EEWärmeG: Spielräume für Landesgesetze zum Klimaschutz. Zentrale und dezentrale Wärmeversorgung in Berlin

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Andrea Arnold
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1 Berliner Energie Tage 2009 EEWärmeG: Spielräume für Landesgesetze zum Klimaschutz Zentrale und dezentrale Wärmeversorgung in Berlin Dezentrales Wärmeversorgungskonzept in den Berliner Stadtbezirken Lichtenberg, Friedrichshain-Kreuzberg und Marzahn-Hellersdorf für das Jahr 2018 Berlin, 04. Mai 2009 B. Sc. Mathis Buddeke

Schmidthals, UfU) rechtliche Rahmenbedingungen für ein dezentrales Wärmeversorgungskonzept

2 Projektpartner und Teilstudien Dynamische Gebäudesimulation (Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick, Ingenieurbüro Sick) Versorgungssicherheit Erdgas und Biogasangebot (Malte Schmidthals, UfU) rechtliche Rahmenbedingungen für ein dezentrales Wärmeversorgungskonzept (Hartmut Gaßner, GGSC) Begutachtung des Untersuchungsansatzes (Prof. Dr. Uwe Leprich, HTW Saarbrücken) 2

3 Inhaltsverzeichnis Zielsetzung der Studie Ausgangssituation der Studie Vorgehensweise, Ermittlung des Wärmebedarfs Zielgrößen für die Ergebnisermittlung Ergebnisse Umsetzbarkeit der Versorgungskonzepte Ausblick auf längerfristige Wärmeversorgung Zusammenfassung 3

4 Ausgangssituation der Studie Berlin mit statistischen Gebieten Untersuchungsgebiet 4

5 Ausgangssituation der Studie Statistische Gebiete im Untersuchungsgebiet 5

6 Datengrundlage Betrachtung der Bezirke: Datenbasis: Friedrichshain-Kreuzberg, Lichtenberg, Marzahn-Hellersdorf Karten der Senatsverwaltung Stadtentwicklung: Stadtstrukturtypen Umweltatlas: Unterschiedliche Heizungsarten, Solare Flächenpotentiale 6

Vorgehensweise Einteilung in unterschiedliche Gebäudetypen. Auswahl aus IWU Gebäudetypologie und anschließende thermische Jahressimulation mit TRNSYS.

7 Vorgehensweise Einteilung in unterschiedliche Gebäudetypen. Auswahl aus IWU Gebäudetypologie und anschließende thermische Jahressimulation mit TRNSYS. EFH vor 84 saniert EFH vor 84 unsaniert EFH nach 84 saniert EFH nach 84 unsaniert MFH vor 1984 saniert MFH vor 1984 unsaniert MFH nach 1984 saniert MFH nach 1984 unsaniert Plannenbau saniert Plattenbau unsaniert BüroGewS BüroGewU SchuleS SchuleU Gebäudetypen und thermische Jahressimulation 7

8 Vorgehensweise Beispielhafte Zeitreihe eines Gebäudetyps. (Einfamilienhaus Baujahr vor 1984, unsaniert) Stunden Jan 07.Feb 16.Mrz 22.Apr 29.Mai 05.Jul 11.Aug 17.Sep 24.Okt 30.Nov Tage zeigen EFHV84U_W/m² EFHV84U_W/m² Maximalw erte Minimalw erte Mittelw erte 01.Jan 12.Feb 26.Mrz 07.Mai 18.Jun 30.Jul 10.Sep 22.Okt 03.Dez Tage 8

