Einsatz von Blockheizkraftwerken zur effizienten und dezentralen Energieversorgung von Gebäuden

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1 FACHSEMINAR ERNEUERBARE ENERGIEN AM DIENSTAG, 12. JUNI 2007 In RAVENSBURG EINE VERANSTALTUNG IM RAHMEN DER QUALIFIZIERUNGSKAMPAGNE ERNEUERBARE ENERGIEN IN BADEN-WÜRTTEMBERG Einsatz von Blockheizkraftwerken zur effizienten und dezentralen Energieversorgung von Gebäuden Mark Lehnertz, Dipl. Ing. (FH) enerquinn, Saarlandstraße 15, Ravensburg

2 Vergleich KWK und getrennte Erzeugung Quelle:

3 CO2-Emissionen von Stromerzeugungssystemen

4 Das KWK - Prinzip Eine Kraft-Wärme-Kopplung kann durch viele Technologien realisiert werden. Prinzip ist dabei die dezentrale Nutzung der gleichzeitig erzeugten Elektrizität und Wärme. Quelle:

5 Was ist ein Blockheizkraftwerk (BHKW)? Der Motor treibt den Generator an, welcher Strom erzeugt. Die anfallende Wärme von Motor, Abgas und Generatorkühlwasser wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt. Die Wärme und der Strom werden immer gleichzeitig erzeugt.

6 Einsatzgebiete für BHKW s Hauptkriterium: gleichzeitiger Strom - und Wärme - Grundlastbedarf Handel, Gewerbe, Industrie Hotels und Gastronomie Kommunale Einrichtungen Krankenhäuser und Altenheime Schwimmbäder, Freizeitzentren Verwaltungsgebäude Wohnanlagen, MFH Wohnsiedlungen Lebensmittelproduktion Viehzucht u. v. m. Quelle:

7 Wärmeverbrauchsprofile, Wohngebäude, Wohnanlagen Hotels, Pflegeheime, Krankenhäuser Gewerbe, Industrie, Prozesswärme

8 Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs 20-30% Quelle: Mini-BHKW-Plan

9 Deckung des Wärmeenergiebedarfs

10 Lastgang des Stromverbrauchs 1/4 h - Leistungsmessung Leistung, in KW Leistung in, kw /4 h - Leistungsmessung am

11 Betriebstrategie, Wärmegeführt und Stromoptimiert Höchste Priorität hat der Eigenverbrauch des produzierten Stroms, in HT-Zeiten, bei gleichzeitigem Verbrauch oder bei Speicherung der erzeugten Wärme.

12 Hydraulische Einbindung eines BHKW Die Vielfalt der Möglichkeiten ist schier grenzenlos, oftmals ist eine einfache Lösung auch zugleich eine der Besten Lösungen. Für die meisten Anwendungen ist diese Variante der hydraulischen Einbindung geeignet. Insbesondere die Parallelschaltung von BHKW und Heizkessel sichert hohe Nutzungsgrade, da der Kessel nicht durchströmt wird, wenn die Heizleistung des BHKWs ausreicht. Asue Veröffentlichung: Einbindung von kleinen und mittleren Blockheizkraftwerken / KWK-Anlagen Quelle:

13 Elektrische Einbindung eines BHKW Eigennutzung mit Rückeinspeisung und Restbezug Bei dieser Variante wird der erzeugte elektrische Strom direkt auf den Stromkreisverteiler geführt. Somit wird der vom BHKW erzeugte elektrische Strom von Stromverbrauchern, die am Stromkreisverteiler angeschlossen sind, direkt genutzt. Liegt der Stromverbrauch höher als die Menge des im BHKW erzeugten Stroms, wird zusätzlich benötigter Strom zu ortsüblichen Preisen oder Grundpreisen (neues EnWG 36) aus dem Netz des VNB bezogen. Zur Abrechnung werden zwei Stromzähler mit Rücklaufsperre eingesetzt: Der eine wird zur Messung des eingespeisten Stromes genutzt, der andere ermittelt die aus dem Netz des VNB bezogene Strommenge. Alternativ können so genannte VierquadrantenMesswandzähler eingesetzt werden, die den Strom in beiden Richtungen (Bezug und Rückspeisung) messen. Quelle:

14 Die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage... wird bestimmt durch: 1. den vorhandenen, ganzjährigen Grundwärmebedarf der Nutzer 2. den rein wärmegeführten Betrieb der KWK-Anlage 3. die optimale Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie 4. die Substitution von teurem, konventionellem Strom 5. die Vergütung des eingespeisten Stroms laut KWK-Gesetz 6. die volle Steuerbefreiung der Primärenergie 7. die Entlastung durch die vermiedene Stromsteuer 8. durch mögliche Förderung

15 Vergütungsübersicht gemäß KWK-Gesetz I/ /2 IV III / II / I/ /2 IV 5 /2 III II / I/ /2 IV III / I/ II / 00 3 /2 IV I/ zuzüglich dem Netznutzungsentgelt, das durch die dezentrale Einspeisung der KWK-Anlage vermieden wird bs. 3 Satz 2 KWK-Gesetz Zusatzvergütung für vermiedene Netznutzung 6 III /2 00 Als üblicher Preis gilt der durchschnittliche Preis für Baseload-Strom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal. Durchschnittlicher Preis für Baseload-Strom an der EEX je Quartal II / 1. Grundvergütung (üblicher Preis) Durschnittspreis in ct/kwh 7 3. Gesetzlicher Zuschlag laut KWK - Gesetz

16 Ökologische Steuerreform - Vorteil für die KWK Anlagen mit einem Jahres- bzw. Monatsnutzungsgrad von mindestens 70 % sind von der Mineralölsteuer befreit (0,55 Ct/kWh (Ho) bei Erdgas). Stromeigenerzeugung aus Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis zu kw ist von der Stromsteuer befreit.

17 Einspeisevergütung gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

18 Einspeisevergütung gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

19 Biogasanteil im Erdgas Energie mit Zukunft Quelle:

20 KfW Förderung (

21 Projekt Beispiel: Studentenwohnanlage 43 Apartments 1280 m² Nutzfläche ca kwh/a Gas (Ho) Heizlast ca. 110 kw ca kwh/a Stromlastspitzen ca. 15 kw BHKW: EC-Power AS kwtherm 13 4 kwel Elektrischer Wirkungsgrad 28,5% +/- 0,5% Gesamtwirkungsgrad 93% Spitzenkessel: elco Niedertemperaturkessel 85 kw Seit Oktober 2006 in Betrieb

22 Projekt Beispiel: Wohnanlage

23 Projekt Beispiel: Wohnanlage Übertrag Gasverbrauch: /a

24 KWK Potenzial in Deutschland

25 Anteil der KWK an der Stromerzeugung in der EU Quelle: eurostat 12/2003

26 Beitrag der KWK und der Regenerativen Energien zur Strom- und Wärmebereitstellung in Baden Württrmberg Struktur und Entwicklung der zukünftigen Stromversorgung Baden-Württembergs Eine Untersuchung im Auftrag des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg Arbeitsgemeinschaft: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.v., Institut für Technische Thermodynamik, Stuttgart Fraunhofer-Institut Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Stuttgart Stuttgart, Karlsruhe Dezember 2001

27 Strom- und Wärmebereitstellung aus KWK in BW, 1999

28 Potenziale und Beitrag der KWK zu den Szenarien Strukturelle Entwicklung der Stromerzeugung in KWK im Szenario NACHHALTIGKEIT und Summenwerte für die Szenarien TREND und EFFIZIENZ im Zeitraum bis 2050

29 Potenziale und Beitrag der KWK in Gebäuden Für eine BHKW - Versorgung als geeignet angenommene Anteile an den Gebäudetypen

30 Der wichtigste Grundsatz der effektiven Vernunft Bei jeder Stromerzeugung entstehen ca. 60% Wärmeenergien. Diese Wärmeenergien nicht zu nutzen, ist der Inbegriff der Unvernunft! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit