Mini-BHKW: Best Practice Beispiele Dezentrale Strom- und Wärmeversorgung mit Mini-Blockheizkraftwerken

Transkript

1 Mini-BHKW: Best Practice Beispiele Dezentrale Strom- und Wärmeversorgung mit Mini-Blockheizkraftwerken Referent: DI Hartmut Meißner PowerPlus Technologies GmbH D Gera Ein Unternehmen der Vaillant Group

2 Heizung + Strom + Warmwasser = ecopower Einführung KWK allgemein Überblick Mikro KWK Anlagen Technik und Einsatzgebiete Praxiserfahrungen Vorstellung von Konzepten für den Einsatz von Mini KWK Anlagen

3 PowerPlus Technologies GmbH Die PowerPlus Technologies GmbH ist eine 100-prozentige VAILLANT-Tochter. Mit ecopower hat sich das Unternehmen innerhalb kurzer Zeit als Technologieführer bei Systemlösungen der dezentralen Energieversorgung im Segment bis 5 kw (elektrische Leistung) etabliert.

4 Firmengeschichte Produktentwicklung (Schweiz) Beginn der Serienproduktion in Gera Valentin Energie- und Umwelttechnik PowerPlus Technologies GmbH Tochter der VAILLANT GmbH Co. KG

5 Kontakt Vaillant Group Austria GmbH Tel.: +43-(0) Fax: +43-(0) Forchheimergasse 7 Mail: info@vaillant.at A-1230 Wien

6 Entwicklung des Primärenergieverbrauchs weltweit (BGR, 2007) Wir müssen handeln!

7 Internationale Klimaschutzziele Ziel: minus 25 bis 40 Prozent Verbrauch nichtregenerativer Rohstoffe (Intergovernal Panel of Climate Change)

8 Energieverbrauch in Deutschland 37 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen auf die Beheizung von Gebäuden und die Warmwasserbereitung. Energieverbrauch eines Hauses Heizung (77,8 %) Quelle: AG Energiebilanzen

9 Entwicklung von Heizkosten und Miete Energiepreissteigerung rund 4 Prozent pro Jahr Quelle: Statistische Jahrbücher 2000, 2003, 2006 und 2009

10 Dezentrale Energieversorgung als Alternative Hohe Energieverluste bei getrennter Erzeugung von Strom und Wärme Verluste > 40% Hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Energie durch ecopower Verluste < 10%

11 Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung 65% 25% Gesamte nutzbare Energie: 90%

12 Funktionsweise ecopower Mini-BHKW Abgasführung Gas Motor Abgaswärmetauscher Plattenwärmetauscher Ein Gas Verbrennungsmotor treibt einen Generator an. Der Generator produziert Strom, welcher ins Netz eingespeist oder vor Ort genutzt wird. Die hierbei entstehende Abwärme versorgt über einen Wärmetauscher das Heizsystem und die Warmwasserbereitung. Generator Leistungselektronik

13 Einbindung in die Gebäudetechnik

14 Einbindung Haustechnik 1 Mini-Blockheizkraftwerk 2 Heizgerät 3 Multispeicher 2 1 3

15 Fazit +++ Energie ist zu teuer, um sie zu verschwenden! +++ Energie ist zu kostbar, um nicht darauf acht zu geben! +++ Energie ist zu endlich, um ineffizient genutzt zu werden! Nutzen Sie unsere Ressourcen effektiv!

16 Überblick Technik

17 Verfügbare KWK Technologien Otto-Motor (interne Verbrennung) Stirling-Motor (externe Verbrennung) Dampfexpansionsmaschine Brennstoffzelle Gasturbine

18 Verfügbare Basistechnologien für Mini - Mikro KWK Technologie Verbrennungs motor Stirlingmotor Dampfexpansionsmaschine Brennstoffzelle ablaufender Prozess interne Verbrennung externe Verbrennung externe Verbrennung elektrochem. Reaktion Beispiele Ecopower / Dachs Microgen CT Lion-Powerblock HXS 1000 Premiere Nennleistung elektr. (kw) 1,3-4,7 / 5,5 1 0,2-2,2 0,8 Nennleistung therm. (kw) 4,0 12,5 / 12,5 4,0-23,6 Zusatzbrenner 2,0-16 2,5-22 Zusatzbrenner Stromkennzahl 0,37 0,04 0,19 0,08 0,1 0,04-0,32 Modulation ja / nein ja ja nein Marktreife der Technologie Serienfertigung Markteinführung Serienfertigung Feld u. Labortests

