Mikro KWK Die stromerzeugende Heizung. Dipl.-Ing. (TU) Burkhard Maier Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V.

Transkript

1 Mikro KWK Die stromerzeugende Heizung Dipl.-Ing. (TU) Burkhard Maier Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V.

2 Agenda Mikro-KWK, die umweltfreundliche, stromerzeugende Heizung Vorteile der dezentralen Stromerzeugung Technologien zur Gebäudebeheizung im Vergleich Praxisbeispiel Stirling-Heizgerät Vergleich von wärme- und stromoptimierter Fahrweise Fördermittel für Mikro-KWK Einsatz von Stromspeichern (Batterien) Zusammenfassung

3 Vorteile der Kraft-Wärme Kopplung Quelle: ASUE

4 Funktionsprinzip Einspeisung +700 W W W Haupt-Zähler KWK Zähler W

5 Funktionsprinzip Bezug aus dem Netz -300 W W W Haupt-Zähler W KWK Zähler W

6 Technologievergleich Mikro-KWK / übrige Heizung System Erdgas-/Öl- Brennwertheizung Erdgas-/Öl- Brennwertheizung & Solarthermie Mikro-KWK mit Stirling- Motor Mikro-KWK mit Otto- Motor Elektro- Wärmepumpe Pellet- Heizung Einmalige Anschaffungskosten Laufende Energiekosten pro Jahr Durchschnittl. Stromkosteneinsparung pro Jahr (inkl. Einspeisevergütung) Staatliche Förderung (einmalig) CO 2 -Einsparung ggü. klassischer Erdgas-/ Ölheizung pro Jahr pro Jahr pro Jahr 800 pro Jahr pro Jahr pro Jahr pro Jahr pro Jahr % 25% 40% 40% 20% 80% Anmerkungen Erdgas-/ Ölheizung vorhanden Anschaffungskosten beziehen sich auf Modernisierung der vorhandenen Heizung auf den neuesten Stand Erdgas-/ Ölheizung vorhanden 6m 2 Kollektoren für Warm-wasser und Heizungsunterstützung Inklusive Modernisierung der vorhandenen Heizung auf den neuesten Stand Stromerzeugende Heizung mit verhältnismäßig geringer Stromerzeugung Stromerzeugende Heizung mit verhältnismäßig hoher Stromerzeugung Luft als Wärme-quelle Bei den ausgewiesen Kosten handelt es sich um durchschnittliche Werte für einen 4-Personen-Haus(halt) mit rund 150 m 2 Nutzfläche. Inklusive Pelletspeicher

7 Technologie: Brennstoffzellen-Heizgerät Das Brennstoffzellen-Heizgerät besteht aus den Modulen: PEFC-Brennstoffzelleneinheit 20 kw (26 kw) Spitzenlastwärmeerzeuger 300 l Pufferspeicher Hydraulikmodul Energiemanager Zielmarkt: Neubaumarkt und modernisierte Bestandsbauten Optimierte thermische Leistung bietet die Möglichkeit, in den Bereich der Niedrigund Passivenergiehäuser vorzustoßen. Der hohe el. Wirkungsgrad erhöht für den Kunden die Wirtschaftlichkeit des Systems.

8 Brennstoffzellen-Heizgerät Brennstoffe: Leistungsdaten: Wirkungsgrade 1 : Maße (Gesamtsystem): Gewicht BZE: Standzeit: Erdgas Typ E & Typ LL W elektrisch 960 W thermisch >35 % elektrisch 56% thermisch 1800 mm (Höhe 2 ) 1200 mm (Breite) 1050 mm (Tiefe) 125 kg Stack-Lebensdauer von h bei 1000 Start/Stopp-Zyklen 1 bezogen auf H i nach DIN EN ohne Abgassystem Änderung und Irrtum vorbehalten

9 Praxisbeispiel Bilanzierung von Wärme Strom Gas 6 Wohneinheiten Baujahr m² Wohnfläche Klima-Region Raum Berlin Heizwärmeverbrauch kwh/a Warmwasser kwh/a Stromverbrauch kwh/a

