Brennstoffzellen in der Hausenergieversorgung!

Transkript

1 Brennstoffzellen in der Hausenergieversorgung!

2 Unternehmen Energiewirtschaftliche Bedeutung Funktionsweise Produkte für die Hausenergieversogung Der BlueGEN Bewertung in der ENEV Förderprogramme und Wirtschaftlichkeit Praxisbeispiele

3 SOLIDpower Das Unternehmen

4 company - facts and figures 2015 Akquisition der Assets von Ceramic Fuel Cells GmbH > 750 Installierte BlueGEN 2014 EnGen roll-out im EU Projekt Ene.field > 12 Mio. Betriebsstunden kw modular mchp generator design >160 Mitarbeiter weltweit 2008 Inbetriebnahme Pilotfabrik Mezzolombardo (IT) 60 Mitarbeiter Heinsberg 2007 Gründung SOFCpower, Acquisition HTceramix > 60% Höchster el. Wirkunsgrad 2000 EPFL (CH) Spin Off Htceramix s.a. Innovation HotBox technology 2 MW/y Kapazität Plant 1

5 5 WHERE WE ARE TODAY CE certified, 10 y service contract 11 Mio. hours, > 13 GWh produced by fleet Eligible for SGIP (CA) COMMERCIAL PRODUCTS Electrical Eff. > 60% net AC «@home» Worldwide PERFORMANCE Record Expected stack lifetime 60kh Availability > 98% LOW COST DEPLOYMENT with MARKET LEADERS Stack cost ~ MW/y System cost < /kw for small systems Utilities Data Centres

6 Baustein der Energiewende

7 Historische Herausforderung der IT-Branche Groß, zentralisiert, isoliert Klein, dezentral, vernetzt Ich denke es gibt einen Weltmarkt für etwa fünf Computer Thomas Watson (Chairman of IBM), 1943

8 Historische Herausforderung der Energiebranche Groß, zentralisiert, isoliert Klein, dezentral, vernetzt Atomkraft ist die einzige zuverlässige Quelle für emissionsarmen Grundlaststrom, die heute verfügbar ist John Howard, Australischer Premierminister a.d., 23. August 2007 Quelle:

9 Historische Herausforderungen der Energiewende Um eine erfolgreiche Energiewende zu realisieren, müssen die Herausforderungen angenommen werden: Anpassung des Strommarkt-designs zur Sicherstellung der Residuallasten Ausbau der Erneuerbaren Energien und Verstetigung des fluktuierenden Stromangebots Umbau des fossilen Kraftwerksparks Herausforderungen der Energiewende Ausbau der EE/Speicher Netzausbau Ausbau der Stromnetze und Integration intelligenter Steuerungsmechanismen Energetische Gebäudesanierung und energieeffizientes Bauen Steigerung der Energieeffizienz Die Energiewende erfordert die Entwicklung neuer und die Weiterentwicklung bestehender Technologien für die Erzeugung, die Speicherung und den Transport von Energie

10 Was wurde bisher erreicht... Quelle: BMWi

11 ...und wer hat es umgesetzt?

12 BlueGEN Das Mikrokraftwerk

13 Funktionsweise der Brennstoffzelle 13

14 Funktionsprinzip SOLIDpower- Technologie CH 4 + 2H 2 O CO H 2 H 2 + O H 2 O 14

15 Aufbau der Brennstoffzelle 15

16 Aufbau des Brennstoffzellenstapels 16

17 Produkte in der Hausenergieversogung

18

19 Funktionsweise 19

20 Der BlueGEN

21 Funktionsprinzip Erdgas ca. 2,5 kw Wärme ca. 0,6 kw Strom 1,5 kw Erzeugter Strom kann vor Ort genutzt oder gegen Vergütung ins Netz eingespeist werden Wärme kann zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung verwendet werden. 21

22 Aufbau Brennstoffzellenmodul Zelle Zellenanordnung 2x2 1 Brennstoffzellenstapel 51x Lagen (204 Zellen) 1 Fuel Cell Stack 2 Anlagen-Peripherie 3 Hochtemperatur Wärmedämmung

23 Hocheffizienter, modulierbarer Stromgenerator Zuluft/Abgasrohr Wärmetauscher integriert Strommanagement- Steuerung Brennstoffzellenmodul Gasreinigung Wasseraufbereitung Luftgebläse Techn. Daten P el : 1,5 kw P th : 0,6 kw η el : bis 60% η ges : bis 85% 23

24 BlueGEN Anschlüsse 24

25 Anwendungsbeispiel Gas-Brennwerttherme Heizung Wärmespeicher Für BlueGEN und in diesem Beispiel Solarthermie BlueGEN Brennstoffzelle Stromerzeugung Warmwasserbereitung 25

