ASUE-Effizienzdialog Strom erzeugende Heizungen Dezentrale Wärme- und Stromerzeugung für jedermann

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1 ASUE-Effizienzdialog Strom erzeugende Heizungen Dezentrale Wärme- und Stromerzeugung für jedermann Dipl.-Phys.Ing.

2 Othmar M. Verheyen Dipl.-Phys.Ing. Fakultät für Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau Lehrstuhl für Energietechnik Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel Gründungs- und Vorstandsmitglied Vorsitzender der PG Klein-BHKW in der Gebäudetechnik Folie 2

3 B.KWK Folie 3

4 Ein riskantes Experiment der Menschheit CO2 - Konzentration in der Atmosphäre in ppm (Quelle: UNEP/Grid Arendal - vital climate graphics, Darstellung Germanwatch, Christoph Bals und eigene Darstellung) Bandbreite verschiedener IPCC-Szenarien bis ppm 2 Grad-Ziel ppm Heutige Konzentration 380 ppm Vorindustrieller Wert: 280 ppm Folie 4

5 Energiebedarf Energieträger für Wohngebäude Endenergie Haushalte ca. 28 % Endenergie Raumwärme ca. 31 % Folie 5

6 Agenda Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Eigenstromnutzung / Netzeinspeisung Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (und neue EU-Richtlinen) Zusammenfassung - Aussicht Folie 6

7 Mikro-KWK-Anlagen Folie 7

8 Agenda Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Eigenstromnutzung / Netzeinspeisung Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (und Emissionshandel an 2013) Zusammenfassung - Aussicht Folie 8

9 KWKG Zuschlagszahlungen von insgesamt ca. 8,7 Mrd. DM Begünstigt wird nur der ins Netz eingespeiste Strom KWK-Anlagen mit Vergütungsanspruch nach EEG erhalten keinen Zuschlag Höhe und Absenkungszeitraum der Zuschlagszahlungen können geändert werden. Bonuszahlungen werden über einen Belastungsausgleich auf alle Netzbetreiber und von diesen auf die Netzkosten umgelegt. Bei Letztverbrauchern werden Grenzen gesetzt: Jahresverbrauch > kwh: max. 0,05 Cent/kWh Gewerbebetrieben mit hohem Stromkostenanteil (4 %): max. 0,025 Cent/kWh. Ende 2004 gemeinsames Monitoring von BMWI und BMU. Bei Zielverfehlung sind von der Bundesregierung geeignete Maßnahmen vorzuschlagen. Folie 9

10 Das KWKG bis Grenze zwischen den Netzen kein Zuschlag Zusatzbezug Stromlieferant Messung Verbraucher Netzbetreiber Einspeisung Messung Verbraucher KWK-Zuschlag nur auf Einspeisung BHKW Verbraucher Quelle: Ullrich Brosziewski, Folie 10

11 Veränderung Einspeisevergütung Folie 11

12 Nachbesserung Änderung KWKG wurde am 2. April 2004 im Bundestag beschlossen: üblicher Preis Nach 4 Abs.3 Satz 2 des KWKG... wird folgender Satz ein gefügt Als üblicher Preis gilt der durchschnittliche Preis für Baseload-Strom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal. Folie 12

13 80 Baseload-Strom EEX Leipzig Üblicher Preis gemäß KWK-Gesetz /MWh , Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q , Universität Duisburg-Essen, Quelle: w w.eex.com/de/ Folie 13

14 KWKG neu - Eckpunkte Ausbauziel: 25% KWK- Strom bis 2020 Inkrafttreten Überprüfung Wirkung 2011 Deckel jährliche Zuschläge 750 Mio, davon bis 150 Mio für Wärmenetzausbau aber Flexibilisierung Deckel: Kürzungen wg. Überschreitung werden später nachgezahlt Folie 14

15 KWKG - aktuell 4 (1) Netzbetreiber ist verpflichtet KWK-Anlagen anzuschließen und den KWK-Strom vorrangig abzunehmen (gleichrangig mit EEG- Strom gestrichen). (3) Für den aufgenommenen KWK-Strom sind der Preis, den KWK- Anlagen- und Netzbetreiber vereinbaren, und ein Zuschlag zu entrichten. Als üblicher Preis gilt für KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung von bis zu 2 MW der durchschnittliche Preis für Grundlaststrom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal. (3a) Zuschlag ist auch für KWK-Strom zu entrichten, der nicht in ein Netz für die allg. Versorgung eingespeist wird. Folie 15