10 Feldtestergebnisse Laufzeit Anteil Stirling Stromproduktion Eigenverbrauch Brennerstarts Primärenergieeinsparung 5789 h/a 85 % kwh 70 % 8,4 / d 25 % kwh 70% 30% kwh x 0,29 = kwh x 0,09 = kwh x 7,3 x 0,0055 =

11 Stromlastgang

12 Stromlastgang mit Zwangsladung

13 Gegenüberstellung der Ergebnisse etwas geringeren Stromproduktion Erhöhung des Eigennutzungsanteil um ca. 5 % Ersparnis ca. 50 /a

14 Gesamtübersicht mögliche Förderungen Mikro-KWK Förderung Art Betrag Bafa Basisförderung Bafa Wärmeeffizienzbonus 475 Bafa KWK Zuschlag pauschal KfW Investitionszuschuss Gesamtbetrag: Regionale Förderungen (Bundesland, Kommune, Gemeinde) z.b. Klimaschutzagentur Mannheim 4500 Stand

15 Stromspeicher (Batterien) Speicher bei niedrigem Verbrauch laden Speicher bei hohem Verbrauch (Peak) entladen Eigennutzung von selbst produziertem kostengünstigem Strom maximieren Zukauf von teurem Strom aus dem Netz minimieren Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz erhöhen (~ 95 %) Erweiterbar für die Einbindung von Photovoltaik-Anlagen Fördermöglichkeit für Batterien nutzen (~ ) CO 2 -Emissionen reduzieren und die Umwelt schonen

16 Stromverlauf über den Tag mit und ohne PV

17 Kostenrechnung Stirling system: Battery: 0 Heat demand kwh Runhours engine h Own consumption % Revenues per annum System price Pay back time y 34,8 15,6 11,4 Stirling system: Battery: 2540 Heat demand kwh Runhours engine h Own consumption % Revenues per annum System price Battery price Pay back time y 29,3 13,2 9,7 Bester Fall Praxiswerte Inkl. Batterie Je höher der Eigenverbrauch desto kürzer die Amortisationszeit Stromverbrauch: 3-4 Personen, kwh Annahmen: Energiesteuerrückerstattung (5,50 /MWh Gas), Stromeinspeisung (0,0541 /kwh), Kosten für selbst produzierten Strom (0,27 /kwh) Ohne Installationskosten, Förderung der Batterie: 2000, Förderung Mikro-KWK: (2015)

18 Batterieauswahl für stationären Betrieb

19 Zusammenfassung Mikro-KWK Mikro-KWK Anlagen mit Otto- und Stirling-Motor sind als Seriengeräte verfügbar und laufen stabil. Die Amortisation wird sich in den nächsten Jahren weiter verbessern, da die Schere zwischen Strom- und Gaspreis weiter auseinandergehen wird. Die Energiewende benötigt neue intelligente Lösungen, die es ermöglichen, die Lücke in der Energieversorgung zu schließen. (z. B. Schwarmstromnutzung, allg. dezentrale Lösungen) Brennstoffzellen-Heizgeräte sind im Wirkungsgrad deutlich besser und befinden sich derzeit in der Phase der Markteinführung. Neue attraktive Fördermöglichkeiten sollen die Mikro-KWK- Technologien auch im Einfamilienhaus weiter vorantreiben. Die Ergänzung von Batterien ist für die Mikro-KWK theoretisch wirtschaftlich darstellbar, ist derzeit aber nur vereinzelt im Einsatz. Mit Batterien sind Betreiber von Mikro-KWK-Anlagen im Einfamilienhaus nahezu energieautark in Bezug auf Strom. Ein Teil der Kapazität der Batterien könnte der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden. (Massenspeicher) Die steigende Anzahl an PV-Anlagen, die aus den 10 Jahre der Förderung herausfallen, wird den Bedarf an Batterien deutlich steigern.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Referent (Titel Vorname Nachname) Bundesindustrieverband Deutschland Haus,- Energie- und Umwelttechnik e. V. BDH