Innovative Wärmeinfrastrukturen als wichtiger Baustein der Energiewende. Berliner Energietage Mai 2018 Jürgen Stefan Kukuk

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Karsten Maier
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1 Innovative Wärmeinfrastrukturen als wichtiger Baustein der Energiewende Berliner Energietage Mai 2018 Jürgen Stefan Kukuk

2 ASUE: Aufgaben und Zielsetzungen Broschüren und Fachinformationen Online-Informationen Arbeitskreise und Netzwerke Newsletter und Presseinformationen Energiepolitik und Kommunikation 2 Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk, Innovative Wärmeinfrastrukturen 9. Mai 2018

3 2016 Cumulative CO 2 emissions [GT CO 2 ] Pariser Klimaschutzabkommen und globales CO 2 -Budget 4,500 3 C +2 %/year ,000 3,500-2 %/year 3,000 2 C %/year 2,500 2,000 1,500 1,

4 Der spezifische Heizbedarf und Ziele bis Quelle: ASUE

Raumwärme Prozesswärme 3000 400 300 65 %

5 Bedeutung des Wärmemarkts Anteil des Energieverbräuche am Primärenergieverbrauch 5000 TWh/a 4000 Primärenergie Wärmemarkt Raumwärme Prozesswärme % Warmwasser % Haushalte GHD Industrie 5

6 Ziele zur Dekarbonisierung des Wärmemarkts CO 2 Emission in Mio t/a im Wärmemarkt und Ziel t/a Quelle: BDH

7 Wärmemarkt als Teil der Sektorenkopplung 7 Quelle: DVGW: Roadmap Innovationsforschung Gas

8 Innovative Energiekonzepte und Quartierslösungen Bild: ASUE 8

BHKW Biomethan + Brennstoffzelle Gaswärmepumpe Erdwärmepumpe

9 Wirksamkeit der Primärenergieeinsparung Fassadendämmung 3-fach Verglasung Effiziente Haustechnik Lüftung mit WRG Biomethan Biomethan + BHKW Biomethan + Brennstoffzelle Gaswärmepumpe Erdwärmepumpe Luftwärmepumpe Warmes Versorgungsnetz Kaltes Versorgungsn. %

10 Kalte Netze E-Wärmepumpen 4-6 C Geothermie 10

11 Kalte Netze E-Wärmepumpen 4-10 C Geothermie BHKW Methan 11

12 Kalte Netze Eisspeicher E-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4 10 C Geothermie BHKW 12

13 Kalte Netze Eisspeicher Gas-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4-10 C Geothermie BHKW Methanleitung 13

14 Kalte Netze Eisspeicher Gas-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4-10 C Geothermie BHKW Erdgasleitung 14

15 Kalte Netze Eisspeicher Gas-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4-10 C Geothermie BHKW Abwasser Erdgasleitung 15

16 Kalte Netze Eisspeicher Gas-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4-10 C BHKW Abwasser Erdgasleitung 16

17 Kalte Netze Eisspeicher Gas-Wärmepumpen E-Wärmepumpe 4-10 C BHKW Abwasser Erdgasleitung 17

18 Kaltes Versorungssystem Vorteile: Einfache Netzstruktur Keine Netzverluste Geothermie mit hoher Effizienz Brauchwassertauscher Weitere Abwärme integrierbar Flexibilitätsoption über BHKW und GWP Nachteile: Individuelle Wärmepumpen Trinkwasser gesondert zu behandeln Nur kleine KWK einsetzbar 18

19 Warme Netze BHKW C Netz 19

20 Warme Netze BHKW C Netz 20

21 Warme Netze Wärmespeicher BHKW C Netz 21

22 Warme Netze Wärmespeicher BHKW C E-Wärmepumpe Abwasser Netzeinspeisung 22

23 Warme Netze Wärmespeicher Absorptions WP C BHKW Abwasser 23

24 Warme Netze Wärmespeicher C Absorptions WP BHKW Abwasser 24

25 Warmes Versorungssystem Vorteile: Klassische Netzstruktur KWK einsetzbar Flexibilitätsoption über BHKW und EWP PV und Solarthermie als Ergänzung KWKK-Absorptionsanlage integrierbar Nachteile: Netzverluste Weniger Abwärme integrierbar Wärmespeicher verlustbehaftet 25

26 Bestandsbau in städtischen Verdichtungsgebieten Denkmalschutz Mittlerer spezifischer Wärmebedarf = 185 kwh/m 2 *a Mögliche Wärmequellen: Unzureichende Dämmmöglichkeit Kein Zugang zu Umweltenergien Kleine Keller Abwasser Abluft Geothermie (?) 26

27 Städtischer Bestandsbau Der Einsatz von Wärmepumpen ist durch hohe Vorlauftemperatur erst möglich Strom-Wärmepumpen 8-14 C BHKW Abwasser Methan 27

28 Städtischer Bestandsbau Der Einsatz von Wärmepumpen ist durch hohe Vorlauftemperatur erst möglich Strom-Wärmepumpen 8-14 C BHKW Abwasser Methan 28

29 Städtischer Bestandsbau Gaswärmepumpen erfüllen das hohe Temperaturniveau der Altbauten Gas-Wärmepumpen 4-10 C BHKW Abwasser Methan 29

30 Kalte Netze mit Brennstoffzellen Brennstoffzellen erzeugen eine Wärmegrundlast und verbessern den Primärenergiefaktor des Wärmenetzes Brennstoffzellen Gas-Wärmepumpe 4-8 C C Geothermie Methan 30

31 Kaltes Versorungssystem Vorteile: Geringe investive Kosten Flexibilitätsoption über BHKW und EWP Bei Brennstoffzellen mit geringem Platzbedarf Stromeinspeisung als Effizienzmaßnahme Nachteile: Nur kleine KWK einsetzbar Kein Wärmespeicher in beengter Stadtstruktur 31

CO 2 -neutraler Energieträger Kostendegression möglich

32 Biomethan & Brennstoffzellen: Negativer Primärenergiefaktor Teure Energie sparsam und effizient verwenden Kontinuierliche Erzeugung CO 2 -neutraler Energieträger Kostendegression möglich Kontinuierliche Funktion Hoher elektr. Wirkungsgrad Kostendegression möglich 32

33 Speichertechnologie Betonkernspeicher Stromspeicher Wasserstoffspeicher Zukunftslösungen oder Experimentalprojekte? 33

34 Außenmauer-Aktivierung als Speicher Dämmung Heizsystem ca. 24 C alte Ziegelmauerung Vorteile: Niedrige Vorlauftemperatur Einfache bauliche Ausführung Im Verbund mit Dämmung Hohe Speicherwirkung 34

35 Herausforderung an die Meß- und Regeltechnik Verbrauchserfassung Erfassung der jeweiligen Speicherstände Temperatursteuerung und Verlustbegrenzung Wetterprognose und Speicherbeladung Auswahl der Energiequelle nach Preis, Emission und erneuerbarem Angebot Flexibilisierung der Stromerzeugung Vorgaben der Sektorkopplung E-Mobilität 35

36 Veröffentlichungen und Arbeitsergebnisse 36

37 TECHNIK EFFIZIENZ INNOVATION Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 37

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