Chancen und Grenzen der dezentralen, stromorientierten Wärme- und Mieterstromversorgung

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1 stromorientierten Wärme- und Oliver Zernahle Prokurist / Bereichsleiter Contracting Berliner Energieagentur GmbH ProSHAPE-Abschlussveranstaltung: Digitalisierung in der Wohnungswirtschaft - Energiemanagement im Smart Building Berlin,

2 Inhalt 1. Berliner Energieagentur GmbH 2. Überblick dezentrale KWK Rahmenbedingungen EDL Ökologische Potenziale Technische Grenzen Wirtschaftliche Grenzen Messkonzept 3. Umsetzungsmodelle für KWK- Anlagen 4. Projekt ProSHAPE 5. Fazit Folie 2

4 BEA - Facts and Figures (I) wurde gegründet 1992 als Public-Private-Partnership hat als Gesellschafter zu gleichen Teilen Land Berlin Vattenfall Europe Wärme AG GASAG Berliner Gaswerke AG KfW Bankengruppe verfügt über 2,5 Mio. Stammkapital erwirtschaftet rd. 12,7 Mio. Umsatz rd. 985 T Betriebsergebnis (EBIT) Unternehmensbereiche Consulting Contracting Internationaler Know-how-Transfer mit Sitz Französische Straße Berlin Telefon: (030) Mail: office@berliner-e-agentur.de Internet: beschäftigt 47 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Folie 4

5 BEA - Facts and Figures (II) Folie 5 Energiedienstleistungen Consulting: Beratung von öffentlicher Hand, Immobilienwirtschaft und Unternehmen zum effizienten Energieeinsatz Contracting: Planung, Finanzierung, Bau, Betrieb von Anlagen zur Strom-, Wärme-, Notstrom-, Kälte- und Druckluftversorgung sowie Beleuchtung Internationaler Know-how-Transfer: Übertragung erfolgreicher Modelle zur rationellen Energienutzung und zum Einsatz erneuerbarer Energien in neue Märkte Anlagendaten an über 150 Standorten in Berlin und Umgebung 77 KWK-Anlagen und 55 PV-Anlagen, jährliche Stromerzeugung ca MWh insgesamt 60 Mieterstrommodelle Stromdirektversorgung von über Berliner Haushalten CO 2 -Einsparung > t/a

6 Blockheizkraftwerke der BEA BEA in Berlin Vorreiter beim BHKW-Einsatz seit ca. 20 Jahren 77 installierte KWK-Anlagen 57 KWK-Mieterstromprojekte Stromdirektversorgung von über Haushalten CO2-Einsparung von über t/a Einsatz im Wohnbereich, GDH, im Öffentlichen Sektor Folie 6

7 BEA-Kompetenz Photovoltaik-Anlagen 55 Anlagen an 31 Standorten 6 auf Eigenverbrauch 3 PV-Mieterstrommodelle installierte Leistung rd. 4,2 MWpeak Stromerzeugung kwh p. a. Marktanteil in Berlin rd. 6 %* Folie 7 *bezogen auf die gesamte installierte Leistung bis Ende 2014

8 Inhalt 1. Berliner Energieagentur GmbH 2. Überblick dezentrale KWK Rahmenbedingungen EDL Ökologische Potenziale Technische Grenzen Wirtschaftliche Grenzen Messkonzept 3. Umsetzungsmodelle für KWK- Anlagen 4. Best-Practice-Beispiele 5. Fazit Folie 8

9 Gesetzlicher Rahmen Energiedienstleistungen (Auswahl) Strommarktgesetz Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) EU-Richtlinie: Energieeffizienz in Gebäuden Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) Energiedienstleistungen Energieeinsparverordnung (EnEV) Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende EU-Richtlinie: Energiedienstleistungen EEWärme-Gesetz (EEWärmeG) KWK-Gesetz (KWK-G) BGB / WärmeLV Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) *laufendes Verfahren/Entwurfsstadium Folie 9

