Brennstoffzellen für die Gebäudeenergieversorgung Vom Praxistest zum Markteintritt
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- Cathrin Vogt
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2 Brennstoffzellen für die Gebäudeenergieversorgung Vom Praxistest zum Markteintritt Dr. Doris Wittneben MVV Energie Mannheim
3 Aktuelle Aktionärsstruktur und Kennzahlen der MVV Energie AG Stadt Mannheim (mittelbar) 50,1% EnBW 22,5% RheinEnergie 16,3% 4,8% 6,3% GDF SUEZ Streubesitz: davon 1,9% institutionelle Investoren und 2,9% Privataktionäre Kurs: 24,45 Dividende: 0,90 Streubesitz: 74 Mio Euro Seite 2
4 Stadtwerke und wichtige Standorte des MVV Energie Konzerns Erneuerbare Energien Windenergie 1 Plauerhagen 2 Massenhausen 3 Kirchberg 4 Dirlammen 5 Güsten 6 Bergheim 7 Jülicher Börde Wirfus 9 Holdenstedt- 10 Rabenau 11 Rastenberg I+II Bornstedt 12 Hungerberg Biomethan 1 Klein Wanzleben 2 Kroppenstedt Stadtwerke Fernwärmeversorgungsstandorte 1 Berlin 2 Korbach 3 Gersthofen 4 8 Biomassekraftwerke Abfallverwertung Mannheim Mannheim Königs Wusterhausen TREA Leuna Offenbach Wicker 34 Plymouth 1 4 Ridham Dock Seite 3 1 in Bau
5 Herausforderungen Energiewende Paradigmenwechsel in der Energieversorgung Leitsystem Zentrale Erzeugung Leitsystem Dezentrale Erzeugung Zentrale Energieerzeugung Passive Rolle des Kunden Dezentrale Energieerzeugung Interaktion zwischen Erzeugern und Verbrauchern Das Intelligente Energiesystem verknüpft alle Elemente zu einem Internet der Energie Seite 4
6 Neue Technologien ermöglichen die Einbindung dezentraler Anlagen in den Energiemarkt Großkraftwerke Netzleitstellen Energiemanagement-Plattformen Photovoltaik Mikro BHKW Fehlender Link Dezentrales Energiemanagement Wärmepumpe Elektroauto Speicher Umspannwerke Ortsnetzstationen Geräte Seite 5
7 MVV Energie Innovations- und Zukunftsthemen Dezentrale Energieversorgung E-Energy Modellstadt Mannheim Callux Praxistest Brennstoffzelle für s Eigenheim Spitzencluster Elektromobilität Süd-West Future Fleet, Smart grid integration Speichertechnologien Strombank Seite 6
8 Wer verbraucht in Deutschland die meiste Energie? Hohes Einsparpotenzial im Gebäudebereich 2 Mio. Heizungen älter als 23 Jahre 12 % der Heizkessel auf modernem Standard 3 %/a Sanierungsquote im Gebäudebestand Bild: Seite 7
9 Brennstoffzellen - die Technik Effizienz in der Gebäudeenergieversorgung Geräteinterne Erzeugung von wasserstoffreichem Prozessgas. Umsetzung zu Strom, Wärme und Wasser. Effizienzgewinn im Vergleich zur ungekoppelten Erzeugung. Option erneuerbar Brennstoff Erdgas Betrieb mit Bioerdgas oder synthetischem Gas aus Erneuerbaren Energien möglich. Option steuerbar Einbindung in virtuelle Kraftwerke technisch möglich Seite 8
10 Die Callux-Projektpartner EVU: EnBW, E.ON, EWE, MVV Energie, VNG Hersteller: Baxi Innotech, Hexis, Vaillant Projektkoordinator: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Laufzeit:
11 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 Weiterentwicklung von Konzepten zur Einbindung in die Versorgungsstrukturen Schulung / Weiterbildung der Marktpartner Validierung der Anforderungen gegenüber Markt und Kunden Förderung der Wertschöpfung in Deutschland Steigerung der Bekanntheit in der Öffentlichkeit 10
12 Regionale Schwerpunkte 2014: Knapp unter 500 installierte Brennstoffzellen- Heizgeräte in Callux Deutschlandweit über 1000 installierte Brennstoffzellen
13 MVV Energie Erfahrung durch Praxistests mit 26 Brennstoffzellen Seite 12