19 Entwicklungen bei Mini - Mikro KWK Anlagen

20 KWK Klassifizierung des BMU (Bundes Ministerium für Umwelt) Mikro KWK 2 kwel Mini KWK 15 kwel Kleinst KWK 50 kwel Klein KWK kwel Quelle: Kleine Kraft-Wärme-Kopplung für den Klimaschutz, Informationsbroschüre des BMU 2005,iZES Saarbrücken

21 mikro-kwk Erweiterung der Produktpalette im kleinen Bereich das Vaillant mikro-kwk System

22 KWK Systeme von Vaillant KWK System 1 kw Stirling mchp ICE 1 kw mchpsystem Ecopower 3.0 Ecopower 4.7 Ecopower 4.7 cascade Einsatz

23 Entwicklungskooperation Vaillant/Honda im Bereich mikro-kwk Weltweit tätiger Technologiekonzern Weltweit größter Motoren- und Generatorhersteller +++ Führender europäischer Hersteller von Heizungs- Klima- und Lüftungsanlagen sowie regenerativen Systemen +++ Weitreichende Praxiserfahrung in Entwicklung und Produktion von Klein-KWK-Einheiten ( Praxisanlagen in Japan/USA) +++ seit 2003 Tochtergesellschaft ecopower mit KWK-Anlagen erfolgreich im europäischen Markt aktiv Gemeinsame Systementwicklung eines mikro-kwk-systems im kleinen Leistungsbereich für die Anwendung im Einfamilienhaus

24 Aufgabenstellung der Entwicklungskooperation Detailbeispiele des System-Anpassungsbedarfes gegenüber Anlagen in Japan/USA: In-House-Aufstellung Hydraulische Anbindung Abgassystem Netzanbindung Wärmebedarfsteuerung Lastmanagement Beispiel Außenaufstellung mchp-anlage in Japan Ziel des Projekts: Entwicklung und Praxiserprobung eines Mikro-KWK-Gesamtsystems, das auf die europäischen Umfeldbedingungen ausgerichtet ist Bisherige Praxisanlagen sind auf die Märkte in Japan und USA zugeschnitten (in der Regel Außenaufstellung/ Garagenaufstellung).

25 ecopower 1 kw-mikro-kwk-system Honda Mikro-BHKW Vaillant Systemintegration für europäische Einfamilienhäuser

26 Honda Mikro-KWK Das Honda Mikro-BHKW basiert auf einem erdgasbetriebenen Verbrennungsmotor. Technische Daten: 1 kw elektrische Leistung 2,8 kw thermische Leistung 22,5 % elektrischer Wirkungsgrad 85,5% Gesamtwirkungsgrad 164 cm 3 4-Takt Ottomotor Luftfilter Generator/Starter 1 Zylinder Gasmotor Ölfilter Öltank Das Gerät wurde in Japan und den USA bereits ca Mal installiert. Abgaswärmetauscher

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30 Die zwei Leistungsklassen des ecopower Mini-BHKWs Technische Daten

31 ecopower Mini-BHKW

32 ecopower Mini-BHKW geöffnet, Ansicht von rechts Ansicht von hinten

33 Anschlusstechnik für alle Vaillant Systemkomonenten: Steueranschlüsse Pro E Signal Ein- und Ausgänge (Serie C) Netzspannung Anschlüsse (Serie C)

34 Know-How im Detail Einige technische Besonderheiten

35 Gas-Verbrennungsmotor Antriebseinheit des Mini-BHKWs Niedrige Emissionswerte durch Drei-Wege-Katalysator mit Lambda-Regelung Langlebige und störungsfreie Technik

36 Ergänzende Produkteigenschaften Nutzerfreundliche Bedienung Zwei Leistungsklassen ecopower e3.0 und e4.7 Spezielles Wärme- und Schalldämmgehäuse Entspricht höchsten Sicherheitsvorschriften (CE-Zertifiziert) Parallelbetrieb mehrerer Mini-BHKWs

37 Bis zu 60 Prozent mehr Strom durch Modulation Patentierte Leistungsmodulation Bis zu Anpassung der ecopower Leistung an den tatsächlichen Bedarf mehr Strom! Bis zu 60 Prozent höhere Stromproduktion durch Modulation Wirtschaftlicher Einsatz auch in Objekten mit geringem Strom- und Wärmebedarf

