftlichkeit von BHKW

26 Ziel des Gesetzgebers ist ein KWK-Anteil von 25% bis 2020 Betrieb von KWK Anlagen (BHKW) ist gesetzlich geregelt Nach KWK-Gesetz (Novelle 2012 seit in Kraft) Nach EEG (Novelle 2012 seit in Kraft) Anschluss-, Abnahme- und Vergütungspflicht Anschlusspflicht Vorrangige Abnahmepflicht Vergütungsregelung Förderinstrumente über umlagefinanzierte Systeme Förderung über KWK-Zuschlag auf den erzeugten Strom (KWKG) Einspeisevergütung für BHKW nach EEG (Positivliste) KW Energie GmbH & Co. KG 26

27 Fördermöglichkeiten / Einspeisegesetze KWK Gesetz (19.Juli 2012) EEG 2012 Mini-KWK Zuschuss für Anlagen bis 20 kwel (BAFA) Diverse Landesprogramme mit Investitionszuschüssen zu BHKW (NRW, Sachsen, BaWü) Investitionszuschüsse diverser Flüssiggasanbieter beim Kauf eines BHKW indirekte Förderung durch KfW-Programme (Einstufung zum KfW-Effizienzhaus bei Einsatz eines BHKW da niedriger Primärenergiefaktor)! Bestmögliche Konditionen und Förderbedingungen für KWK-Anlagen! KW Energie GmbH & Co. KG 27

28 KWK-Gesetz 2012 Vergütung des ins Netz eingespeisten Stroms mit: KWK-Zuschlag Anlagen < 50 kw 5,41 Ct/KWh KWK-Zuschlag Anlagen 50 < 250kW 4,00 Ct/KWh KWK-Zuschlag Anlagen > 250 kw 2,40 Ct/KWh Entgelt für die vermiedene Netznutzung 0,50 Ct/kWh (regional: 0,02 2,x ct/kwh) Strompreis der Strombörse EXX 3,99 Ct/kWh (variabel) KW Energie GmbH & Co. KG 28

29 KWK-Gesetz 2012 KWK-Zuschlag Maximal geförderte Betriebsjahre Maximal geförderte Vollbenutzungsstundenzahl Brennstoffzelle (Inbetriebnahme ab dem bis ) 5,41 Cent/kWh 10 Jahre KWK-Anlagen bis 50 kw (Inbetriebnahme ab dem bis ) 5,41 Cent/kWh 10 Jahre KWK-Anlagen 50 kw bis 250 kw (Inbetriebnahme ab dem bis ) 4,0 Cent/kWh Stunden KWK-Anlagen 250 kw bis 2 MW (Inbetriebnahme ab dem bis ) KWK-Anlagen größer 2 MW (Inbetriebnahme ab dem bis ) 2,4 Cent/kWh Stunden 1,8 Cent/kWh Stunden KW Energie GmbH & Co. KG 29

30 EEG-Gesetz (Novelle 2012) EEG-Vergütung für ins Netz eingespeisten Strom Konstante Vergütungssätze über 20 Jahre + Rumpfjahr EEG-Vergütung auch für Anlagen die bilanzielles Bio(erd)gas aus dem Gasnetz beziehen Die Fördersätze sind dabei abhängig von Anlagengröße, Einsatzstoffe, Gasaufbereitung Gasanbieter gibt Auskunft über die Fördersätze ins Abhängigkeit des Produkts Umweltgutachten ist erforderlich und vergütungsrelevant KW Energie GmbH & Co. KG 30

31 EEG-Gesetz (Novelle 2012) Die Maximale EEG-Vergütung liegt deutlich über den Einspeisesätzen von KWK-Anlagen!! geringere Wirtschaftlichkeit als KWK-Anlagen bei hoher Eigenstromnutzung Alternative bei Objekten mit geringem Strombedarf oder Vorbehalten gegenüber Stromnutzung im Objekt KW Energie GmbH & Co. KG 31

32 Mini-KWK Zuschuss der BAFA Förderstaffel von bis für BHKW bis 20 kwel Beispiel: 1,0 kw ,5 kw kw Sehr hohe Anforderungen und viel Bürokratie 7 Jahre Monitoring Wärmemengenzähler Hydraulischer Abgleich und Hocheffizienzpumpen Pufferspeichermindestvorgabe (70 L/kWth) KW Energie GmbH & Co. KG 32

33 KfW- Förderprogramme im Wohnungsbau KfW-Förderung für Unternehmen KfW-Energieeffizienzprogramm: Programm 242, 243, 244 (ab 1,4%) KfW- Umweltprogramm: Programm 240, 241 (ab 1,2%) KfW-Finanzierungsinitiative Energiewende: Programm 291 KfW-Förderung für Kommunen Sozial Investieren Energet. Gebaudesanierung: Programm 157 Energieeffizient Sanieren Energet. Stadtsanierung: Programm 219 (ab 1,0%) Energieeffizient Sanieren - Kommunen: Programm 218 (ab 0,1%) KW Energie GmbH & Co. KG 33

34 KfW- Förderprogramme im Wohnungsbau Die Auswahl der Art der Wärmeerzeugung entscheidet unter anderem die Programmeinstufung Allein durch die Auswahl eines BHKW als Wärmeerzeuger, wird in der Regel die Einstufung zum KfW-Effizienzhaus um eine Stufe verbessert EnEV Energieeinsparverordnung EnEv schreibt die Nutzung eines effizienten Heizsystems vor. Primärenergiefaktor BHKW: 0,3-0,7 (Gaskessel: 1,1) KW Energie GmbH & Co. KG 34

35 EEWärmeG Erneuerbare Energien Wärmegesetz Vorschrift zu anteiligen Nutzung von erneuerbaren Energien bei Neubauten Möglichkeit der Erfüllung durch effiziente Ersatzmaßnahme wie z.b.: BHKW Dies gilt als erfüllt, wenn der Energiebedarf zu mind. 50% unmittelbar aus KWK-Anlagen gedeckt wird KW Energie GmbH & Co. KG 35

36 Wirtschaftlichkeit von BHKW Einnahmen und Einsparungen + Vermiedener Stromeinkauf Kosten - Abschreibung von Investition und Kapitalkosten + KWK-Zuschlag für erzeugten Strom - Brennstoffeinkauf + Vergütung von eingespeistem Strom (vnne und KWK-Index) - Wartung + Einsparung durch höhere Effizienz - Rückstellung für Reparaturen + Energiesteuererstattung für Brennstoff + Förderung (Impulsprogramm, KfW) KW Energie GmbH & Co. KG 36

38 Wirtschaftlichkeit von BHKW Investitionskosten BHKW + Peripherie Quelle: ASUE KW Energie GmbH & Co. KG 38

40 Wirtschaftlichkeit von BHKW Instandhaltungskosten BHKW Quelle: ASUE KW Energie GmbH & Co. KG 40

41 Wirtschaftlichkeit von BHKW Projektspezifische Auslegung mit fundierter Datenerhebung mittels Planungsfragebogen als Basis für eine aussagekräftige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Erfordert exakte Betrachtung mit spezifischen Planungs-Tool s und Berechnungsprogrammen Vergleichbarkeit mit andern Leistungsklassen und BHKW- Fabrikaten KW Energie GmbH & Co. KG 41

42 Wirtschaftlichkeit von BHKW Projektspezifische Auslegung mit fundierter Datenerhebung mittels Planungsfragebogen als Basis für eine aussagekräftige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Erfordert exakte Betrachtung mit spezifischen Planungs-Tool s und Berechnungsprogrammen Vergleichbarkeit mit andern Leistungsklassen und BHKW- Fabrikaten Das BHKW Die Strompreisbremse KW Energie GmbH & Co. KG 42

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! KW Energie GmbH & Co. KG Neumarkter Str Freystadt T +49 (0) 9179/ F +49 (0) 9179/ M info@kwenergie.de W

44 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! KW Energie GmbH & Co. KG Neumarkter Str Freystadt T +49 (0) 9179/ F +49 (0) 9179/ M info@kwenergie.de W