Kurzbericht. Zertifizierung des Primärenergiefaktors nach FW 309 Teil 1 für das Fernwärmenetz Tarp der Stadtwerke Flensburg GmbH

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1 Kurzbericht Zertifizierung des Primärenergiefaktors nach FW 309 Teil 1 für das Fernwärmenetz Tarp der Stadtwerke Flensburg GmbH Bearbeiter: Claus Hartmann, geprüfter Gutachter AGFW (f P -Gutachter-Nr. FW ) Flensburg, /10

2 Inhaltsverzeichnis 1 Hintergrund Anlagenbeschreibung Datengrundlage Anteil der Wärme aus KWK und aus erneuerbaren Energien Berechnung des Primärenergiefaktors /10

3 1 Hintergrund Mit der Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) am 1. Februar 2002 wird neben einem vom Gebäudetyp abhängigen Transmissionswärmeverlust auch die maximal zulässige Jahresmenge des gebäudespezifischen Primärenergiebedarfs begrenzt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit innerhalb bestimmter Grenzen die Ausgaben für Wärmedämmung und Heizanlagentechnik wechselseitig zu optimieren. Die Ermittlung des Jahres- Primärenergiebedarfs berücksichtigt auch die Aufwendungen, die bei der Gewinnung und beim Transport der Primärenergie bis zum Gebäude anfallen, indem diese vorgelagerten Verluste in die Primärenergiefaktoren der Energieträger eingerechnet werden. Die Primärenergiefaktoren fossiler und regenerativer Brennstoffe sind im Wesentlichen konstant. Durch die Vielfalt an Möglichkeiten der Wärmeerzeugung (Brennstoffmix, KWK-Anteil, Anlagenstruktur) weist die Fernwärme eine große Bandbreite auf. Die Erzeugung der Fernwärme findet üblicherweise außerhalb des Gebäudes statt. Die vorliegende Zertifizierung bezieht sich auf die FW ( Energetische Bewertung von Fernwärme FW 309 Teil 1 ), die im Mai 2010 veröffentlicht worden ist. Zum Teil 1 der FW 309 gehört eine Geschäftsordnung, welche Form und Inhalt, die Gültigkeitsdauer, die Ausstellungsberechtigung, das Verfahren zur Veröffentlichung und die inhaltliche Überprüfung der Bescheinigungen regelt. Der Pauschalwert für den Wärmemix in Fernwärmenetzen aus Heizwerken und Heizkraftwerken ist grundsätzlich f P,FW = 1,3. Bei einem KWK-Anteil von 70 % beträgt dieser Wert 0,7 für fossile Energieträger und 0,0 für erneuerbare Energieträger (gemäß Tabelle C.4-1 in DIN V : geändert durch A1: ). Durch eine spezifische Zertifizierung des Fernwärmesystems kann dieser Primärenergiefaktor (vor allem auf Basis fossiler Energieträger) reduziert werden. Die vorliegende Zertifizierung ermöglicht damit dem Netzbetreiber die Darstellung der tatsächlichen energetischen Effizienz und der Kosteneinsparpotenziale einer Gebäudesanierung nach EnEV. 3/10

4 2 Anlagenbeschreibung Mit dem Bau des Fernwärmenetzes Tarp wurde im Jahr 2010 begonnen. Bis Ende 2013 wurde es sukzessive in vier Bauabschnitten erweitert (Abbildung 1). Die gesamte Netzlänge mit Hausanschlussleitungen beträgt ca. 19 km. Zurzeit sind ca. 210 Wohneinheiten angeschlossen, darunter neben privaten Haushalten auch die örtlichen Schulen, Verwaltungsgebäude, Wohnungsbaugenossenschaften und verschiedene Betriebe. Abbildung 1: Fernwärmenetz Tarp Das Heizkraftwerk (HKW) Tarp befindet sich im Nordwesten der Gemeinde. Es ist modular aus mehreren Erzeugungsanlagen aufgebaut und wird schrittweise mit der Verdichtung der Hausanschlüsse im Fernwärmenetz erweitert. Mit der Inbetriebnahme der ersten Anlagen wurde im Jahr 2011 begonnen. Das HKW gliedert sich in Grund- und Mittellastanlage sowie Spitzenlast- und Reservekessel. Die folgende Tabelle fasst nähere Informationen zum Anlagenpark zusammen. 4/10

5 Lastbereich Anlage Thermische Leistung Elektrische Leistung Brennstoff Grundlast Öl-BHKW (bis 02/2013) 400 kw 400 kw Heizöl EL Gas-BHKW kw 600 kw Biomethan Gas-BHKW 2 (ab 07/2013) 658 kw 600 kw Biomethan Mittellast Holzkessel kw -- Holzhackschnitzel Spitzenlast/ Reserve Ölkessel kw -- Heizöl EL Tabelle 1: Anlagenübersicht des HKW Tarp Die Grundlast der Wärmeversorgung wird seit Juli 2013 über die zwei Gas-BHKW abgedeckt, die mit aus dem Erdgasnetz entnommenen Biomethan betrieben werden. Bei Biomethan handelt es sich um Biogas, welches auf Erdgasqualität aufbereitet worden ist und in das allgemeine Erdgasnetz eingespeist wurde. Damit wird möglichst viel Strom erzeugt, der nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz vergütet wird. Die BHKW arbeiten ausschließlich in Kraft- Wärme-Kopplung. Bis Februar 2013 produzierte ein Öl-BHKW Fernwärme in Kraft-Wärme- Kopplung als Ergänzung zum Gas-BHKW 1. Das Öl-BHKW wurde durch das Gas-BHKW 2 ersetzt. Der Heizkessel auf Basis von Holzhackschnitzeln deckt die Mittellast ab. Die Holzhackschnitzel sind naturbelassen. Der Heizölkessel deckt die Spitzenlast ab und fungiert als Reservekessel. Abbildung 2Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. stellt das Anlagenkonzept grafisch dar und kennzeichnet den Bilanzkreis. 5/10

6 Abbildung 2: Energiebilanzraum zur Bestimmung des Primärenergiefaktors 6/10

7 3 Datengrundlage Als Datenbasis werden die eingesetzten Brennstoffmengen sowie die produzierten Stromund Wärmemengen im Zeitraum September 2012 bis November 2013 verwendet (vgl. Bilanzzeitraum 09/ /2013 Brennstoffeinsatz (in Masse) HHS t Biomethan m³ n.a. Heizöl EL t 215 Brennstoffeinsatz (in Energie) HHS MWh Biomethan (Heizwert) MWh Heizöl EL MWh Gesamt MWh FW-Netzeinspeisung Q Bne MWh FW-Verluste HKW % 11,6% FW-Produktion MWh davon HEL-BHKW Q Bne,KWK-HEL MWh 582 davon BHKW 1 Q Bne,KWK1 MWh davon BHKW 2 Q Bne,KWK2 MWh davon Ölkessel Q Bne,HEL MWh davon HHS-Kessel Q Bne,HHS MWh In KWK erzeugte Fernwärme MWh In KWK erzeugte Fernwärme % 51,2% Fernwärme aus erneuerbaren Energien % 89,2% Abgegebene Fernwärme Kunde MWh Netzverluste % 29,4% Brutto-Stromerzeugung MWh Eigenbedarf HKW Tarp MWh 516 Netto-Stromerzeugung MWh Netto-Stromerzeugung in KWK A Bne,KWK MWh Anteil Stromerzeugung in KWK % 100,0% Tabelle 2). Die im Absatz 3.1 der FW 309 empfohlene Datenbasis von drei Jahren kann nicht eingehalten werden, da die Inbetriebnahme des Heizkraftwerks Tarp bis zum August 2012 angedauert hat und somit erste verlässliche Betriebswerte erst seit September 2012 vorliegen. Bilanzzeitraum 09/ /2013 Brennstoffeinsatz (in Masse) HHS t Biomethan m³ n.a. Heizöl EL t 215 7/10

8 Brennstoffeinsatz (in Energie) HHS MWh Biomethan (Heizwert) MWh Heizöl EL MWh Gesamt MWh FW-Netzeinspeisung Q Bne MWh FW-Verluste HKW % 11,6% FW-Produktion MWh davon HEL-BHKW Q Bne,KWK-HEL MWh 582 davon BHKW 1 Q Bne,KWK1 MWh davon BHKW 2 Q Bne,KWK2 MWh davon Ölkessel Q Bne,HEL MWh davon HHS-Kessel Q Bne,HHS MWh In KWK erzeugte Fernwärme MWh In KWK erzeugte Fernwärme % 51,2% Fernwärme aus erneuerbaren Energien % 89,2% Abgegebene Fernwärme Kunde MWh Netzverluste % 29,4% Brutto-Stromerzeugung MWh Eigenbedarf HKW Tarp MWh 516 Netto-Stromerzeugung MWh Netto-Stromerzeugung in KWK A Bne,KWK MWh Anteil Stromerzeugung in KWK % 100,0% Tabelle 2: Datengrundlage zur Ermittlung des PEF vom HKW Tarp Für die weiteren Berechnungen werden die Ist-Werte der Wärmeverluste im Fernwärmenetz berücksichtigt (29,4 %). Der Stromeigenbedarf des HKW inklusive der Pumpenenergie für die Umwälzung des Wassers im Fernwärmenetz ist bei der Ermittlung der Nettostromerzeugung mit berücksichtigt worden. 4 Anteil der Wärme aus KWK und aus erneuerbaren Energien Der Anteil der in KWK erzeugten Wärme hat im Bilanzzeitraum in den Jahren 2012 bis 2013 im Durchschnitt bei 51,2 % gelegen (vgl. Bilanzzeitraum 09/ /2013 Brennstoffeinsatz (in Masse) HHS t Biomethan m³ n.a. Heizöl EL t 215 Brennstoffeinsatz (in Energie) 8/10

9 HHS MWh Biomethan (Heizwert) MWh Heizöl EL MWh Gesamt MWh FW-Netzeinspeisung Q Bne MWh FW-Verluste HKW % 11,6% FW-Produktion MWh davon HEL-BHKW Q Bne,KWK-HEL MWh 582 davon BHKW 1 Q Bne,KWK1 MWh davon BHKW 2 Q Bne,KWK2 MWh davon Ölkessel Q Bne,HEL MWh davon HHS-Kessel Q Bne,HHS MWh In KWK erzeugte Fernwärme MWh In KWK erzeugte Fernwärme % 51,2% Fernwärme aus erneuerbaren Energien % 89,2% Abgegebene Fernwärme Kunde MWh Netzverluste % 29,4% Brutto-Stromerzeugung MWh Eigenbedarf HKW Tarp MWh 516 Netto-Stromerzeugung MWh Netto-Stromerzeugung in KWK A Bne,KWK MWh Anteil Stromerzeugung in KWK % 100,0% Tabelle 2). Die Wärme aus erneuerbaren Energien bestimmt sich aus dem Brennstoffeinsatz an Biomethan und Holzhackschnitzeln. Hieraus ergibt sich für den Betrachtungszeitraum der Jahre 2012 bis 2013 ein durchschnittlicher Anteil von 89,2 %, zu dem die Fernwärme aus erneuerbaren Energieträgern hergestellt worden ist. 5 Berechnung des Primärenergiefaktors Der Primärenergiefaktor für das Fernwärmenetz wird nach FW nach der folgenden Formel bestimmt. f mit P, FW = i W Br, i f P, Br, i + ( A j HN Q A FW, j Bne, KWK ) f P, verdr f, Primärenergiefaktor der Fernwärmeversorgung in kwh Primärenergie je kwh P FW Heizenergie an der Übergabestation zum Kunden 9/10

10 W Br, i Brennstoffwärme des Energieträgers i in MWh f P Br, i, Primärenergiefaktor des Brennstoffes i unter Berücksichtigung der Vorkette nach Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. A Stromarbeit zum Betrieb des Fernwärmenetzes (Umwälzung und Druckhaltung) HN A, KWK-Nettostromproduktion nach FW 308 in MWh Bne KWK f P, verdr Primärenergiefaktor des verdrängten elektrischen Stroms nach Tabelle 3 Q FW, j Auf der Primärseite der Hausstation des versorgten Gebäudes j gemessener Wärmeenergieverbrauch in MWh Die in Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. dargestellten Primärenergiefaktoren für Brennstoffe und weitere Produkte weisen einen gesamten Primärenergiefaktor und einen nicht erneuerbaren Anteil auf. Hierbei wird jeweils der notwendige Anteil für Hilfsenergien berücksichtigt (für z. B. Abbau, Transport, Aufbereitung), so dass auch die regenerativen Energieträger einen Primärenergiefaktor von mehr als 0,0 aufweisen. Für die Berechnungen ist der nicht erneuerbare Anteil der brennstoffspezifischen Primärenergiefaktoren zu verwenden. Einen Unterschied gibt es bei der Verwendung des Primärenergiefaktors für Strom. Durch den steigenden Anteil an erneuerbaren Energien und den verbesserten Gesamtwirkungsgrad des deutschen Kraftwerksparks ergibt sich derzeit ein Primärenergiefaktor von 2,6 für den bezogenen Strommix. Der Primärenergiefaktor des Stromes wird unterschieden nach dem Strommix für bezogenen Strom und dem Strommix für verdrängten Strom. Die Unterscheidung ist notwendig, weil bestimmte Erzeugungsanlagen (wie z. B. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien) gesetzlich privilegiert sind und immer ins Netz der öffentlichen Versorgung einspeisen dürfen. Der Strom solcher Anlagen kann demnach stets aus dem Netz bezogen werden, jedoch nicht durch die Einspeisung von KWK-Strom aus dem Netz verdrängt werden. Der Primärenergiefaktor des Verdrängungsmixes ist somit 3,0 und der Primärenergiefaktor des Bezugsmixes beträgt 2,6. Wenn es sich (wie in diesem Fall) um eine KWK-Anlage handelt, die Strom in das Netz einspeist, ist der Verdrängungsmixfaktor von 3,0 dann einheitlich sowohl für die Stromerzeugung wie auch für den Strombezug für den Eigenbedarf des HKW zu verwenden (A Bne,KWK ). 10/10

11 Tabelle 3: Primärenergiefaktoren für Deutschland nach EnEV 2009, Quelle: FW 309 Teil 1 In Tabelle 3 wird ebenfalls ein Primärenergiefaktor für Nah-/Fernwärme aus KWK angegeben. Dieser beträgt für fossile Brennstoffe 0,7 und für erneuerbare Brennstoffe 0,0 mit einem Anteil von 70 % Wärmeerzeugung in KWK. Hierbei handelt es sich um Pauschalwerte, die auch ohne Berechnung nach FW verwendet werden können. Aus Tabelle 3 werden für die nachfolgenden Berechnungen die folgenden Faktoren verwendet: o Primärenergiefaktor Heizöl EL: 1,1 o Primärenergiefaktor Brennstoff Holz: 0,2 o Primärenergiefaktor für verdrängten Strom: 3,0 o Primärenergiefaktor Brennstoff Biogas: 0,5 Tabelle 4 stellt die Eingangsparameter und Zwischenberechnungsergebnisse der Primärenergiefaktorberechnung dar. Aus den Berechnungen ergibt sich ein Primärenergiefaktor 11/11

12 von -0,744. Da keine negativen Primärenergiefaktoren vergeben werden, erhält die Tarper Fernwärme einen Primärenergiefaktor von 0,0. Bilanzzeitraum 09/ /2013 Brennstoffeinsatz (in Energie) HHS MWh Biomethan MWh Heizöl EL MWh Gesamt MWh Brennstoffeinsatz (in Primärenergie) HHS MWh Biomethan MWh Heizöl EL MWh Gesamt MWh Anteil Stromerzeugung in KWK % 100,0% FW-Netzeinspeisung Q Bne MWh Netto-Stromerzeugung in KWK A Bne,KWK MWh Abgegebene Fernwärme Kunde Q FW MWh Primärenergiefaktor gem. FW f P,FW -0,744 Fernwärme aus erneuerbaren Energien % 89,2% Tabelle 4: Berechnung Primärenergiefaktor 12/12

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