26 Was ist BlueGEN? Mikro-Kraftwerk auf Brennstoffzellenbasis Erzeugt Strom und Wärme aus Erdgas Kann in Wohngebäuden und Gewerbebetrieben eingesetzt und mit bestehenden Heizanlagen kombiniert werden Kontinuierliche Stromerzeugung unabhängig vom Wärmebedarf BlueGEN ist die Zukunft der Stromerzeugung für Unternehmen und Haushalte

27 Gute Gründe für den BlueGEN BlueGEN erzeugt unabhängig vom Wärmebedarf konstant (24/7) 1,5 kw elektrische Leistung und damit ca kwh Strom pro Jahr und bis zu 200 l warmes Wasser pro Tag. BlueGEN bietet den weltweit höchsten elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60% und ist damit effizienter als große Kraftwerke. Mit BlueGEN können Sie Ihre Energiekosten und Ihre CO 2 - Emissionen um ca. 50% reduzieren. BlueGEN ist modular neben jedem bestehendem Heizungssystem einsatzfähig. BlueGEN wird über das Internet aus der Ferne gesteuert und gewartet. BlueGEN ist förderfähig.

28 Kundenbedürfnisse Unabhängigkeit /Autarkie Reduzierung der Energiekosten Innovativ, weltweit höchste Effizienz Sichere Investition durch 10-jährigen Vollwartungsvertrag Green-Invest; reduzieren Sie ihren CO 2 -Ausstoß um ca. 50% Stromgeführte Anlage; ganzjähriger Betrieb Geringe Betriebsgeräusche und Vibrationen

29 Kurzübersicht Vollwartungsvertrag Vollwartungsvertrag mit 10-jähriger Laufzeit Kosten: 600 pro Jahr Umfang: Alle anfallenden Wartungsarbeiten und Störungsbeseitigungen (inkl. Anfahrt, Arbeitszeit, Material) Regelmäßige Wartungsarbeiten: Austausch von Luft- und Wasserfiltern, Austausch der Gas-Entschwefelungspatrone Beinhaltet ebenfalls Stackaustausch Vom Benutzer durch Fahrlässigkeit verursachte Störungen / Schäden sind nicht enthalten Stack-Austausch bei Degradation auf ca. 47% Ziel: Durchschnittlicher elektr. Wirkungsgrad von mindestens 50% über die 10-jährige Laufzeit

30 El. efficiency Vergleich Brennstoffzellensysteme 60% 50% 40% 30% Elcore Vaillant Bosch Viessman Vitovalor Viessmann /Hexis Senertec SOLID power Elektrische Leistung 0,3 kw 0,7 kw 0,7 kw 0,75 kw 1 kw 0,7 kw 1,5 kw Thermische Leistung 0,7 kw 1,3 kw 0,62 kw 1,0 kw 1,8 kw 0,95 kw 0,6 kw Elektrischer Wirkungsgrad 32 % 33% 45% 37% 35% 37,7% 60% Technologie HT-PEM SOFC SOFC PEM SOFC PEM SOFC Stack-/Systemlieferant Elcore Sunfire Kyocera Panasonic Hexis Toshiba SOLIDpower Marktsegment EFH EFH/ZFH EFH/ZFH EFH/ZFH EFH/ZFH EFH/ZFH EFH-MFH KMU Vorteile Deckung el. Grundlast EFH, geringe th. Leistung Marke Marke, geringe th. Leistung Marke Marke Marke Geringste TCO Disadvantages Preis ca /kw Preis - TCO Preis - TCO Preis - TCO Preis - TCO Preis - TCO Design 30

31 BlueGEN für zwei unterschiedliche Märkte Wärmemarkt Stromerzeugung Technologien Hersteller Kundentreiber Vertriebskanäle Brennwerttherme, Solarthermie, Wärmepumpe, Holzpellet, Stirling, Niedrigeffiziente Brennstoffzelle Viessmann, Vaillant, BDR Thermea, Bosch Notwendigeit zum Tausch, Gerätepreis, geringe Energiekosten, Nachhaltigkeit SHK Handwerk(~54.000) Photovoltaik, Hocheffiziente Brennstoffzelle Aleo, Hanwha, Manz, Schott, LDK, Suntech power, First solar, Panasonic Green Investment, Payback, Opportunität Handwerk, Stadtwerke, Neue Vertriebseinheiten Marktpotenzial ~ Geräte/a ~ Preisstrategie Hochpreisig Preissensitiv (Payback muss erfüllt werden)