14 Brennstoffzellen-Heizgerät von Hexis Galileo 1000 N KWK-Teil Typ Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) Leistung (el/th) 1,0 kwel / 2,0 kwth Modulation % Brennstoff Erdgas, Bioerdgas el. Wirkungsgrad (Hu) 32 % Gesamtwirkungsgrad 96 % 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 (mm), LxBxH 620 x 580 x 1640 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 13
15 Aufbau eines Brennstoffzellenheizgeräts Seite 14
16 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 (Hu) 30 % Gesamtwirkungsgrad KWK % 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) Geräteklasse 1 15
17 Brennstoffzellenheizgeräte im MVV Praxistest Einsatzmöglichkeiten Ein- und Zweifamilienhäuser mit Gasanschluss Vorwiegend Bestandsbau Ersatz von Niedertemperatur- oder Brennwertkessel Ölumsteller Einbau Einmalig: Integration in häusliches Stromversorgungssystem erforderlich 2014: Vergleichbarer Aufwand wie Brennwertgerät Installation und Service Geschulte Handwerker des Gas- und Elektrofachs 16
18 Typisches Betriebsprofil im Praxistest Brennstoffzellenheizung Laufzeit in Stunden Laufzeit BZM Laufzeit ZHG Gesamtnutzungsgrad System 80 Dr. Doris Wittneben MVV Energie Customer Experience und Innovation Nutzunsgrad in % Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember 0 17 Dr. Doris Wittneben Customer Experience und Innovation
19 Callux-Box: Schnittstelle für die Energieversorgung mit KWK Standardisierte Schnittstelle entwickelt Option Betrieb einer Vielzahl von unterschiedlichen Anlagentypen Ermöglicht Fahrplanbetrieb 18
20 Nutzungsgrade der Deutschland Flotte *) Nutzungsgrad Wirkungsgrad! Nutzungsgrade *) (alle Anlagen, Betrachtungszeitraum Feldtesteinsatz) 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 Die Nutzungsgrade der Anlagen wurden zwischen 2008 uns 2012 deutlich verbessert und dabei elektrische Nutzungsgrade > 30 % und Gesamtnutzungsgrade > 95 % nachgewiesen. 19
21 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 20
22 Ansprüche der Kunden und der Politik an Brennstoffzellen 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 zu einer nachhaltigen Energieversorgung 21
23 Marktforschung Ergebnisse Anteil sehr zufriedener Nutzer ist von 2009 bis 2013 auf drei Viertel angestiegen Pilotstudie n = Welle n = Welle n = Welle n = !! #! #!! # Nun zu Ihren bisherigen Erfahrungen mit dem Brennstoffzellen-Heizgerät ganz allgemein. Wie zufrieden sind Sie mit dem Brennstoffzellen-Heizgerät? Befragung von Callux-Feldtestkunden zwischen Januar 2011 und Mai 2012, Angaben in % 22
24 Vom Praxistest zum Markteintritt Brennstoffzellen-Heizung Im Markt Hexis (Viessmann) Buderus Vaillant Praxistestanlage Vollständige Wärmeversorgung und überwiegende Stromversorgung des Gebäudes dezentrales Grundlastkraftwerk Im Markt Viessmann Vaillant Seite 23
25 Brennstoffzellen- Generatoren im Markt Brennstoffzellen-Generator als Beistellgerät Im Markt CFC Blue gen Vollständige Wärmeversorgung in Kombination mit bestehendem Gaskessel und nahezu vollständige Stromversorgung des Gebäudes Im Markt Elcore Seite 24
26 Zukunftsthema Brennstoffzellen im Regelenergiepool Betriebsführung durch externe Leitstelle Preissignal durch Day-Ahead-Markt (EEX-Preise an der Strombörse) Strompreis an Börse günstig Anlage herunterfahren Strompreis an Börse teuer maximal viel Strom durch Brennstoffzelle Ziel: Steigerung der Erlöse durch marktorientierten Fahrplan Erste Ergebnisse: Dynamische Brennstoffzellen fahren den Fahrplan gut ab. 25
27 Projektteam Callux und Mikro-KWK Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit MVV-Projektteam Callux Dr. Doris Wittneben MVV Energie Customer Experience und Innovation Tel:
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