mikro WKK Heizgeräte Markus Frei Hardt Dipl. Umwelt Ing. ETH, Business Engineer FH Group Product Manager Heat Pumps

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Minna Raske
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1 mikro WKK Heizgeräte sind mikro WKK Heizgeräte in der Schweiz sinnvoll? verfügbare Technologien Aktivitäten Ariston Thermo Group: Stirling und Brennstoffzelle kann mikro WKK im Plusenergiehaus sinnvoll sein? Markus Frei Hardt Dipl. Umwelt Ing. ETH, Business Engineer FH Group Product Manager Heat Pumps mobile +41 (0) markus.frei markus.frei Mikro-WKK-Anlagen Seite 1

Begriffe WKK = Wärme Kraft Kopplung = KWK = Kraft Wärme Kopplung = BHKW = Blockheizkraftwerk = CHP = Combined Heat and Power Stromproduktion 100 kwe Einsatz

2 Begriffe WKK = Wärme Kraft Kopplung = KWK = Kraft Wärme Kopplung = BHKW = Blockheizkraftwerk = CHP = Combined Heat and Power Stromproduktion 100 kwe Einsatz typischerweise in Industrie und Gewerbe, mikro WKK Stromproduktion <1 5kWe Einsatz typischerweise zur Beheizung von Wohnhäusern und im Kleingewerbe Mikro-WKK-Anlagen Seite 2

3 Sind mikro WKK Anlagen in der Schweiz sinnvoll? Argumente dafür, sofern sie denn verfügbar sind: Produzieren Strom genau dann, wenn Wärmepumpen diesen benötigen > ein (kleiner) Beitrag zur Deckung der Stromlücke Da der Strom dezentral produziert wird, kann das Stromnetz etwas entlastet werden Hohe Brennstoffausnutzung, da die Abwärme der Stromproduktion zur Gebäude Beheizung genutzt wird. Entsprechend weniger CO2 Emission (zum EU Strommix) Wirtschaftlicher Betrieb dank der dadurch erreichten Effizienz allerdings sind die Investitionskosten hierfür noch hoch In gasversorgten Altbauten könnten sie zu einer energieeffizienten Alternative werden: hohe Vorlauftemperaturen sind keine Einschränkung dank (eingebautem) Spitzenlastkessel ist ein hoher Wärmebedarf kein Investitions Problem die aufwändige Erschliessung einer Wärmequelle entfällt (siehe Solar, Wärmepumpen) Mikro-WKK-Anlagen Seite 3

4 Verfügbare mikro WKK Produkte und Technologien Stand Verfügbar Technologie Verbrennungs motor Dachs 5kWe Ecopower 5kWe Honda (WKK) 100kWe Verfügbar /Feldtest Feldtest Entwicklung Stirling /Rankine Stirling /Rankine Brennstoffzellen SOFC/PEM WhisperG Ariston Enatec Hexis Sunmach 3kWe Pellets Energetix Genlec Ariston Acumen Otag 2kWe Stirling Systems Baxi Microgen Hoval Pellets Ceres Beispiele; kein Anspruch auf Vollständigkeit Mikro-WKK-Anlagen Seite 4

Entwicklung eines mikro WKK Heizgeraetes, basierend auf der Stirling Technologie Gründe für die gewählten Technologie Robuste Technologie, Unterhaltskosten geringer als bei anderen mikro

5 Entwicklung eines mikro WKK Heizgeraetes, basierend auf der Stirling Technologie Gründe für die gewählten Technologie Robuste Technologie, Unterhaltskosten geringer als bei anderen mikro WKK Technologien Robuste bodenstehende Ausführung und integrierte Warmwasser Bereitung Integrierter Spitzenlast Kessel Starke industrielle Partnerschaft Mikro-WKK-Anlagen Seite 5

6 Zwanzig Feldtest Geräte sind in Holland in Betrieb Ammeland Dokkum Driebergen Houten Utrecht Rotterdam Maastricht Swalmen Langbroek Maartensbrug Petten Mikro-WKK-Anlagen Seite 6

Sauerstoff Ionen durch eine semipermeable Keramik Struktur Hot box mit

7 Weiter in der Zukunft fällt der Fokus auf die SOFC Brennstoffzelle Prinzip Strom wird elektrochemisch erzeugt, durch die Migration von Sauerstoff Ionen durch eine semipermeable Keramik Struktur Hot box mit SOFC Brennstoffzellen Stapel Spitzenlast Kessel Mikro-WKK-Anlagen Seite 7

Zylindrische Form der SOFC Brennstoffzellen Gründe für die gewählte Technologie Höherer elektrischer Wirkungsgrad = verbesserte CO2 Reduktion, höhere Stromproduktion Leise und vibrationsarm:

8 Zylindrische Form der SOFC Brennstoffzellen Gründe für die gewählte Technologie Höherer elektrischer Wirkungsgrad = verbesserte CO2 Reduktion, höhere Stromproduktion Leise und vibrationsarm: elektrochemische Stromproduktion ohne sich bewegende Teile Hohe Vorlauftemperaturen problemlos Die zylindrische Form der Brennstoffzelle lässt Temperatur Schwankungen zu Einfache Gas Reformierung, da SOFC H+ und CO als Brennstoff verträgt Mikro-WKK-Anlagen Seite 8

Prototyp des wandhängenden SOFC Heizgerätes

of l SOFC Heat used only for space heating >

9 Prototyp des wandhängenden SOFC Heizgerätes im Einsatz NATURAL PARK OF GOLA DELLA ROSSA AND FRASASSI SERRA SAN QUIRICO Application description: Offices of 500 m2 Installation of l SOFC Heat used only for space heating > EFESO - Projekt Mikro-WKK-Anlagen Seite 9

10 Kann mikro WKK im Plusenergiehaus sinnvoll sein? Energiebedarf Plus E Haus mit WP Plus E Haus mit SOFC FC kwh/jahr COP WP kwh e mit WP kwh end E mit WP gewichtet eff.th FC (bez. Hu) eff.el FC (bez. Hu) kwh gas SOFC FC kwh e SOFC FC kwh end E mit FC gewichtet Heizung % 45% Komfortlüftung Warmwasser % 35% Haushaltsstrom Total Photovoltaik zu decken mit Photovoltaik (Strom zählt doppelt!) kwhe 3600 kwhe 3118 peak entspricht 7-8m2 entspricht kWhe/Jahr -> m2/kwhe, ca m2 28 m2 24 delta m2-4 Aktualisiert im Anschluss an die Präsentation! Mikro-WKK-Anlagen Seite 10

11 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Mikro-WKK-Anlagen Seite 11

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