Moderne Wärmeerzeugung umweltfreundlich und effizient. Verfügbare Technologien und Auswahlkriterien

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Samuel Beck
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1 Esslinger Energie-Gespräche Verfügbare Technologien und Auswahlkriterien

2 Verfügbare Technologien und Auswahlkriterien Kinet: Kompetenz für nachhaltige Energietechnik. Hintergrund: So kann es nicht weitergehen. Handlungsmöglichkeiten: Einflussnahme ist möglich. Optionen: Es gibt nicht nur einen Weg. Konkret: Beheizung von Wohnräumen Beispiel: Solarthermie

3 kinet: Was ist das? kinet -Nachhaltigkeit in der Energietechnik Eine Entwicklung wird als nachhaltig bezeichnet, wenn sie "den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen". Im Bereich der Energienutzung ist es für die Zukunftssicherung der Weltbevölkerung existenziell notwendig, das Prinzip der Nachhaltigkeit mehr und mehr umzusetzen. kinet bildet mit seinen Mitgliedern ein Netzwerk, das dieses Prinzip fallweise und als Gesamtkonzept umsetzt.

4 Hintergrund Es kann nicht so weitergehen

5 Hintergrund: Struktur des Energieverbrauches Quelle: BMU

7 Hintergrund: Weltweite Krisen

8 Hintergrund: Energie und Wohlstand Quelle: Kugler, Phlippen: Energietechnik

9 Hintergrund: Rohölpreise

10 Hintergrund: Rohölpreise Quelle: tecson.de

11 Hintergrund: Heizölpreise Quelle: tecson.de

12 Handlungsmöglichkeiten Einflussnahme ist möglich

13 Möglichkeiten: Energie und Wohlstand Quelle: BINE

14 Möglichkeiten: Entwicklung des Energieverbrauchs Zeitliche Entwicklung der Energiebereitstellung STROMERZEUGUNG SUMME NACH SPARTEN Stromerzeugung aus: Wasserkraft Windenergie Biomasse Fotovoltaik [GWh/a] Quelle: BMU

15 Energieflussdiagramm: Eingriffsmöglichkeiten Verluste bei der Energieumwandlung reduzieren: Wirkungsgradsteigerung Effizientere Einsatzstrategien Primärenergieeinsatz Liter Heizöl pro Stunde Erneuerbare Energien ausbauen: Solarenergie Windkraft Biomasse Kraft-Wärme-Kopplung Verluste beim Verbraucher reduzieren: Liter Heizöl pro Stunde Passivhaustechnologie Energieeffizientere Haushaltsgeräte Energiesparlampen Standby-Leistung minimieren Energiesparenderes Benutzerverhalten: Öffentliche Verkehrsmittel Kontrollierte Wohnungslüftung Verkehr

16 Möglichkeiten: Energieeinsparung Energieeinsparung Stand-By Stromverbrauch: Zur Versorgung von Stand-By Schaltungen werden in Deutschland zwei (von 17) Kernkraftwerke betrieben. Wärmedämmung: Für Raumheizwärme werden in Deutschland ca. 25 % der Primärenergie eingesetzt.

17 Möglichkeiten: Energieeinsparung Quelle: TU München

18 Möglichkeiten: Energieeffizienz Energieeffizienz Haushaltsgeräte: Moderne Kühlschränke benötigen 50 % weniger Energie, als vor 20 Jahren. Kraft-Wärme-Kopplung: Durch gemeinsame Erzeugung von Strom und Wärme sind Energienutzungsgrade von % möglich.

19 Möglichkeiten: Energieeffizienz 5,2 t CO 2 /a 7,9 t CO 2 /a Brennstoffenergie 18,8 MWh/a Brennstoffenergie 24,8 MWh/a 18,8 MWh Erdgas PEMFC 5 kw th 3 kw el 9,8 MWh Erdgas Brennwertkessel 15,0 MWh Kohle konvent. KW 53 % 32 % 102 % 40 % 10,0 MWh 6,0 MWh Wärmeenergie elektr. Energie 2,8 MWh Verluste 10,0 MWh Wärmeenergie 6,0 MWh elektr. Energie 9,0 MWh Verluste Nutzungsgrad 85% Nutzungsgrad 64%

20 Möglichkeiten: Erneuerbare Energien Erneuerbare Energien Photovoltaik: Durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) ist die Vergütung von Strom aus Photovoltaik-Anlagen so hoch, dass sich deren Einbau wirtschaftlich lohnt. Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung sind technisch ausgereift. Holz (Stückholz, Pellets, Holz-Hackschnitzel) bietet die Möglichkeit, Sonnenenergie im Winter zu nutzen. Wärmepumpen nutzen Energie besonders effektiv.

21 Möglichkeiten: Erneuerbare Energien Quelle: Energie&Management

22 Optionen Es gibt nicht nur einen Weg Konventionell: Öl, Gas, elektrisch direkt, Elektrospeicher Konventionell innovativ: Wärmepumpe, Kraft-Wärme-Kopplung Erneuerbar monovalent: Stückholzkessel, Pelletskessel Erneuerbar additiv: Solar, Kachelofen, Kaminofen

23 Optionen: Preise von Energieträgern Sonne, Wind, (Biomasse), (Geothermie) Öl, Gas, (Kohle), (Uran) Preis Nutzenergiepreise konventioneller Versorgungsanlagen werden vom Preis der Vorratsenergien bestimmt. Vorratsenergien werden knapp verursachen Umweltprobleme Nutzenergiepreise werden weiter steigen. Zeit Nutzenergiepreise bei Verwendung Erneuerbarer Energien werden von der Investition bestimmt. Investitionskosten unterliegen Skaleneffekten Nutzenergiepreise werden weiter sinken.

24 Optionen: Preise von Energieträgern Quelle: tfz.bayern.de

25 Optionen: Wohnraumbeheizung Konventionelle Energien Erneuerbare Energien mit Potentialbegrenzung ohne (absehbar erreichbare) Potentialbegrenzung Beispiele Öl, Gas Kohlen, Uran Elektr. Strom Biomasse (Stückholz, Holzpellets, Mais, Raps), Wasserkraft Sonne, Wind, Geothermie, Umgebungswärme Charakteristik Knapper werdende Vorräte führen zu steigenden Preisen Regional begrenzte Potentiale und Konversionsanlagen führen zu schwankenden Preisen und limitierter Nutzung Keine Nutzungseinschränkungen, keine Nutzungskosten

26 Optionen: Gesetzgebung Quelle: Esslinger Zeitung

27 Optionen: Wärmepumpe Kohle, Gas, Uran Kraftwerk Abwärme El. Strom Umweltwärme: Luft, Erdreich, Grundwasser Wärmepumpe Raumheizung, Warmwasser

28 Optionen: Biomasse CO 2 Allgemein Holz ist ein CO 2 -neutraler Brennstoff. Bei der Holzernte und beim Holztransport entstehen CO 2 -Emissionen. Mit der Kraft-Wärme-Kopplung wird die Energienutzung maximiert. Erdgas ist der natürliche Brennstoff, bei dessen Verbrennung die geringste CO 2 Menge entsteht (bezogen auf den Heizwert).

29 Konkret Beheizung von Wohnräumen

30 Konkret: Wohnraumbeheizung Konventionell Einsatzenergie Primärenergiefaktor Investition Energie Energiepreisentwicklung Typ. Anwendung Öl, Gas 1,2 mittel teuer deutlich steigend Standardlösung Elektrischer Strom 3,0 geringer bis mittel sehr teuer mäßig steigend Wenig genutzte Objekte

31 Konkret: Wohnraumbeheizung Konventionell innovativ Konventionelle Einsatzenergie Primärenergiefaktor Investition Energie Energiepreisentwicklung Typ. Anwendung BHKW Erdgas, (HEL) 1,2 sehr hoch teuer deutlich steigend Objekte mit ganzjährigem Wärmebedarf Erdreich/ Grundwasser- Wärmepumpe Elektr. Strom 1,0 sehr hoch sehr teuer mäßig steigend gute Bohrbedingungen, Niedertemperatur- Wärmeverteilsystem Niedertemperatur- Wärmeverteilsystem Luft- Wärmepumpe Elektr. Strom 1,2 hoch sehr teuer mäßig steigend

