Bilanzierung von Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungs-Systemen

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1 Bilanzierung von Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungs-Systemen 11. Symposium Energieinnovation R. Krotil 11. Februar 2010

2 Inhalt Einleitung Bilanzierungsmodell Bewertung KWKK-Modell Zusammenfassung Ausblick

3 Einleitung KWKK-Systeme leisten einen Beitrag zur: gleichzeitigen Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte Effizienzsteigerung Primärenergieeinsparung Reduktion der CO 2 -Emmissionen Dies bedarf: der Kenntnis der technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Rahmenbedingungen einer energetischen, ökonomischen und ökologischen Analyse des Energieversorgungssystems

4 Bilanzierungsmodell

5 Bewertung Energetische und exergetische Bewertung: η KWKK Q& COP COP 1 [( ηv, el ηel + η ηv, FW + η,prozess) + V ( ηh, Sp. ηv, FW + ηh, Sp.,Prozess) ] + Q& 0, SKM + VQ Q& ( 1 + V ) + Pel, Pu η ex, KWKK Q& η T u V, el η el + ηv, ex 1 H, Sp. 1 T FW, mittel Tu ( η + η V ) + ( η + η V ) Q& ( 1 + V ) + P el, Pu T Pr ozess, mittel,pr ozess H, Sp., Pr ozess + T T u K, mittel & 1 + V 1 Q 0, SKM 1 + V Q0 COP Q& 1 ( ) + Pel, Pu 1 1 COP

6 Bewertung Spezifischer Primärenergieeinsatz des KWKK-Systems: Spezifische ennstoffwärmebelastung der Stromerzeugung: q BP 1 [kwh η η /kwh el ] KWK V, el Spezifische ennstoffwärmebelastung t der Wärmeerzeugung: q BQ η v + V v H, Sp. V, FW η + ηh, Sp. ( V ) [kwh /kwh Wärme ] Spezifische ennstoffwärmebelastung der Prozesswärmeerzeugung: q BQP v + V v [kwh /kwh Prozess ] η + +η,pr ozess H, Sp.,Pr ozess H, Sp.,Pr ozess V η, Pr ozess

7 Bewertung Spezifischer Primärenergieeinsatz des KWKK-Systems: Spezifische ennstoffwärmebelastung der Kälteerzeugung: Kompressionskältemaschine: q BQ, KKM 0 η η KWK 1 V, el COP [kwh /kwh Kälte ] Soprtionskältemaschine: q v + V v H, Sp. BQ, SKM [kwh /kwh ] V, FW COP ( + H, Sp. V ) 0 η η η Kälte]

8 Bewertung Ökonomische und ökologische Bewertung: Strom: el q BP el (1) spezifische Stromkosten k el [Cent/kWh el ] (2) spezifische Emissionen der Strombereitstellung e Stoff,el [kg Stoff /kwh el ] (1) spezifische ennstoffkosten k [Cent/kWh ] (2) spezifische Emissionen des ennstoffes e Stoff, [kg Stoff /kwh ] (z.b. Stoffe: CO 2, CO, Staub (TSP), SO 2, NOx, NMVOC,..)

9 Bewertung Ökonomische und ökologische Bewertung: Wärme: Wärme v η V, FW + ( η + η V ), Sp. V H, Sp. v H ; Sp. Wärme (1) spezifische Wärmekosten k Wärme [Cent/kWh Wärme ] (2) spezifische Emissionen der Wärme e Stoff,Wärme [kg Stoff /kwh Wärme ],Sp. (1) spezifische ennstoffkosten Spitzenkessel k,sp. [Cent/kWh,Sp. ] (2) spezifische Emissionen des ennstoffes Spitzenkessel e Stoff,,Sp. [kg Stoff /kwh,sp. ] Prozesswärme: Pr ozess v + V v,pr ozess, Sp. H, Sp.,Pr ozess η H, Sp.,Pr ozess V + +η, Pr ozess Pr ozess (1) spezifische Prozesswärmekosten k Prozess [Cent/kWh Prozess ] (2) spezifische Emissionen der Prozesswärme e Stoff,Prozess [kg Stoff /kwh Prozess ]

10 Bewertung Ökonomische und ökologische Bewertung: Kälte: Kompressionskältemaschine: KKM Kl Kälte q BQ, KKM, 0, (1) spezifische Kältekosten KKM k KKM,Kälte [Cent/kWh Kälte ] KKM Kälte (2) spezifische Emissionen der Kälte KKM e Stoff,KKM,Kälte [kg Stoff /kwh Kälte ] v + Wärme COP COP η Sorptionskältemaschine: SKM, Kälte ( η + η V ) V, FW, Sp. V v H, Sp. H, Sp., (1) spezifische Kältekosten SKM k SKM,Kälte [Cent/kWh Kälte ] SKM Kälte (2) spezifische Emissionen der Kälte SKM e Stoff,SKM,Kälte [kg Stoff /kwh Kälte ]

11 KWKK-Modell

12 Zusammenfassung - Effizienter Einsatz von KWKK-Systemen für eine Region bzw. ein Gebäude, bedarf einer energetischen, ökologischen und ökonomischen Gesamtanalyse des Energieversorgungssystems unter Berücksichtigung der dort vorherrschenden technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Rahmenbedingungen. - Energieversorger und Planer sind mit dem vorgestellten Bilanzierungsmodell in der Lage eine Analyse von unterschiedlichen KWKK-Systemen durchzuführen. - Das Bilanzierungsmodell von KWKK-Systemen soll in Richtung bedarfsabhängige Jahresverbrauchsenergiedaten von Gebäuden bzw. von einer Region weiterentwickelt werden.

13 Ausblick