38 Die Modulation macht den Unterschied Thermische und elektrische Leistung ohne Modulation mit Modulation

39 Wärmebedarf und Abwärmenutzung Dezentrale Stromerzeugung mit Mini-BHKW Wärmebedarf eines Haushaltes Brauchwasser

40 Wärmebedarf und Abwärmenutzung Dezentrale Stromerzeugung mit Mini-BHKW Spitzenheizgerät Wärmeangebot des modulierenden wärmegeführten BHKW-Moduls Wärmebedarf eines Haushaltes Brauchwasser

41 Einstellung Steuerung

42 Wärmeführung und Produktionsprogramm für Strom Zwei Profile Wärmeführung Individuelles Tages-Heizprogramm Drei verschiedene Temperaturen Produktionsprogramm Stromproduktionsoptimierung Maximale Produktion, wenn der Strom im Haus gebraucht wird Drei Produktionsstufen

43 Aufstellbedingungen

44 Bedingungen für den Gasanschluss Obligatorisch installierter Gaszähler Gaskugelhahn mit Brandschutzeinrichtung Gesetzlich normierter Gasschlauch Druck: Minimal 15 mbar Maximal 50 mbar (z. B. Sicherheitsgasschlauch BOA Gasinix NF NW 12)

45 Bedingungen für den Abgasanschluss Raumluftabhängig Abgasleitung: l max : 26 m; 6 x 90 dicht (2,3 mbar) Temperaturbeständig 120 C (PVDF) Zuluftleitung: l max : bis 20m; 6 x 90 Obligatorische Kondensatleitung: Siphoniert (8 cm) geneigt (2 )

46 Gemeinsame Abgasanlage bei Kaskaden: Vaillant Brennwertgeräte (ecotec, ecovit, ecocraft) und ecopower Bei Kaskaden mit Vaillant Brennwertgeräten ist ein gemeinsames Abgassystem einsetzbar.

47 Elektrische Einbindung Netzeinbindung Örtliche Vorschriften beachten Anschluss: 5-polig; 1,5 mm 2 allpolige Trennstelle Z 10 A Sicherung Rückspeise- und Bezugszähler Z = geeichter Elektrozähler

48 Hydraulisches Einbindungsbeispiel Nr. 1a Multifunktionsspeicher MTL

49 Hydraulisches Einbindungsbeispiel Nr. 8 ecopower + ecocraft + Hydraulische Weiche

50 Vaillant Systemkomponenten: Spitzenlastkessel ecocraft Brennwertkessel Al-Si Guß-Wärmetauscher mit geringem Wasserinhalt Modulbauweise (Wärmertauscher, Brenner, Gebläse, Feuerungsautomat...) 6 Leistungsgrößen: 80/120/160/200/240/280 kw Großer Modulationsbereich 12 kw bis Nennleistung Integriertes Brennermanagement Abgasanschluss Ø 150/200 mm

51 Vaillant Systemkomponenten: Gas-Wandheizgerät ecotec Das Gas-Wandheizgerät mit Komfort Leistungsgrößen: kw Modulationsbereich bis 22% Exclusiv-Variante mit Energiesparender Hocheffizienzpumpe

52 Wartung und Betriebsführung

53 Wartungszyklen des ecopower BHKWs Dynamische Wartung nach Betriebsstunden Kosten ca. 400 inklusive Material/Arbeitszeit Große Generalreparatur nach ca Betriebsstunden Kostenplanung ca (Motor)

54 Wartungsverträge Mit 5, 7 und 10 Jahren Funktionsgewährleistung verfügbar 5Jahre 7Jahre 10Jahre Ecopower3,0 X X X Ecopower4,7 X X X bis Betriebsstunden fest jede weitere Betriebstunde mit Aufschlag Ihr Ansprechpartner rund um das Thema Wartungsverträge ist Herr Michael Koch. Michael.Koch@ecopower.de Telefon:

55 Grundlagen für Verkauf von Strom und Wärme (in Deutschland) nov. KWK Gesetz 2009 EEG VDI 2077 Heizkostenverordnung

56 Nutzungsmodell des KWK-Stromes im Einfamilienhaus - Nutzung zur Eigenstromversorgung - Überschuss-Strom wird eingespeist - Vergütung von 5,11 Ct/kWh Strom auf die Nettostromerzeugung (in Deutschland) - Energiesteuerbefreiung (in Deutschland) - Stromsteuerbefreiung für eigen genutzten Strom (in Deutschland)