32 Konkret: Wohnraumbeheizung Erneuerbar monovalent Investition Energie Energiepreisentwicklung Arbeitsaufwand Lagerplatz Typ. Anwendung Stückholz- Heizkessel hoch günstig stabil gewaltig sehr hoch Landwirtschaftliche Standardlösung Pellets-Heizkessel hoch teurer mäßig steigend gering höher als bei konventionellen Brennstoffen Alternative zu konventionellen Systemen

33 Konkret: Wohnraumbeheizung Erneuerbar additiv Investition Wirtschaftlichkeit Einsparung konvent. Energie Energie Energiepreisentwicklung Arbeitsaufwand Lagerplatz Typ. Anwendung Solarthermie mittel knapp % kostenlos stabil kein kein Immer, wenn Dachausrichtung SW... SO und Wärmeverteilsystem Kachelofen, Kaminofen (mittel)... sehr hoch nein % günstig mäßig steigend gering... hoch gering... hoch Wohnqualität

34 Konkret: Wohnraumbeheizung Wärmekosten Wärmekosten [Ct/kWh] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Gas Solar Scheitholz Pellets Gas Solar Scheitholz Pellets Brennstoffkosten Betriebskosten Fixe Kosten

35 Konkret: Wohnraumbeheizung Wärmekosten Wärmekosten [Ct/kWh] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Gas Solar Scheitholz Pellets Gas Solar Scheitholz Pellets Brennstoffkosten Betriebskosten Fixe Kosten

36 Konkret: Wohnraumbeheizung Wärmekosten Wärmekosten [Ct/kWh] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Gas Solar heute Scheitholz Pellets Gas in 10 Jahren Solar Scheitholz Pellets Brennstoffkosten Betriebskosten Fixe Kosten

37 Konkret: Wohnraumbeheizung Entwicklung Wärmepreis Wärmepreis [Ct/kWh]. 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Öl/Gas Jahr

38 Konkret: Wohnraumbeheizung Entwicklung Wärmepreis 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Wärmepreis [Ct/kWh]. Öl/Gas Wärmepumpe Solar Stückholz Pellets Jahr

39 Beispiel Solarthermie für die Warmwasserbereitung

40 Konkret: Eigene Solaranlage zur Warmwasserbereitung Thermosiphon-Solaranlage, 3,6 m² Kollektorfläche, 160 l Speicher, 1987 Energieverbrauch Elektroboiler: 1700 kwh/a, 19 Pf/kWh: 323,00 DM/a Energiekostenersparnis (erwartete solare Deckungsrate: 50 %):161,50 DM/a Investition Solaranlage: 4500,- DM Steuerersparnis: 1125,- DM Nettoinvestition: 3375,- DM Statische Amortisationszeit: 20,9 a Geldanlage bei Zinssatz 3,5 %/a: Verlust: 75,97 DM/a bzw. 6,33 DM/Monat 237,47 DM/a Energiekostenersparnis bei Strompreissteigerung 3,5 %/a: 4567,- DM Gewinn: 1192,- DM Kapitalverzinsung: 1,2 %/a Nicht berücksichtigt: neuer Elektroboiler

41 Kurz gefasst: Heizung und Warmwasser Verschiedene Techniken und eingesetzte Energien sind möglich. Es gibt nicht den für alle Situationen gültigen Königsweg. Energiedienstleistungen werden im Durchschnitt größere Preissteigerungen erfahren, als die Inflationsrate vorgibt. Einsparungen beim Nutzenergie-Verbrauch sind am wirksamsten. National muss ein Energiemix aufrecht erhalten bleiben. Die erneuerbaren Energien werden eine größere Rolle spielen müssen. Der Wärmesektor wird zunehmend als wirksames Handlungsfeld erkannt. Auch im Privathaushalt können erneuerbare Energien additiv oder ausschließlich eingesetzt werden.

42 Was wir heute tun, entscheidet, Kompetenz- und Innovationszentrum Nachhaltige Energie- Technik e.v. Esslingen a.n. wie die Welt morgen aussieht. Pasternak Energieversorgung -globale Trends und lokale Auswirkungen -

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