9 Vorgehensweise 9

10 Vorgehensweise Annahmen und Grundparameter (beide Ansätze) Ressourcen an Bioenergie: Biomasse in HKW: 750 GWh/a Biomasse in Pelletsheizungen: 50 GWh/a Biogas als wachsender Anteil im Erdgas: 444 GWh/a Bioenergiepotenzial in Brandenburg: ca GWh/a, davon sind ca bis 2020 nutzbar Berechnet aus den Flächenanteilen Brandenburg/Berlins und dem langfristig nachhaltigen Potenzial für Gesamtdeutschland von GWh/a Verbrauch des Systems: ca. 4 % der verfügbaren Bioenergie-Ressourcen Übertragbarkeit auf andere Berliner Bezirke und Brandenburger Städte Keine Wilderung in fremden Ressourcen Ressource Solarenergie: Ausbaugrad Solarthermie: 18% des Potenzials, d.h. 63 GWh/a 10

11 Vorgehensweise Annahmen und Grundparameter (Ansatz 1) Nutzung der bestehenden Infrastruktur (Fernwärmenetz) Getrennte Wirtschaftlichkeitsanalyse für dezentral- bzw. fernwärmeversorgte Gebiete Berücksichtigung von: Investitionskosten und Finanzierung (20 Jahre, 5%) laufenden Kosten (Brennstoffkosten und Betriebskosten) Entwicklung der für die Berechnung relevanter Parameter von 2009 bis 2018: Steigerung von: Strompreis um 10% Gaspreis um 15% Anteil sanierter Gebäude im Untersuchungsgebiet um 14,5% (dadurch Reduktion des Wärmebedarfs um 9,5%) Ausnutzung des solaren Flächenpotentials von 0 auf 18% 11

12 Vorgehensweise der dezentralen Versorgung Ansatz 1: Wirtschaftlichkeitsanalyse der dezentralen Versorgung: (nicht am Fernwärmenetz angeschlossene Verbraucher) Berücksichtigte Technologien: Solarthermie Pelletsheizungen mikro KWK (Gas) Wärmepumpe Strom Wärmepumpe Gas < 25 kw < 25 kw < 25 kw < 25 kw Ermittelt werden die wirtschaftlich darstellbaren Anteile der Technologien in jedem Gebiet. 12

13 Ergebnisse der dezentralen Versorgung (Ansatz 1) Entwicklung der empfohlenen Versorgungstechnologien 13

14 Ergebnisse der dezentralen Versorgung (Ansatz 1) Entwicklung der Wärmegestehungskosten und der spezifischen CO 2 - Emissionen 14

15 Vorgehensweise der Fernwärmeversorgung Ansatz 1: Wirtschaftlichkeitsanalyse der Fernwärmeversorgung: (ausschließlich am Fernwärmenetz angeschlossene Verbraucher) Berücksichtigte Technologien: BHKW mit Gasfeuerung Biomasse Heizkraftwerk Gas Heizwerk kwth /Einheit Installierte Leistung ergibt sich aus regionaler Verfügbarkeit der Biomasse Deckung der Spitzenlasten 15

16 Ergebnisse der Fernwärmeversorgung (Ansatz 1) Ansatz: Dezentrale Versorgungseinheiten verringern die Leitungsverluste Mitte Lichtenberg Rummelsburg 16

17 Ergebnisse der Fernwärmeversorgung (Ansatz 1) Installierte Leistung der Technologien Szenario mit BHKW Szenario ohne BHKW BHKW 120 MW th Biomasse Heizkraftwerk 100 MW th Biomasse Heizkraftwerk 80 MW th Gas Spitzenlastheizwerk 600 MW th Gas Spitzenlastheizwerk 740 MW th 17

18 Vorgehensweise optimierte Versorgung Ansatz 2: Wirtschaftlichkeitsanalyse der optimierten Versorgung: Reduktion der Spitzenlast und Erhöhung des Solaranteils durch den optimierten Einsatz von Wärmespeichern Ausbau der Infrastruktur für Nah- und Fernwärmeversorgung aller Gebäude Berücksichtigte Technologien: BHKW mit Gasfeuerung Biomasse Heizkraftwerk Gas Heizkraftwerk kwth /Einheit Installierte Leistung ergibt sich aus regionaler Verfügbarkeit der Biomasse Deckung der Spitzenlasten 18

19 Ergebnisse der optimierten Versorgung (Ansatz 2) Installierte Leistung der Technologien (gesamt MW) BHKW 913 MW th Biomasse Heizkraftwerk 553 MW th Gas Heizkraftwerk 138 MW th Wärmespeicher 284 MWh entspricht 2 l / m 2 oder 0,11 kwh / m 2 (Gesamtfläche 29,9 Mio. m 2 ) Versorgungssicherheit bei unterschiedlichem Ausbaugrad Versorgungssicherheit in % 100,0 99,8 99,6 99,4 99,2 99,0 98,8 98,6 98, Ausbaugrad ins tallierter Leistung in % 58 % der installierten Leistung bei > 99,9 % Versorgungssicherheit 19

20 Ergebnisse im Überblick Wärme in GWh Strom in GWh CO2 in t*10³ Ansatz 1 Ansatz 2 20

21 Ergebnisse im Überblick 7000 E rnergiemengen in GWh Strom in GWh Wärme in GWh 0 Ansatz 1 Ansatz 2 21

22 Ergebnisse im Überblick Strom: 670 GWh Eigenbedarfsdeckung GWh Netzeinspeisung 22

23 Umsetzbarkeit der Versorgungskonzepte Ansatz 1: Dezentrales Versorgungkonzept: Umsetzung ist von dem Anteil zu erneuernder Heizanlagen abhängig. Technische Voraussetzungen für die Realisierung (z.b. räumliche Vorraussetzung für Pelletslager, Zugang zur Wärmequelle für Wärmepumpen). Ökologische Grenze für die Verfügbarkeit von Holzpellets (50GWh in 2018). Investitionsbereitschaft für die Umstellung. Ferwärmeversorgungskonzept: Biomassefeuerung ist durch regionale Importe begrenzt. Ansatz 2: Aufbau einer neuen Infrastruktur mit Fern- und Nahwärmeversorgung Zusatzinvestition für Wärmespeicher Option der Nutzung erneuerbarer Stromüberschüsse aus Brandenburg 23

24 Ausblick auf längerfristige Entwicklung

25 Zusammenfassung Das berechnete Wärmeversorgungskonzept für 2018 ist durch folgende Eckpunkte gekennzeichnet: Ansatz 1: Der Ausbau der solarthermischen Flächenpotentiale liegt bei 18% und trägt 2% zur Wärmebereitstellung bei. Durch Erhöhung des Sanierungsstandes können 9,5% des heutigen Wärmebedarfs reduziert werden. Die Berechnung von Verbrauchern, die nicht am Fernwärmenetz angeschlossenen sind, führt zu Empfehlungen von Versorgungstechnologien, die trotz angenommener Preissteigerungen für Strom und Gas einen nahezu gleich bleibenden Wärmepreis ermöglichen. Durch den Einsatz von Blockheizkraftwerken im Fernwärmeversorgungsgebiet kann in Verbindung mit zentralen Wärmeerzeugern (Heizkraftwerke) kann eine CO 2 -Einsparung von ca Tonnen/ a erzielt werden. Ansatz 2: Reduktion der installierten Leistung auf 58% bei annähernd gleicher Versorgungssicherheit Deutliche Steigerung des solaren Wärmeanteils Erhöhung des Anteils KWK und deutliche Verbesserung der Gesamteffizienz Option der Nutzung erneuerbarer Stromüberschüsse 25

26 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

27 Projektpartner und Ansprechpartner Prof. Dr. Uwe Leprich Hochschule für Technik und Wirtschaft Waldhausweg Saarbrücken Malte Schmidthals Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.v. Greifswalder Str Berlin FHTW Berlin Marktstr Berlin Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick Ingenieurbüro SICK Berlin Waldesruh Kantstraße Hoppegarten Hartmut Gaßner Gaßner, Groth, Siederer & Coll. EnergieForum Berlin Stralauer Platz Berlin 27

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