10 Brennstoffeinsparung durch KWK Folie 10 Abhängig von Effizienz der KWK und der Vergleichsbasis Vergleich mit veralteter Technik (Kohle- Kraftwerk, alter Heizkessel) 1 aktueller Technik (Kraftwerkspark Deutschland, neuer Brennwertkessel mit teilweise Brennwertnutzung) 2 Best-Technologie (neue GuD-Anlage, neuer Brennwertkessel mit weitgehender Brennwertnutzung) 3 Brennstoffeinsparungen 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% alte Technologie aktuelle Technologie Best-Technologie Annahmem: Gesamtnutzungsgrad BHKW 90%, 1 elektrischer Nutzungsgrad Kraftwerk 25%, thermischer Nutzungsgrad Kessel 85%; 2 elektrischer Nutzungsgrad Kraftwerk 40%, thermischer Nutzungsgrad Kessel 90%; 3 elektrischer Nutzungsgrad Kraftwerk 60%, thermischer Nutzungsgrad Kessel 95%

11 Entwicklung dezentraler BHKW in Berlin Dezentrale BHKW sind wichtiger Bestandteil bei der Erfüllung der CO 2 - Einsparziele von Berlin Starker Aufwärtstrend in letzten Jahren durch Modellprojekte und Änderung der politischwirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen Folie 11 Weiterer Ausbau in allen Sektoren notwendig * IBN BEA BHKW Rummelsburger Str. Quelle: Stromnetz Berlin GmbH*

12 KWK-Gesetz - Aktueller Förderrahmen Erdgas-BHKW (II) Fördersituation im neuen KWK-G 2016 Förderung von BHKW 50 kw 50 kw: 8 ct/kwh für Einspeisung und 4 ct/kwh für Eigenverbrauch/Mieterstrom bei Vbh Förderung weiterer Größenklassen von 50 bis 100 kw: 6 bzw. 3 ct/kwh für Vbh von 100 bis 250 kw: 5 bzw. 2 ct/kwh von 250 kw bis 2 MW: 4,4 bzw. 1,5 ct/kwh Zusätzlich Mini-KWK-Förderprogramm bis 20 kwel in Gebäuden Nur höchsteffiziente Anlagen gefördert Einmalauszahlung für BHKW bis 2 kw von 4 ct/kwh für Vbh möglich Förderung Wärmetrassen (max. 30 % bis 40 % Trasseninvestition) dezentrale kleine KWK mit Fokus auf Einspeisemodelle wie auch Mieterstrommodelle gestärkt Folie 13

13 Überblick Stand KWK bis 600 kw Vitowin 350-F Dachs G 5.5 Mephisto G 20+ G-Box 50 GVM 50 N 946 TC-N-IE agenitor 312 HPC 600 N Gasturbine Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor Verbrennungsmotor 1 kw el 5,5 kw el 20 kw el 50 kw el 50 kw el 235 kw el 450 kw el 600 kw el 5,3 kw th 12,5 kw th 46,7 kw th 100 kw th 110 kw th 280 kw th 480 kw th 658 kw th 26,0 % el 27,0% el 31,5% el 34,0% el 26 28% el 39,8 % el 41,0% el 41,9 % el Folie 15

14 Bei der Planung keine monovalente Betriebsweise, Spitzenlastkessel erforderlich zentrale Warmwasserbereitung erforderlich im Vorfeld - Prüfung / Optimierung von Systemtemperaturen zur Vermeidung von Stillstandszeiten aufgrund zu hoher Raumluft-Temperaturen freier massiver Schornsteinzug (kein Fertigschornstein - Schallübertragung!) ausreichend dimensionierter Gas-Hausanschluss Platzbedarf für Pufferspeicher Einbringung der Maschine i. d. R. möglich (Türbreite, alternative Einbringöffnung, Treppenbreite) schalltechnisch geeigneter Aufstellraum (Messung und Bewertung der erforderlichen Schallschutzmaßnahmen notwendig) geeignete Elektroverteilung (Stand der Technik) zur Aufnahme / Weiterleitung des erzeugten Stromes Folie 17 Technische Herausforderungen für den BHKW-Einsatz

