Kraft Wärme Kopplung Technik, Anwendungen und Wirtschaftlichkeit

Transkript

1 Kraft Wärme Kopplung Technik, Anwendungen und Wirtschaftlichkeit Joachim Holzer Handwerkskammer der Pfalz Konventionelle Stromerzeugung Strom Beispiel Kraftwerk Bexbach Nutzbare Stromabgabe GWh/a Wirkungsgrad ca. 40% Primärenergie Wärme ca GW/a Wärme Zum Vergleich Gasversorgung der Stadt Kaiserslautern Statistischer Jahresbericht der Stadt KL ,5 GWh 1

2 Kraft Wärmekopplung im Vergleich mit getrennter Strom und Wärmerzeugung Kraft Wärme Kopplung Verlust Primärenergie Wärme Strom 2

3 Funktionsweise und Technik Grundprinzip: Primärenergie (z.b. Erdgas, Biogas, Kohle, Flüssiggas) wird in einem Prozess in Wärme und Kraft (Elektrizität) umgewandelt Zentrale KWK-Anlage: Dampfturbine- oder eine Gasturbine/GUD-Anlage mit Wärmenutzung z.b. Fernwärme Dezentrale KWK-Anlage: Motor treibt einen Generator an, welcher wiederum Elektrizität erzeugt Ausnahme Brennstoffzelle: elektrochemisches Prinzip Welche Bauformen von KWK-Anlagen gibt es: Zentrales Kraftwerk mit Wärmeauskopplung Gasturbine mit Abhitzekessel oder Gas- und Dampfkraftwerke Otto- oder Diesel-Motor (interne Verbrennung) Stirling-Motor (externe Verbrennung) Brennstoffzelle (elektrochemische Umwandlung) Techniken für den Hausgebrauch Ottomotoren Bernnstoffzellenheizung Stirlingmotoren 3

4 Funktionsweise und Technik Die wesentlichen Baugruppen einer KWK-Anlage sind: Motor, Generator, Heizungswärmetauscher, Abgaswärmetauscher, Abgasführung, Schalldämpfer, Umwälzpumpen, Steuereinheit Zusatzheizkessel Extern oder Intern (für eine bedarfsgerechte Bereitstellung der Wärme, da meist die KWK-Anlage auf die Grundlast im Objekt ausgelegt ist) Heizwasser-Pufferspeicher speichert die Wärme und stellt sie flexibel zur Verfügung oder Kombispeicher kann Trinkwasser und Heizwasser speichern Um lange Laufzeiten der KWK-Anlage zu gewährleisten: produzierte Wärme sollte sofort verbraucht oder gespeichert werden können kleine Bedarfsspitzen sollten aus einem Pufferspeicher heraus gedeckt werden können Es sollte sichergestellt sein, dass das Zusatzheizgerät nicht zu häufig angefordert wird Ein KWK-Anlage kann zumeist in die bestehende Heizungsanlage integriert werden Ein Stromspeicher kann in vielen Fällen wirtschaftlich sein Kombination mit PV möglich und sinnvoll Einbindung eines BHKW 4

5 Einsatz und Betrieb Sommer Photovoltaikanlage: erzeugt tagsüber Strom KWK-Anlage: läuft in den Morgen- und Abendstunden (Wärme wird in Pufferspeichern eingelagert, steht dadurch durchgehend zur Verfügung) Winter BHKW hat tagsüber eine längere Laufzeit, schaltet aber dennoch ab, wenn der PV-Ertrag zur Eigenstromdeckung ausreicht. In den Nachtstunden ist aufgrund eines nur geringen Strombedarfs kein wirtschaftlicher BHKW-Betrieb möglich. Über feste Sperrzeiten wird ein BHKW- Betrieb verhindert. Die meisten BHKWs arbeiten mit einer Leistungsmodulation, die sich am momentanen Strombedarf orientieren kann. Betriebsweise: Strombedarfsgeführt mit Wärmebedarfsdeckelung. Wirtschaftlicher Vorteil einer KWK Anlage 5

6 Wirtschaftlicher Vorteil einer KWK Anlage Der Wert des erzeugten Stromes je kwh (in Ct) bei Einspeisung... Eigenverbrauch KWK-Zuschlag 8 4 Einspeisevergütung 3,3 Vermiedene Netznutzungsentgelte (vnne) 1,1 vermiedener Strombezug (Netto, inkl. aller Umlagen) 27,0 Strompreis im Objekt (Netto) EEG-Umlage ,2 Gesamt 12,4 Ct/kWh 28,8 Ct/kWh Alle übrigen Erlöse bzw. Aufwendungen zum Betrieb der KWK-Anlage (bei allen Varianten gleich): Investitions- und Zinskosten Brennstoffkosten / Energiesteuererstattung Wartung- / Instandhaltungskosten Wirtschaftlichkeit 1. Wärme zu Heizzwecken (Spitzenlast, Redundanz, Pufferung/Laufzeiten) 2. Strom (Einspeisung/Spitzenlast, Last und Erzeugungsprofil) 3. Zuschläge für den erzeugten Strom (gemäß KWKG) eine Vergütung für den gelieferten Strom (EEX Baseload, stark fallend) eine Kompensationszahlung für vermiedene Netznutzungsentgelte Zuschlag nach KWK Gesetz 4. Steuerrückerstattung für eingesetzten Brennstoff (EnergieStG 53b/a) 6

7 Wirtschaftlichkeit durch Stromeigenverbrauch vor Einspeisung ins Netz Einspeisemodelle EFH - Eigenverbrauch Einspeisung nur Überschuss MFH - Volleinspeisung nachteilig, da geringere Einspeisevergütung als Stromablöse - Allgemeinstrom-Modell Ablösung der Kosten für Allgemeinstrom, Einspeisung Überschuss, einfach realisierbar - Betreiber-Modell Lieferung an die Mieter, vertraglich kompliziert, da bei Wechsel Netzzugang gewährt werden muss Fitnessstudios, Gesundheits- und Therapiezentren - Eigenverbrauch Hotel - Eigenverbrauch Pflege- und Seniorenwohnheime - Eigenverbrauch Kindergärten, Schulen und Sporthallen - Eigenverbrauch Verwaltungsgebäude - Eigenverbrauch Fördermöglichkeiten und Rahmenbedingungen Gesetzliche Rahmenbedingungen: Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) Energiesteuergesetz (EnergieStG) Stromsteuergesetz (StromStG) Energieeinsparverordnung (EnEV) Förderinstrumente: Mini-KWK-Förderrichtlinie KfW-Förderprogramm (Erneuerbare Energien, 270/271) Förderprogramm von Bundesländern und Kommunen Förderprogramme einzelner Energieversorgern Förderprogramme von Gas- und Stromnetzbetreibern 7

8 Bafa: Förderung von Mini KWK Anlagen Neue Förderrichtlinien vom 15. Dezember 2014 Basisförderung je installiertem Kilowatt elektrisch Bonusförderung (Besonders energieeffiziente Mini-KWK-Anlagen) Liste der förderfähigen Mini-KWK-Anlagen Weitere Fördervoraussetzungen Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Referat 512 Mini-KWK Frankfurter Straße Eschborn Telefon: Telefax: Rahmenbedingungen zur Förderung 8

9 BTZ am Standort Kaiserslautern Bebaute Fläche: Nutzfläche: Umbauter Raum: Nutzung Größe des Grundstücks: Parkplatz 150 Stellplätze: qm qm cbm 25 Werkstätten 3 EDV-Räume 5 Seminarräume Büroräume + Mensa qm qm BHKW Daten 9

10 Einbindung des BHKW 2 Kessel im Wechsel bzw. parallel für Lastspitzen BHKW in Rücklaufanhebung (Puffer zur Glättung) Verteilerschiene Auslegung des BHKW Gasverbrauch , , ,00 in kwh 8000, , , ,00 0, Volllasttage für das BHKW tgl. Gasverbrauch max. Leistung BHKW tgl. Gasverbrauch 10

11 Gas und Strombezug Energieverbrauch und Kosten Gas ,- Strom , kwh kwh , kwh , , ,- Wärme , kwh Netzeinspeisung kwh 4.000,- Einspeisevergütung + Energiesteuererstattung + KWK-Zuschlag Strom Mit Gesamtwert: , kwh 11

12 Danke für die Aufmerksamkeit Literatur und Quellennachweis KWK Leitfaden für Energieberater Die stromerzeugende Heizung Leitfaden zur Anmeldung und steuerlichen Behandlung von Mikro BHKWs bis zu 5kW Fragen? 12