16 Das KWKG ab Grenze zwischen den Netzen Eigenbedarf oder Lieferung an Dritte Zusatzbezug Stromlieferant Messung Verbraucher Netzbetreiber Einspeisung Messung Verbraucher KWK-Zuschlag auf gesamte Nettoerzeugung BHKW Verbraucher Quelle: Ullrich Brosziewski, Folie 16

17 Agenda Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Eigenstromnutzung / Netzeinspeisung Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (und neue EU-Richtlinien) Zusammenfassung - Aussicht Folie 17

18 Volleinspeisung Netz Netzbetreiber Stromlieferanten Z Z BHKW Z Quelle: Ullrich Brosziewski Folie 18

19 Direktverkauf an Mieter Abrechnungsrelevanter Zählpunkt Netzbetreiber Stromlieferanten Z Z Z BHKW Z Quelle: Ullrich Brosziewski Folie 19

20 Beschlusskammer 6 Bundesnetzagentur 1. Die Ablehnung der Anerkennung eines Summenzählers als abrechnungsrelevanten Zählpunkt durch den Netzbetreiber verstößt gegen die Bestimmungen des Abschnitts 3 des dritten Teils des Energiewirtschaftsgesetzes sowie gegen die Stromnetzzugangsverordnung und wird untersagt. 2. Der Netzbetreiber wird verpflichtet, der Mietergemeinschaft eine Netznutzung zu ermöglichen, bei der ausschließlich der von den Mietern erzeugte und hausintern nicht benötigte Überschussstrom in das Netz eingespeist wird. Dies umfasst insbesondere die Verpflichtung des Netzbetreibers zur Anerkennung eines Summenzählers als abrechnungsrelevanten Zählpunkt für die Einspeisung des Überschussstroms und den Bezug des Zusatzstroms. Entscheidung vom , Az. BK Folie 20

21 Vollkostenrechnung nach VDI 2067 Allgemeine bzw. für f r das spezifische Heizungssystem gültige g Kosten Investitionskosten z.b. KWK-Anlage Kosten Installation, Lager, Leitungsanschluss, Kamin Brennstoffkosten Betriebsstrom, Zähler- (Mess-)kosten Wartung, Service Kapitalkosten (Zinssatz) Jahresnutzungsgrad, Jahresarbeitszahl (tatsächliche) usw. Folie 21

22 Wärmepreisäquivalenz versteuert Brennstoff H s /H i Kessel Nutzungsgrad 93 % Wärme gleicher Wert / Wärmegutschrift steuerfrei Brennstoff H s /H i BHKW Wärme Strom Folie 22

23 Berechnungsgrundlagen Strom Preisentwicklung EEX Bezug Haushaltsstrom 16,8 ct/kwh 1 Einspeisung ins Netz 50,09 /MW 2 verm. NNE KWK-Bonus nach KWKG 1 ca. 20 ct/kwh Brutto 2 Durchschnittlicher Wert über 4 Jahre 3. Q./ Q./2009 0,5 ct/kwh 5,11 ct/kwh Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q ,38 47,35 68,01 73,17 65,54 56,2 57,75 31,01 33,21 29,74 44,67 54,62 38,95 65,1 59,82 43,87 Folie 23

24 BHKW- Kenndaten 50 kw-modul z. B. Sokratherm/MAN elektr. Leistung 50 kw (34,2 %) Therm. Leistung 82 kw (56,2 %) Brennstoffleistung 146/162,2 kw (H i /H s ) Investition /kw Angesetzte Investition Gaspreis - Grundvariante Gaspreis BHKW 6 ct/kwh H s 5,45 ct/kwh Hs 1 nach Formel BHKW-Kenndaten 2005 Stromkennzahl 2 incl. 2 % Preissteigerungsrate, aufgerundet 0,61 Folie 24

25 15 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; Gas 6 ct/kwh; EEX (Durchschnitt) 50,087 /MWh Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung Vollbenutzungsstunden Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Folie 25

26 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; 4000 VBh; EEX (Durchschnitt - 4 Jahre) 50,087 /MWh 15 Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus -15 Eigennutzung Eigennutzung mit Bonus Gaspreis [ct/kwh] Folie 26

27 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; Gas 6 ct/kwh; 4000 VBh 15 Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus -15 Eigennutzung EEX Quartalspreis [ /MWh] Eigennutzung mit Bonus Folie 27