15 Herausforderungen für die BHKW-Betriebsführung Bei dem Betrieb getrennte Zähleinrichtungen für Energiemengen (Gas, Wärme, Strom) Brennwertkessel / BHKW zur Berechnung der Energiebilanz erforderlich übergeordnete Regelung mit Datenaufzeichnung von Schaltzuständen und Temperaturverläufen zur Laufzeitoptimierung des BHKW erforderlich regelmäßige Kontrolle der Betriebsdaten zur Feststellung von Laufzeitveränderungen fachkundiges Personal zur Auswertung der Daten erforderlich Wartungsvertrag mit Fachfirma (idealerweise Vollwartungsvertrag), inkl. Versicherung Chancen: Folie 18 CO2-Minderung und Klimaschutz Effizienzsteigerung der Energieversorgung (optimierter Jahresnutzungsgrad) hoher BHKW-Anteil am Stromabsatz im Objekt

16 Stromgestehungskosten Erdgas-BHKW bei Volllaststd./10 J 30 fixe Kosten Arbeitskosten Stromerlös netto Erlöse KWKG bis 50 kw Erlös 60 % EEG-Umlage Kosten Erlöse ,46 3,81 Cent / kwhel 15 4,31 4,68 4,00 4, ,98 16,82 14,06 6,05 16,15 15,15 8, ,34 7,57 4,54 4,59 25,28 18,38 15,01 13,55 10,60 23,96 19,15 12,59 5,5 kw 20 kw 50 kw 100 kw 250 kw Eigennutzung Strom Verkauf Strom Einspeisung Strom Folie 20 EEX / Gaskosten: Mittel 2015, Stromtarif: 28,48 ct/kwh brutto, inkl. MAP, inkl. Kosten für Stromnetz und Abrechnung Stromkunden

17 CO 2 -Emissionen 75 WE (BHKW mit 34 kwel) Sehr großes öko-logisches Potenzial durch Sanierung und Einsatz effizienter Technologien Potenzial von BHKW steigt bei größeren Gebäuden Klimaneutrale Wärmeerzeugung durch Biogas-BHKW möglich Vorgaben EEWärmeG (50 % Anteil an Wärmeerzeugung) durch BHKW erfüllt Niedriger Primärenergiefaktor mit BHKW Gaskessel Heizölkessel Solarthermie Photovoltaik + Gaskessel Holzkessel Wärmepumpe Luft Wärmepumpe Sole Erdgas-BHKW Biogas-BHKW CO 2 -Emission in t/(we a) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 unsaniert saniert Annahmen: Nutzungsgrad Bestand (Gaskessel): 85%; Nutzungsgrad Gaskessel: 90%; Nutzungsgrad Ölkessel: 85%; Deckungsbeitrag ST: 15%; Installierte PV- Leistung: 84 kw p ; spez. PV-Ertrag: kwh/kw p ; Nutzungsgrad HHS-Kessel: 80%; JAZ WP Luft: 3,0, JAZ WP Sole: 4,0, Leistung BHKW: 34 kw el el. Nutzungsgrad BHKW: 30%; Volllaststunden BHKW: h/a; Bewertung der CO 2 -Emissionen inkl. Vorkette; Bewertung des KWK- und PV-Stroms mit fossilem Verdrängungsmix Folie 23

18 Heizkosten Mehrfamilienhaus 75 WE (BHKW mit 34 kwel) Mittlere Kosten für Betrachtungszeitrahmen 15 Jahre Steigende Strompreise machen dezentrale Stromerzeugung attraktiv Netto-Heizkosten in /(m² Monat) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 Gaskessel Heizölkessel Solarthermie Holzkessel Voraussetzung: hohe Quote von 75% der Bewohner nutzen den BHKW- Stroms im Objekt! Wärmepumpe Luft Wärmepumpe Sole Erdgas-BHKW Biogas-BHKW unsaniert saniert Energiepreisniveau 1. Hlbj. 2016, moderate Preissteigerungen Folie 25

19 Folie 26 Summenzählermodell BEA - Stromnetz Berlin Zählerstruktur Hybrid-Versorgung BHKW und PV Konkretisiertes Modell für gesetzliche Vorgabe für Abrechnung über Unterzähler nach VDE AR 4105 Erzeugeranlagen mit höherer Einspeisevergütung baulich näher am Einspeisezähler angeordnet PV-Vorrangschaltung Klare kaufmännische Trennung zwischen Erzeuger, Stromkunden und fremden Stromkunden Beispiel: 48 WE je 3000 kwh/(we a) BHKW (20 kw el /47 kw th ) & PV-Anlage mit 25 kw p Quelle: Stromnetz Berlin

21 BHKW - Contractingmodelle Vollcontracting Gesamte Heizanlage durch BEA errichtet und betrieben Beistellung Kesselanlage bleibt im Kundenbesitz BHKW auf Erdgasbasis Möglichst vollständige KWK-Stromnutzung im Objekt / bzw. Einspeisung nach KWKG Separater Bezug von Betriebs-strom Ab 10 Jahre Laufzeit Wärmelieferung mindestens zu Bestandskosten Günstiger Strompreis im Objekt durch Lieferung aus BHKW Folie 30

22 BHKW - Contractingmodelle Hybrid BHKW mit PV-Anlage Heizzentrale komplett oder Beistellung BHKW auf Erdgasbasis Möglichst vollständige KWK-Stromnutzung im Objekt / bzw. Einspeisung nach KWKG Separater Bezug von Betriebsstrom Ab 10 Jahre Laufzeit Wärmelieferung mindestens zu Bestandskosten Kombination aus BHKW und PV-Anlage macht eine CO 2 -emissionsfreie Energieerzeugung möglich und ist wirtschaftlich Folie 31

23 Inhalt 1. Berliner Energieagentur GmbH 2. Überblick dezentrale KWK Rahmenbedingungen EDL Ökologische Potenziale Technische Grenzen Wirtschaftliche Grenzen Messkonzept 3. Umsetzungsmodelle für KWK- Anlagen 4. Projekt PROShape 5. Fazit Folie 32

24 ProShape Projekt Hosemannstr. (WBG Zentrum eg) Gebäude: Wohngebäude mit 224 Wohneinheiten Beheizte Gebäudefläche: m² Bezirk: Berlin-Pankow Technische Daten: BHKW mit Volllaststunden (soll): Hersteller: Brennstoff: 34 kw el / 78 kw th ca h/a Kraftwerk Erdgas Leistungstiefe: Finanzierung, Planung, Bau und Betrieb (Beistellung) Inbetriebnahme: Oktober 2015 Laufzeit Wärme-/Stromlieferung: 10 Jahre Investitionssumme: 175 T Umweltentlastung: CO 2 Einsparung: 160 t pro Jahr Folie 33

25 Ziele von ProSHAPE Anwendung dezentraler Einzelraumregelung und Heimautomatisierungsplattform mit Integration BHKW (Beistellung) zur Energieeffizienzsteigerung Weiterentwicklung von Hard- und Softwarelösungen für die Energiekostenminimierung in Gebäuden Entwicklung neuer Geschäftsmodelle sowie deren Transfer Entwicklung flexibles Abrechnungsmodelle Dynamische Preise für Strom auf Grundlage des prognostizierten Energieverbrauchs und veränderter BHKW-Fahrweise Abwägung verschiedener BHKW-Betriebsweisen (z.b. Objektversorgung vs. Einspeisung, Modellierung stromorientierte Fahrweise) Folie 34

26 EnergyCams Lastprofile des elektrischen Energiebedarfes der Haushalte für Forschungsvorhaben notwendig Versorgungsgebiet mit Ferraris-Stromzähler ausgestattet Kostengünstige Lösung: Einbau EnergyCam der Fa. Fast Forward Optischer Sensor mit Kamera erfasst den aktuellen Zählerstand und übermittelt Daten zur Weiterverarbeitung Folie 35

27 EnergyCams - Datenschutz Einschätzung BNetzA: EnergyCam ist kein intelligentes Messsystem (bei Nutzung zur BHKW-Steuerung) EnergyCam ist ein Messwertwiederholer EnergyCam darf nicht zu Abrechnungszwecken verwendet werden Empfehlung Rechtsanwaltskanzlei SKW Schwarz: Zur Verwendung der Messwerte für Steuerung und Visualisierung: Einholung einer Einwilligungserklärung der (Nicht)-BEA- Stromkunden nach EnWG 21e Stromnetz Berlin: Duldung der EnergyCam an den Ferraris-Stromzähler während ProSHAPE Folie 36

28 Folie 37 Chancen und Grenzen der dezentralen, Aktuelle Betriebserfahrungen - Wochentag Dienstag :00:00 00:30:00 01:00:00 01:30:00 02:00:00 02:30:00 03:00:00 03:30:00 04:00:00 04:30:00 05:00:00 05:30:00 06:00:00 06:30:00 07:00:00 07:30:00 08:00:00 08:30:00 09:00:00 09:30:00 10:00:00 10:30:00 11:00:00 11:30:00 12:00:00 12:30:00 13:00:00 13:30:00 14:00:00 14:30:00 15:00:00 15:30:00 16:00:00 16:30:00 17:00:00 17:30:00 18:00:00 18:30:00 19:00:00 19:30:00 20:00:00 20:30:00 21:00:00 21:30:00 22:00:00 22:30:00 23:00:00 23:30:00 Leistung in kw -10 Zukauf Leistung alle Wohnungen im Quartier Leistung BEA Kunden (71 Stk.) Leistung BHKW Chance der stromgeführten Fahrweise: Reduzierung Fremdstrombezug, Erhöhung Eigenstromerzeugung Exemplarisch ergäbe sich ein Mehrerlös für den Betreiber von ca. 1,30 für diesen exemplarischen Tag (abhängig von der Mieterstromquote)

29 Folie 38 Chancen und Grenzen der dezentralen, Aktuelle Betriebserfahrungen - Szenario bei 100 % Stromquote Dienstag :00:00 00:35:00 01:10:00 01:45:00 02:20:00 02:55:00 03:30:00 04:05:00 04:40:00 05:15:00 05:50:00 06:25:00 07:00:00 07:35:00 08:10:00 08:45:00 09:20:00 09:55:00 10:30:00 11:05:00 11:40:00 12:15:00 12:50:00 13:25:00 14:00:00 14:35:00 15:10:00 15:45:00 16:20:00 16:55:00 17:30:00 18:05:00 18:40:00 19:15:00 19:50:00 20:25:00 21:00:00 21:35:00 22:10:00 22:45:00 23:20:00 23:55:00 Leistung in kw -10 Achsentitel Zukauf Leistung alle Wohnung Leistung BHKW Exemplarisch ergäbe sich bei einer Stromquote von 100 % ein Mehrerlös für den Betreiber von rd. 5 für diesen exemplarischen Tag

31 Fazit KWK-Anlagen stellen eine wichtige Komponente bei der Erreichung der Klimaziele Berlins und damit Deutschlands dar. Erhebliche energetische und ökologische Einsparungen sind auch im kleineren, dezentralen BHKW-Leistungsbereich erschließbar. KWK ist wirtschaftlich umsetzbar und bietet dem Nutzer große ökologische Potenziale bei günstigen Wärme- und Stromkosten Stromorientierte Betriebsweise steigert Wirtschaftlichkeit von KWK Mieterstromprojekten bei Puffermöglichkeiten (Gebäudehülle, Speicher) Dezentrale energetische Anlagen können kostensparend einen wichtigen Beitrag zur CO 2 -Einsparung leisten und bilden die unverzichtbare Grundlage für eine flexible dezentrale Energieerzeugung. Folie 40

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Informationen kontaktieren Sie bitte: (030) Strom-Telefon: (030)