57 Nutzungsmodell des KWK-Stromes im Mehrfamilienhaus

58 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

59 Faktoren für einen Wirtschaftlichen Betrieb von KWK Anlagen niedriger Gaspreis ++ hoher Wärmebedarf im Gebäude ++ großer Anteil an der Eigenstromversorgung ++ Strompreis hoch ++ Fördermaßnahmen als Anschubfinanzierung +

60 Betriebskosteneinsparung bei voller Leistung und 100 % Eigenverbrauch (Bsp. Deutschland) Einsparung bei: Betriebsstunden = 3.392, Betriebsstunden = 5.428,00

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62 Einsatzgebiete ecopower Mini-BHKW Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäuser Gewerbebetriebe Hotels, Pensionen, Gasthöfe Fitness-Studios, Gesundheits- und Therapiezentren Kindergärten, Schulen, Sporthallen Verwaltungsgebäude, Pflege- und Seniorenwohnheime

63 Referenzen Erstes Mehrfamilienhaus in Deutschland, das mit Bioerdgas versorgt wird

64 Referenzen Großes Einfamilienhaus mit Pool bei Papenburg

65 Referenzen Hotel AURORA, 45 Betten, Kappeln, Drehort für die ZDF-Serie»Der Landarzt«

66 Referenzen Finkenwerder Bäcker, Hamburg-Finkenwerder

67 Referenzen Gartenbaubetrieb HARMS, Rauderfehn

68 Referenzen Landwirt, Heinz Imken, Hasellünne

69 Referenzen 4 Fun, Fitness-Studio, Kappeln

70 Mit ecocalc.pro die Wirtschaftlichkeit berechnen Schnelle Berechnung der Wirtschaftlichkeit: Für den BAFA-Antrag Wirtschaftlichkeit mit ecocalc.pro berechnen!

71 Konzepte für den Einsatz von Mini-KWK durch Versorgungsunternehmen

72 Vernetzung als Virtuelles Kraftwerk Chancen Das Beispiel VW Lichtblick zeigt, dass der Einsatz von Mini KWK in neue Dimensionen gehen kann Stückzahlen von bisher gesamt Mini-KWK von ca Stck./ Jahr werden erheblich übertroffen Der klassische Einsatzfall für Mini KWK muss neu überdacht werden Plan Lichtblick bis Anlagen / Jahr KWK bekommt mehr Aufmerksamkeit

73 Vernetzung als Virtuelles Kraftwerk Anforderung an die Technik Anlagen müssen fernsteuerbar sein Internetfähig Wärmespeicher müssen neu dimensioniert werden, Reserve für Spitzenzeiten Bedingungen für sicheren Betrieb und die Anforderung an die Betriebsweise müssen erprobt werden Hohe Stromkennzahl für Effizienz Zuverlässigkeit

74 Vernetzung als Virtuelles Kraftwerk Akzeptanz beim Kunden finden Überzeugung von Kunden Die Kunden müssen für sich einen Vorteil sehen

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76 Einsatz KWK im Contracting Investition und Betrieb durch den Versorger Einsatz in der Wohnungswirtschaft Zusätzliches Angebot für private EFH / MFH Übernahme des Ersatzinvestes beim Kunden, gleichzeitig Absicherung der Energielieferung durch Lieferverträge. Sorglospaket für den Kunden, langfristige Kundenbindung möglich Kostenminimierung bei Neubau von Immobilien Schaffung kleiner Nahwärmenetze im Siedlungsbau

77 Einsatz in der Wohnungswirtschaft Anforderung an die Wohnungswirtschaft an Senkung Primärenergiebedarfs für Gebäude Modernisierung notwendig Ansatz für Energiedienstleistung gegeben Kostenminimierung bei Neubau von Immobilien

78 Fünf gute Gründe für ein Mikro / Mini-BHKW Spart nicht nur Geld, verdient sogar Geld Produziert nicht nur Wärme, sondern auch Strom Zukunftsfähige Technik Schont die Umwelt Investitionsmodell

79 Fazit Die Mini Mikro KWK Technik ist verfügbar Es lohnt sich in Mikro - Mini KWK zu investieren

80 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit