KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG Stefanie Weber Koblenz factor e Energieeffizienz im Unternehmen TECHNIK, ANWENDUNG UND RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN

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1 KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG TECHNIK, ANWENDUNG UND RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN Stefanie Weber Koblenz factor e Energieeffizienz im Unternehmen Zukunftsperspektive Unternehmen Profitieren durch Energieeffizienz und Erneuerbare Energien wird von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und dem Land Rheinland-Pfalz gefördert.

2 Agenda Grundlagen der KWK und KWKK Technik und Einsatzmöglichkeiten Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) Möglichkeiten der Vergütung Fazit

3 GRUNDLAGEN DER KWK UND KWKK

4 Grundlagen der KWK und KWKK Definition KWK: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und in Nutzwärme in einer ortsfesten technischen Anlage ( 2 Nr. 13 KWKG). Definition KWKK: KWKK-Anlagen sind KWK-Anlagen, die durch eine thermisch angetriebene Kältemaschine ergänzt sind. KWKK ist die Umwandlung von Nutzwärme aus KWK in Nutzkälte durch thermisch angetriebene Kältemaschinen ( 2 Nr. 12 und 15 KWKG).

5 Grundlagen der KWK und KWKK Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung Regenerative Brennstoffe: Biomasse Biogas Pflanzenöl Holzpellets Klärgas Fossile Brennstoffe: Flüssiggas Erdgas Heizöl 100 % Brennstoff Gas- / Dampfturbine & Generator Strom KWK-Aggregat Wärme 38 % Strom 50 % Wärme Brennstoffzelle Motor & Generator Quelle: Angelehnt an Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.v.

6 Grundlagen der KWK und KWKK Prinzip der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Regenerative Brennstoffe: Biomasse Biogas Pflanzenöl Holzpellets Klärgas Fossile Brennstoffe: Flüssiggas Erdgas Heizöl 100 % Brennstoff KWK-Aggregat Wärme Winter Strom Wärme Sommer Heiznetz Sorptionskälte maschine

7 Grundlagen der KWK und KWKK Vorteile der KWK Effizientere Nutzung des eingesetzten Brennstoffs! nur bei optimaler Auslegung und Dimensionierung Minderung der CO 2 -Emmision durch die Reduzierung von Umwandlungs- und Übertragungsverlusten Verbesserung der Gebäudeenergiebilanz (Energieausweises) Minimierung der Netzbelastung! wenn dezentral eingespeist wird Erhöhen die Versorgungssicherheit

8 Grundlagen der KWK und KWKK BHKW-Baugrößen Nano-BHKW Leistung: bis 2,5 kw el ca. 15 kw th Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern sowie in kleineren Handwerksbetrieben Mikro-BHKW Leistung: > 2,5 kw el bis etwa 20 kw el 15 kw th bis etwa 30 kw th Einsatz in Mehrfamilienhäusern sowie in kleineren Gewerbebetrieben Mini-BHKW Leistung: > 20 kw el bis etwa 50 kw el 200 kw th bis etwa 300 kw th Einsatz in größeren Immobilien, Gewerbebetriebe sowie kleinere Nahwärmenetze Groß-BHKW Leistung: > 50 kw el > 300 kw th Einsatz in Industrieanlagen sowie in größeren Nahwärmenetzen

9 TECHNIK UND EINSATZMÖGLICHKEITEN

10 KWK-Technologien KWK-Technologien Gasturbine Dampfmotor / -turbine ORC- und Kalina-Cycle- Anlage Verbrennungs- Motor Fremdzünder (Otto) Selbstzünder (Diesel) Stirlingmotor Brennstoffzelle Quelle: Asue

11 Verbrennungskraftmaschine Funktionsprinzip: Quelle: Asue

12 Verbrennungskraftmaschine Technische Kenndaten: Verbrennungsmotor (Gas-Otto-Motor oder Diesel-Motor) Interne Verbrennung Brennstoff: flüssig, gasförmig, fossil oder regenerativ Leistungsspektrum: 1 kw el ca. 9 MW el (Otto-Motor) Ausgereifte Technologie mit hohen Wirkungsgraden Elektrischer Wirkungsgrad: % Thermischer Wirkungsgrad: %

13 Mikrogasturbine Funktionsprinzip: Quelle: Asue

14 Mikrogasturbine Technische Kenndaten: Brennstoff: Erd-, Biogas oder flüssige Brennstoffe Leistungsspektrum: < 500 kw el Gute Betriebseigenschaften Nahezu konstanter Wirkungsgrad über ein breites Lastspektrum Elektrischer Wirkungsgrad: % Thermischer Wirkungsgrad: ca. 50 %

15 Brennstoffzelle Funktionsprinzip: Erdgas Reformer H H O O H H Wasserstoff Sauerstoff Anode Elektrolyt Kathode Wasser (H 2 O)

16 Brennstoffzelle Funktionsprinzip: Quelle: Asue

17 Brennstoffzelle Technische Kenndaten: Elektrochemisches Prinzip kalte Verbrennung Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC (Festoxid-Brennstoffzelle) Niedertemperatur-Brennstoffzelle PEM (Protonenaustauschmembran) Leistungsspektrum: 0,3 kw el 2,5 kw el (modulare Bauweise Stacks ) Wenig Betriebserfahrungen Wirkungsgrad: Elektrischer Wirkungsgrad: %

18 Stirlingmotor Funktionsprinzip: Quelle: Asue

19 Stirlingmotor Technische Kenndaten: Verbrennungsmotor Externe Verbrennung Brennstoffunabhängig Leistungsspektrum: 0,3 kw el ca. 70 kw el Wirkungsgrad: Elektrischer Wirkungsgrad: % Thermischer Wirkungsgrad: %

20 Einsatzmöglichkeiten von KWK Einsatzgebiete Gewerbebetriebe, Bürogebäude, Hotels und Gaststätten, Krankenhäuser, Schwimmbäder, Schulen, Mehrfamilienhäuser Einfamilienhaus Einsatzbereich Wärmeerzeugung Stromerzeugung Kälteerzeugung Dampferzeugung Trocknung Quelle: Merten Media Betriebsweisen Wärmegeführt Stromgeführt Kombinierte Betriebsweise Virtuelle Kraftwerke

21 Auslegung von KWK-Anlagen Sorgfältige Dimensionierung Individuelle Auslegung der KWK-Anlage Präzise Ermittlung des Gebäudeenergiebedarfs Je genauer der Wärme- und Strombedarf (auch im zeitlichen Verlauf) ermittelt wird, desto genauer lässt sich die Größe der Anlage ermitteln. keine Über- oder Unterdimensionierung Planung erfordert vertieftes Fachwissen in vielen Bereichen (Simulation mit einem Simulationsprogramm notwendig)

22 Wirtschaftlicher Betrieb von KWK- Anlagen Möglichst lange Laufzeiten Wirtschaftlichkeit bei ca bis Volllaststunden/Jahr Ein Jahr hat Stunden Hürde der Wirtschaftlichkeit ist sehr hoch Heizperiode von Oktober bis April reicht meist nicht aus Abnahme von Wärme in den Sommermonaten oder Wärmespeicher KWK-Strom möglichst selbst nutzen Kosten und Erlöse bestimmen die Wirtschaftlichkeit mit Brennstoffkosten sollten niedrig sein Vergütung sollte möglichst hoch sein

23 Wirtschaftlicher Betrieb von KWK- Anlagen Relevante Kosten Kapitalgebundene Kosten Investitionskosten für das BHKW Anschaffungskosten für zusätzliche Module, wie Pufferspeicher Mögliche bauliche Maßnahmen Unvorhergesehenes Verbrauchsgebundene Kosten Brennstoff (Brennstoffverbrauch Brennstoffpreis) Betriebsgebundene Kosten Wartung und Instandhaltung Vollwartungsverträge ggf. Nebenkosten wie Versicherung

24 KRAFT-WÄRME-KOPPLUNGSGESETZ (KWKG)

25 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Zweck des Gesetzes dient der Erhöhung der Nettostromerzeugung aus KWK-Anlagen auf 110 TWh bis 2020 sowie auf 120 TWh bis 2025 Regelung der Zuschlagszahlungen für den Neubau, die Modernisierung und den Ausbau von KWK-Anlagen Regelung der Zuschlagszahlungen für Wärme- und Kältenetzen sowie Wärme- und Kältespeichern Regelt die Abnahme von KWK-Strom

26 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Allgemeines Betreiber von KWK-Anlagen, die nach dem KWKG gefördert werden, erhalten grundsätzlich nur für den Strom, der in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist wird, eine KWK-Förderung. KWK-Förderung erhalten weiterhin: KWK-Anlagen bis 100 kw elektrischer Leistung (Eigenstromnutzung) KWK-Strom von Energiedienstleistern. KWK-Strom, der an Letztverbraucher geliefert wird, soweit diese die volle EEG-Umlage entrichten Einsatz der KWK-Anlage und Eigenverbrauch des KWK-Stroms in stromkostenintensiven Unternehmen Unterschiedliche Fördersätze (Zuschlagshöhen) in Abhängigkeit von der Leistungsgröße und der Nutzungsart des KWK-Stroms.

27 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Allgemeines Zeitlich befristete Zuschlagszahlungen auf erzielbaren Marktpreis des KWK-Stroms. Betreiber von KWK-Anlagen mit einer elektrischen KWK-Leistung von mehr als 100 kw können den erzeugten KWK-Strom direkt vermarkten oder selbst verbrauchen Betreiber von KWK-Anlagen von bis zu 100 kw können den KWK-Strom direkt vermarkten, selbst verbrauchen oder vom Netzbetreiber die kaufmännische Abnahme ihres erzeugten KWK-Stroms verlangen ( 4 Abs. 2 KWKG). Ausschreibung für KWK-Anlagen im Leistungsbereich über 1 MW bis einschließlich 50 MW elektrischer Leistung

28 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Fördervoraussetzungen ( 6 KWKG) Zulassung der KWK-Anlage durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) bis zum des Folgejahres Aufnahme Dauerbetrieb bis zum 31. Dezember 2022 KWK-Strom auf Basis von Abfall, Abwärme, Biomasse, gasförmige oder flüssige Brennstoffe Die Anlagen, gemäß Definition der EU-Richtlinie, hocheffizient sind Keine Verdrängung von KWK-Fernwärme Technische Vorgaben gemäß EEG zum Einspeisemanagement erfüllen (ab 100 kw)

29 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Leistungsanteile (kw el ) in ct/kwh 50 > > > * > 2.000* Netzeinspeisung 8,0 6,0 5,0 4,4 3,1 Eigenstromnutzung 4,0 3,0 Einspeisung in Kundenanlage o.ä. (Contracting)** Eigenstromnutzung in stromkostenintensiven Unternehmen Anlagen, die kohlebefeuerte KWK-Anlagen ersetzen. 4,0 3,0 2,0 1,5 1,0 5,41 4,0 4,0 2,4 1,8 + 0,6 Anlagen des TEHG +0,3 Beachtung der Börsenstrompreise Keine Zuschlagszahlungen in Stunden mit negativen Börsenstrompreisen! * über 1 MW nur nachgerüstete Anlagen ** wenn die volle EEG- Umlage gezahlt wird. Quelle: Angelehnt an ASUE e.v. KWKG 2017 in Zahlen

30 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Förderdauer Anlagen 50 kw el Anlagen > 50 kw el Anlagenmodernisierungen nach Jahren der Dauerinbetriebnahme Anlagennachrüstungen Nach 5 Jahren Nach 10 Jahren mind. 50 % der Kosten einer Neuanlage 10 < 25 % der Kosten einer Neuanlage 25 < 50 % der Kosten einer Neuanlage 50 % der Kosten einer Neuanlage Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Vollbenutzungsstunden Quelle: Angelehnt an ASUE e.v. KWKG 2017 in Zahlen

31 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz Förderprinzip des KWKG Anlage mit einer Leistung von 200 kw el Anteilige Vergütungssätze: ,4 50 kw 100 kw 250 kw 200 kw 50/200 8 Cent/kWh + 50/200 6 Cent/kWh + 100/200 5 Cent/kWh = 2,0 + 1,5 + 2,5 = 6,0 Cent/kWh die spezifische KWK-Zuschlagszahlung ändert sich im Laufe des Förderzeitraumes nicht.

32 MÖGLICHKEITEN DER VERGÜTUNG

33 Möglichkeiten der Vergütung Vergütung nach Nach dem KWKG, das für alle KWK-Anlagen gilt Nach dem EEG, was nur gilt, wenn die KWK-Anlage mit nachwachsenden Brennstoffen (Biomasse) wie zum Beispiel Holzpellets oder Hackschnitzel betrieben wird. Direktvermarktung

34 Möglichkeiten der Vergütung Vergütungsregelung Einspeise-Vergütung Strompreis Zuschlag nach KWK-G + + Vermiedene Netzkosten bei der dezentralen Erzeugung üblicher Preis (EEX) für KWK-Anlagen bis 100 kw el Direktvermarktungs-Erlöse für KWK-Anlagen über 100 kw el

35 Preis in cent/kwh Möglichkeiten der Vergütung üblicher Preis an der Leipziger Strombörse EEX erzielten durchschnittlichen Preis des Baseload-Stroms des vorangegangenen Quartals. 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 3,21 2,835 3,284 3,319 KWK-Index 2,517 2,479 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q ,826 3,76 4,132 2,978 3,272 Quelle: European Energy Exchange AG