32 BlueGEN ist mit vielen Produkten kombinierbar Wärmepumpe Fotovoltaik BHKW + Holzpellet Gaskessel

33 Der BlueGEN in der ENEV

34 Umweltnutzen CO 2 Bilanz Über 50% CO2 Einsparung mit dem BlueGEN Beispielrechnung: EFH kwh th Wärmebedarf kwh el Stromverbrauch kg Benchmark Emissionen 2 kw BZ-Beistellgerät + Gesamtjahres-CO₂-Emissionen Wärme und Strom kg kg kg kg kg kg kg kg -12,4 t CO 2 /a -8,2 t CO 2 /a 0 kg Ölkessel (alt) Gaskessel (alt) Gas-BW mit Solarth. Elektr. Wärmepumpe BHKW Stirling (intern bival.) 2 kw BZ-Beistellgerät + BW Gesamtemissionen p. a kg kg kg kg kg kg

35 Regelverfahren nach EnEV DIN V DIN V Einfacheres Verfahren Mikro-KWK nicht ohne weiteres rechenbar Kein Verfahren für die Bewertung von Brennstoffzellen Quelle: ITG Komplexeres Verfahren Gilt als Ersatz für DIN V 4701 Bewertung von KWK möglich, aber nicht ohne weiteres auf µkwk übertragbar Kein Verfahren für die Bewertung von Brennstoffzellen

36 Besonderheiten bei der Bewertung von Brennstoffzellen 1. Unterschiedliche Brennstoffzellentypen bedingen unterschiedliche Betriebsstrategien Sommerpause Regeneration Modulation BlueGEN: Kontinuierlicher Betrieb 2. Unterschiedlicher Entwicklungsstand Feldtest BlueGEN: Markteinführung 3. Durch die hohe elektrische Effizienz nur geringe thermische Leistung DIN18599 gilt erst ab 2kW thermische Leistung BlueGEN: 0,6kW

37 Gültigkeitsbereich DIN Spec Größe / Wert Typ des Gebäudes Typ der KWK-Anlage Betriebsweise der Anlage Q outg,a P th,chp Q w,outg,a Gültigkeitsbereich Wohngebäude und wohnähnliche Nutzung Brennstoffzelle wärmegeführte Betriebsweise kwh/a bis kwh/a 0,3 kw bis 5 kw kwh/a bis kwh/a V PS Mindestens 100 l/kwth

38 DIN Spec Stand heute Die DIN Spec ist beim Beuth Verlag erhältlich (69,00 als Download) Aufgrund der Neuheit ist das Berechnungsverfahren noch nicht in einer EnEV Software integriert. Anerkanntes Verfahren, auch durch Bauminister (aufgenommen in KFW-Technische-FAQ ) Aufnahme in die DIN V ist vorgesehen dann auch Umsetzung in EnEV-Software

39 Jahres-Primärenergiebedaf in kwh/m²a BlueGEN in der EnEV 2014 ab : Im Vergleich geringster Jahresprimärenergiebedarf 60 56,8 56,4 Anforderungswert nach EnEV ,6 kwh/m²a 50 48,3 42,8 43, ,9 32, ,4 10 Erdgas 6,8 Erneuerbare 0 GBW + sol. TWE GBW + sol. TWE/HeizU Mikro-KWK Otto Mikro-KWK BZ Mikro-KWK Stirling BlueGEN Pelletkessel Luft / Wasser - EWP Sole / Wasser - EWP Beispiel: EFH Neubau (Nutzfläche A N =255m², baulicher Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 70), Energiebedarfsberechnung mit Standardwerten der DIN für alle in der Norm abgebildeten Systeme Quelle: ITG Dresden Diagramm aus Neubaukompass Auswirkungen der EnEV 2014/16, Studie erarbeitet im Auftrag von Zukunft ERDGAS, sowie eigene Berechnungen

40 PEF des BlueGEN mit Gasbrennwert im Vergleich Primärenergiefaktor f p 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 typischer Bereich für el. Wärmepumpe BHKW, Fernwärme, Solar PEF BlueGEN gesamter Wärmeenergiebedarf [kwh/a]

41 Beispiele zu EnEV bzw. KfW Einfamilienhaus neu Einfamilienhaus alt Mehrfamilienhaus BlueGEN + Gasbrennwert BlueGEN + Gasbrennwert BlueGEN + Gasbrennwert + Wärmepumpe kwh kwh kwh Primärenergiefaktor fp 0,0 Primärenergiefaktor fp < 0,6 Primärenergiefaktor fp < 0,6

42 BlueGEN attraktive Förderungen

43 Förderung gemäß KWKG Gesetzlich geregelter Zuschlag auf den erzeugten Strom durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) 4 ct/kwh für Eigennutzung 8 ct/kwh auf Einspeisung Jährlich bis zu Förderung 1.040,- Begrenzt auf Vollbenutzungsstunden

44 Förderung durch das Energiesteuergesetz! 47 Absatz 1 Nr. 3 EnergieStG! Erstattung der Energiesteuer auf das eingesetzte Erdgas vom zuständigen Hauptzollamt 0,55 ct/kwh, Laufzeit unbegrenzt Jährliche Förderung ca. 133,-

45 Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) - Zuschuss für Mini-KWK-Anlagen nicht im Gebiet mit Anschlussund Benutzungsgebot für Fernwärme Betreuung über einen Wartungsvertrag Gesamtnutzungsgrad von mindestens 85% Wärmespeicher 36 l Durchführung eines hydraulischen Abgleichs Umwälzpumpen mindestens Effizienzklasse A Kumulierbar soweit das Dreifache dieser Förderung insgesamt nicht überschritten wird Bauantrag/Bauanzeige vor

46 Europäische Förderprogramm ene.field bzw. PACE Herstellerförderung Vergünstigter Einkaufspreis für Partner Erstattung Installationskosten bis zu netto Kumulierung mit BAFA möglich Voraussetzung ist monatliche Messdatenübermittlung des Betreibers über 2 Jahre Messtechnik wird gestellt Online Monitoring in 10% der ene.field Anlagen

47 Technologie-Einführungs-Programm für Brennstoffzellen KfW Grundförderung 450 je 100 Watt elektrische Leistung z.zt. nur Privatpersonen z.zt. nur EFH ZFH ETW Stromsteuerbefreiung entfällt Betreuung über einen Vollwartungsvertrag Einbeziehung Energieeffizienz-Experten Durchführung eines hydraulischen Abgleichs!Aufgrund rechtlicher Unsicherheiten können wir das Programm im Moment nicht empfehlen! Anpassung des Programms wird kurzfristig erwartet

48 Einspeisevergütung gemäß KWKG Vergütung des eingespeisten Stroms gemäß Baseloadpreis der Strombörse in Leipzig EEX Aktueller Baseload ca. 3 ct/kwh (Durchschnitt 2016) Vermiedene Netznutzungsentgelte ca. 0,3 1,5ct/kWh Summe ca. 4ct/kWh Einspeisevergütung

49 BlueGEN Wirtschaftlichkeit

50 Wirtschaftlichkeit basiert auf 2 Säulen 1 2 Spark Spread Förderungen Was Kosten (netto) Was Kosten (netto) Förderungen (ene.field KfW) Bis zu Stromkosten (Bezug aus dem Netz) / kwh 22 Cent Investment-Förderung (BAFA) 3.792,50 EUR Gaskosten (Bezug aus dem Netz) / kwh 4 Cent KWK-Bonus für jede produzierte kwh (KWKG 2016) 4 bzw. 8 Cent Elektrische Effizienz bis zu 60% Einspeisevergütung (nur eingespeiste kwh) ca. 3 Cent, abh. von EEX-Preis Produktion von Strom statt für 22 Cent für 8 Cent [4 Cent / 55% / 1,1 (Hs zu Hi)] Energiesteuerbefreiung (auf eingesetztes Gas / kwh) Vermiedene Netzentgelte (nur eingespeiste kwh) 0,55 Cent 0,3-1 Cent

51 Wirtschaftlichkeit 51

52 BlueGEN Rechner Wirtschaftlichkeit über 10 Jahre

53 BlueGEN Im Vergleich zu Alternativen im EFH 53

54 Praxisbeispiele

55 Praxisbeispiel: Gewerbeobjekt - Verwaltung und Lager Vorher Nachher Energiekonzept NT-Gaskessel Gasbrennwert + BlueGEN + PV Gasbedarf kwh kwh Strombedarf kwh kwh Energiekosten Investition ca Ersparnis über p.a. Amortisation < 7 Jahre CO2 Bilanz auf 60% reduziert!

56 Praxisbeispiel: Reihenbungalow mit Schwimmhalle Investition ca Euro Ersparnis über p.a. Amortisation < 7 Jahre CO2 Bilanz auf 55% reduziert! Vorher Nachher Energiekonzept Gasbrennwert Gasbrennwert + BlueGEN + Erneuerung Lüftung/Entfeuchtung Gasbedarf kwh kwh Strombedarf kwh kwh Energiekosten

57 Praxisbeispiel: Zweifamilienhaus Vorher Nachher Energiekonzept Ölkessel Gasbrennwert + BlueGEN + Wärmepumpe (2 kw th) Gasbedarf Liter kwh Strombedarf kwh kwh Energiekosten Investition ca Euro Ersparnis ca p.a. Amortisation < 7 Jahre CO2 Bilanz auf 42% reduziert!

58 Beispiel: Wohnungsbaugesellschaft Großraum Stuttgart Sanierung unterliegt EEWärmeG Neubau mindestens KfW55 Konzept mit BlueGEN Basisinvest im Vergleich zu Alternativtechnik < 50% Bei geringeren Betriebskosten