28 BHKW- Kenndaten 5,5 kw-modul elektr. Leistung 5,5 kw (26,8 %) Therm. Leistung 12,5 kw (61,0 %) Brennstoffleistung 20,5/22,8 kw (H i /H s ) Investition 1 z.b. SenerTec /kw Angesetzte Investition Gaspreis - Grundvariante Gaspreis BHKW 6 ct/kwh H s 5,45 ct/kwh Hs 1 nach Formel BHKW-Kenndaten 2005 Stromkennzahl 2 incl. 2 % Preissteigerungsrate, aufgerundet 0,44 Folie 28

29 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; Gas 6 ct/kwh; EEX (Durchschnitt) 50,087 /MWh 10 5 Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung Vollbenutzungsstunden Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Folie 29

30 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; Gas 6 ct/kwh; EEX (Durchschnitt) 50,087 /MWh, mit BMU-Förderung 10 5 Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung Vollbenutzungsstunden Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Folie 30

31 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; 4000 VBh; EEX (Durchschnitt - 4 Jahre) 50,087 /MWh Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; 4000 VBh; EEX (Durchschnitt - 4 Jahre) 50,087 /MWh, mit BMU-Förderung D e c k u n g s b e it r a g [ c t /k W h e l.] Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus D e c k u n g s b e it r a g [ c t /k W h e l.] Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus Eigennutzung Eigennutzung mit Bonus Eigennutzung Eigennutzung mit Bonus Gaspreis [ct/kwh] Gaspreis [ct/kwh] Folie 31

32 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; Gas 6 ct/kwh; 4000 VBh Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI ,5 kw el.; Gas 6 ct/kwh; 4000 VBh, mit BMU-Förderung 5 10 D e c k u n g s b e it r a g [ c t /k W h e l.] D e c k u n g s b e it r a g [ c t /k W h e l.] Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus Einspeisung Netz Einspeisung mit Bonus Eigennutzung Eigennutzung mit Bonus Eigennutzung Eigennutzung mit Bonus EEX Quartalspreis [ /MWh] EEX Quartalspreis [ /MWh] Folie 32

33 BHKW- Kenndaten 1 kw-modul elektr. Leistung 1 kw (7,2 %) Therm. Leistung 10 kw (72,0 %) Brennstoffleistung 13,9/15,4 kw (H i /H s ) Investition 1 z.b. WisperGen /kw Angesetzte Investition Gaspreis - Grundvariante Gaspreis BHKW 6 ct/kwh H s 5,45 ct/kwh Hs 1 nach Formel BHKW-Kenndaten 2005 Stromkennzahl 2 incl. 2 % Preissteigerungsrate, aufgerundet 0,10 Folie 33

34 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; Gas 6 ct/kwh; EEX (Durchschnitt) 50,087 /MWh, mit BMU-Förderung Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung Vollbenutzungsstunden Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Folie 34

35 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; 6000 VBh; EEX 72 /MWh, mit BMU-Förderung 5 Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Gaspreis [ct/kwh] Folie 35

36 Wirtschaftlichkeitsrechnung BHKW nach VDI kw el.; Gas 6 ct/kwh; 4000 VBh, mit BMU-Förderung Deckungsbeitrag [ct/kwh el.] Einspeisung Netz Eigennutzung EEX Quartalspreis [ /MWh] Einspeisung mit Bonus Eigennutzung mit Bonus Folie 36

37 Zwischenfazit BHKW-Strom möglichst selbst nutzen bzw. an Mieter/Eigentümergemeinschaft verkaufen! Rechtliche Hürden nicht ganz ausgeräumt! BMU-Förderung Mini-KWK: Bearbeitungszeit immer noch zu lang Berechnung Betriebsstunden Elektronisches Antragsverfahren Situation Fördermittel; statistische Zahlen Praktische Probleme: z.b. freie Anbieterwahl Folie 37

38 Freie Wahl des Anbieters g Z Z Einspeisung Zusatzbezug Z Z Netzbetreiber Stromlieferanten Z Z Eigenbedarf Lieferung an Dritte KWK-Zuschlag auf gesamte Nettoerzeugung Z BHKW Z Z Z Z Quelle: Ullrich Brosziewski Folie 38

39 Verrechnung über Unterzähler Idealbedingung im Knoten K: B + Z = ΣV + E Real: B + Z > ΣV + E Quelle: Ullrich Brosziewski Drittbelieferung V1: Z = Z - V1 Drittbelieferung V1..Vn: Z = Z -ΣVn Wenn Z < 0, dann E = E + Z Folie 39

40 Agenda Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Eigenstromnutzung / Netzeinspeisung Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (und neue EU-Richtlinien) Zusammenfassung - Aussicht Folie 40

41 EEWärmeG (1) 1 - Zweck und Ziel Klimaschutz, Schonung fossiler Ressourcen, Minderung der Energieimportabhängigkeit, nachhaltige und sichere Energieversorgung, Technologieentwicklung Anteil EE für Heizung, Warmwasser, Kühl- u. Prozesswärme bis 2020 auf 14 % zu erhöhen. 4 - Nutzungspflicht für Wohn- und Nichtwohngebäude, die 2009 fertiggestellt werden bzw. die saniert werden (Kessel neu, Brennstoffwechsel u.a.); Länder können für Bestandsgebäude Nutzungspflicht festlegen! Folie 41

42 EEWärmeG (2) 5 - Mindestanteile Solarenergie mind. 15 %, gasförmige Biomasse 30 %, flüssige und feste Biomasse 50 %, Geothermie 50 % (mit bestimmten Arbeitszahlen) 6 - Ersatzmaßnahmen 1. den Endenergiebedarf zu mind. 50 % aus KWK-Anlagen (diese muss hocheffizient nach EU-Richtlinie 2004/8/EG sein) decken, 2. Maßnahmen zur Einsparung der Energie, 3. den Endenergiebedarf aus einem Netz der öffentlichen Nahoder Fernwärmeversorgung decken (wenn die Wärme zu einem wesentlichen Teil aus Erneuerbaren Energie, überwiegend (also zu mind. 50 %) aus Abwärme, KWK oder aus einer Kombination stammt) Folie 42

43 EEWärmeG (3) 7 - Ausnahmen, wenn 1. technisch unmöglich, 2. Vorschriften widersprechend, 3. im Einzelfall unverhältnismäßig Ermächtigung zum Anschluss- und Benutzungszwang Die Gemeinden und Gemeindeverbände werden ermächtigt vorzuschreiben, dass Grundstücke an ein Netz der öffentlichen Nah- oder Fernwärmeversorgung anzuschließen sind und der Wärme- und Kältebedarf der darauf errichteten Gebäude ausschließlich aus dem Nah- oder Fernwärmenetz zu decken ist Erfahrungsbericht vorzulegen bis Folie 43

44 Neue EU- Richtlinien Emissionshandel ab 2013 Benachteilung KWK weil sie überwiegend Konkurriert mit Wärme < 20 MW Förderung erneuerbare Energien Benachteiligung Biomasse KWK durch fehlerhafte Berechnung THG- Einsparung (Rechenverfahren wird verändert) Gebäuderichtlinie Nullenergiehaus ab 2013: Chancen für Klein- KWK, aber Gefahr für Fernwärme KWK Folie 44

45 Agenda Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Eigenstromnutzung / Netzeinspeisung Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (und neue EU-Richtlinien) Zusammenfassung - Aussicht Folie 45

46 Stromerzeugende Heizung Potenzialabschätzung (ambitioniert) Ca. 18 Mio. Heizungen in Deutschland Jährlicher Bedarf an Heizkessel ca % durch KWK-Anlagen Mit einer elektr. Leistung von 1 kw pro Heizung sind nach 10 Jahren MW (installierte Leistung) möglich entsprechend 6 TWh/a < 1 % der Erzeugung Folie 46

47 6 TWh/a Folie 47

48 KWK in der Gebäudetechnik Große Anlagen in Krankenhäuser, Rechenzentren usw. EFFIZIENT (Stromkennzahl) und markteingeführt Kleinst-KWK hohes Entwicklungspotenzial (Verbrennungsmotoren, Stirling, Brennstoffzellen) Hocheffizienzkriterium (EU-Richtlinie, CO 2 -Emissionen) KWKG neu Bonus für eigengenutzten Stroms! Gewissenhafte Auslegung (war immer schon wichtig) Neue Vermarktungsstrukturen Folie 48

49 Day-Ahead-Steuerung mit hinterlegten Typtagen Regelgröße vorgelagertes Netz Vollständige Wärmeabnahme sichergestellt (Speicher) Zeitabhängige (teils höhere) Vergütung (+ Betreiber) Entlastung Netz, insbesondere Abbau der Leistungsspitzen (+ Netzbetreiber) Quelle: Christian Schulz, Dissertation, TU Braunschweig, 2007 Folie 49

50 Es bedarf weiterer Anstrengungen Infos: Folie 50