36 Möglichkeiten der Vergütung nach KWKG Beispiel: KWK-Anlage mit einer Leistung von 50 kw el speist 40 % in das Netz der allgemeinen Versorgung ein und nutzt 60 % der Strommenge selbst Vollbenutzungsstunden pro Jahr ( kwh) KWK-Aggregat In das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeister KWK-Strommenge Strom Strom kwh * 8 Cent/kWh kwh* 4 Cent/kWh Selbstgenutzter KWK-Strommenge KWK-Zuschlag in dem entsprechenden Jahr Der KWK-Zuschlag wird 12 Jahre lang ( VBNS/5.000VBNS) ausbezahlt. Die gesamte KWK-Zuschlagsmenge beträgt dann Quelle: Angelehnt an Markus Gailfuß BHWK-Infozentrum

37 Möglichkeiten der Vergütung nach KWKG Beispiel: KWK-Anlage mit einer Leistung von 200 kw el speist 40 % in das Netz der allgemeinen Versorgung ein und nutzt 60 % der Strommenge selbst Vollbenutzungsstunden pro Jahr (1 Mio. kwh) KWK-Aggregat In das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeister KWK-Strommenge Strom Strom kwh * ((50/200) * 8 + (50/200) * 6 + (100/200) * 5) keine Förderung Selbstgenutzter KWK-Strommenge KWK-Zuschlag in dem entsprechenden Jahr Der KWK-Zuschlag wird 15 Jahre lang ( VBNS/2.000VBNS) ausbezahlt. Die gesamte KWK-Zuschlagsmenge beträgt dann Quelle: Angelehnt an Markus Gailfuß BHWK-Infozentrum

38 Möglichkeiten der Vergütung KWK-Stromerlöse nach KWK-G KWK-Anlage mit 50 kw el Vergütung für eingespeisten KWK-Strom KWK-Zuschlag: Baseload Quartalspreis: vermiedenes Netznutzungsentgelt: Insgesamt: 8 Cent/kWh 3,272 Cent/kWh 0,5 Cent/kWh 11,77 Cent/kWh Vergütung für selbst genutzten KWK-Strom KWK-Zuschlag: Vermiedener Strombezugspreis: Insgesamt: 4 Cent/kWh 21 Cent/kWh 25 Cent/kWh

39 Steuervergünstigungen Energiesteuergesetz Vollständige Steuerentlastung für die gekoppelte Erzeugung von Kraft und Wärme ( 53a EnergieStG) wenn: Die KWK-Anlage hocheffizient im Sinne der EU-Richtlinie ist (Hocheffizient-Nachweis) Monats- oder Jahresnutzungsgrad mindestens 70 % beträgt. Die KWK-Anlage noch gemäß Einkommenssteuergesetz abgeschrieben wird.

40 Steuervergünstigungen Energiesteuergesetz Teilweise Steuerentlastung für die gekoppelte Erzeugung von Kraft und Wärme ( 53b EnergieStG) wenn: Monats- oder Jahresnutzungsgrad mindestens 70 % beträgt. Die restlichen Voraussetzungen des 53a müssen nicht erfüllt sein. Die Höhe der Steuerentlastung hängt vom Einsatz des Brennstoffes ab

41 Steuervergünstigungen Energiesteuergesetz Einreichung des Antrags für Steuerrückerstattung beim zuständigen Hauptzollamt (HZA) bis zum des Folgejahres. Brennstoffzellen sind von der Energiesteuer befreit. Aus diesem Grund erhalten Betreiber einer Brennstoffzelle eine vollständige Rückerstattung der Energiesteuer ohne Nachweis der drei unter 53a beschriebenen Bedingungen gemäß 47 Abs. 1 Nr. 3 EnergieStG.

42 Steuervergünstigungen Stromsteuergesetz Von der Stromsteuer befreit ist Strom, der in Anlagen mit einer elektrischen Nennleistung von bis zu 2 MW erzeugt wird und: Vom Betreiber der Anlage als Eigenerzeuger im räumlichen Zusammenhang zu der Anlage zum Selbstverbrauch entnommen wird Vom Betreiber der Anlage, der an Letztverbraucher liefert und die den Strom im räumlichen Zusammenhang zu der Anlage entnehmen.

43 Fazit Alle technische, wirtschaftliche und steuerliche Aspekte beim BHKW-Thema beachten. Je höher der Strompreis, desto wirtschaftlicher wird das BHKW. Je länger die Laufzeit, desto wirtschaftlicher wird das BHKW. Flexible Fahrweise von BHKW-Anlagen ermöglicht eine wirtschaftliche Optimierung im Betrieb bei veränderten Rahmenbedingungen. Je größer die Anlage und die Leistung, desto eher lohnt sich die Investition (Anschaffungskosten werden im Verhältnis niedriger)

44 Nützliche Links

45 SO ERREICHEN SIE UNS Ansprechpartner: Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH Stefanie Weber Trippstadter Straße Kaiserslautern Telefon: Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH Trippstadter Straße 122, Kaiserslautern Zentrale Telefonhotline: Aktuelle Informationen: