Kraft-Wärme- Kopplung

Transkript

1 Kraft-Wärme- Kopplung 90 % Strom Was ist das? 38 % Energetisch sehr effiziente, gleichzeitige Erzeugung von Strom (ca. 35 %) und Wärme (ca. 55 %) Vergleich zur getrennten Erzeugung siehe Bild 143 % 53 % 100 % % Verluste Heizwärme Verteilung der Wärme über ein Rohrnetz mit Wärmeträger Wasser, Nah- oder Fernwärme Strom Quelle: nach ASUE Heizwärme Fernwärme, Nahwärme - Wärmelieferanten Verteilung von Wärme mittels erwärmtem Wasser, dampfförmig oder flüssig, mit Rohrnetzen Typische Wärmelieferanten: Heizwerke: reine Wärmebereitstellung; große, häufig mit Kohle befeuerte Kessel; sind früher gebaut worden vor dem Hintergrund einer bequemen Verwendung von Kohle für Heizzwecke und verringerter Schadstoffemissionen in dicht bebauten Siedlungsgebieten (Politik der hohen Schornsteine) Heizkraftwerke: gleichzeitige Strom- und Wärmebereitstellung, Kraft-Wärme-Kopplung, meist mit Kohle oder Gas befeuerte normale Stromkraftwerke - konventioneller Dampfkraftprozess zur Stromerzeugung mit Wärmeauskopplung - kombinierte Gas- und Dampfturbinenkraftwerke (GuD-Kraftwerke) - Gasturbinen Blockheizkraftwerke BHKW s: gleichzeitige Strom- und Wärmebereitstellung - Gas- oder Dieselmotoren: Antrieb eines Generators + Nutzung der Motorabwärme - Brennstoffzellen: elektrochemische Oxidation wasserstoffhaltiger Gase (Erprobungsstadium; Umkehrvorgang der Elektrolyse) Abwärme aus Industrieprozessen, Solarkollektoren, etc.

2 Fernwärme, Nahwärme - Differenzierung Fernwärme - typischerweise aus Heiz- bzw. Heizkraftwerken großer Leistung im Megawattbereich - mit größeren Verteilnetzen, z.b. zur Versorgung innerstädtischer Bereiche mit dichter Besiedlung - mit Vorlauftemperaturen bis ca. 150 C ( hoher Druck oder Dampf) - Verlegung der Rohrleitungen im Straßengraben in ca. 0,6 bis 1 m Tiefe Nahwärme: - typischerweise aus Blockheizkraftwerken im Kilowattbereich (ab ca. 10 kw thermisch) - z.b. zur Versorgung einzelner Gebäudekomplexe (Krankenhaus, Schwimmbad, Gewerbe mit Wärmebedarf) oder Siedlungen - mit Vorlauftemperaturen bis ca. 90 C - Verlegung der Rohrleitungen in Gebäuden oder im Wiesengelände Kraft-Wärme-Kopplung - Wirtschaftlichkeit Günstige wirtschaftliche Einsatzbedingungen hohe Auslastung des Gerätes (Vergleiche: Anschaffung eines sparsamen aber in der Anschaffung teuren Diesel-PKW lohnt sich finanziell nur bei hoher Kilometerleistung) hohe Auslastung, d.h. gleichzeitiger Bedarf an Wärme + Strom, möglichst ganzjährig - Stromüberschüsse ins Netz einspeisen (aber: Mindererlös im Vgl. zu Eigenverbrauch) - häufiges Problem: fehlender Wärmebedarf im Sommer; Wärme schlecht speicher- bzw. über weite Strecken transportierbar niedrige Kosten für Gas bzw. Diesel, hohe Erlöse bzw. Preise für Strom Typische wirtschaftliche Einsatzbereiche für Blockheizkraftwerke (ggf. zukünftig Brennstoffzellen) Gewerbe und Industrie mit ganzjährigem Wärmebedarf, Schwimmbäder, Krankenhäuser, jeweils plus angrenzende Wohnbebauung (BHKW zur Deckung der Grundlast) reine Wohnblöcke, Siedlungen: unter bestimmten Voraussetzungen wie preiswertes Nahwärmenetz durch Häuserkeller oder Wiesengelände, Eigenverkauf des produzierten Stroms (BHKW zur Deckung der Grundlast) sehr gut Wärme geschützte Gebäude, da der ganzjährige Warmwasserenergiebedarf hier größer ist als der saisonale Heizwärmebedarf (BHKW für Grundlast + Spitzenlast!)

3 Stromverbrauch von Haushaltsgeräten gesamt: ca kwh/a weiterhin durchschnittlich für: Gas-/Ölheizung: ca. 400 kwh/a Rest (Fön, Staubsauger, Kaffeemaschine, Bohrmaschine, PC, etc.): ca. 400 kwh/a 1): bei Leuchtstofflampen 2): bei Waschmaschine mit Schleuderdrehzahl von 1500/min Quelle: RWE Energie Bau-Handbuch, 1993 Energiesparende Haushaltsgeräte Allgemein siehe Euro-Label für Weiße Ware siehe Zusammenstellung Energieagentur NRW ( Primärenergie Beispiel Wäschetrockner 5 kg Wäsche beste konventionelle Geräte, Kondens-Trockner: ca. 10,5 kwh beste konventionelle Geräte, Abluft-Trockner: ca. 10 kwh Wärmepumpen-Trockner: Abkühlung der Fortluft und Erwärmung der ca. 5,4 kwh Trocknerluft mit Elektro-Wärmepumpe, Kondenstrockner, ca Euro Gas-Trockner: Erwärmung der Trocknerluft mit Gasbrenner, Abluft, ca. 5,0 kwh ca Euro, Gasanschluss nötig!! Trockenschrank: Trocknen mit kalter Luft, Abluft, ca Euro ca. 2,5 kwh Nachteil: ca. 7 h Trockendauer Weitere Hinweise Kochen mit Gas statt mit Strom: ca. 60 % Einsparung an Primärenergie Anschluss geeigneter Waschmaschinen und Geschirrspüler an zentrale gas-/öl-/solarbeheizte Warmwasserversorgung; auf kurze Anschlussleitung achten

4 Stromverbrauch durch Stand-By Betrieb BRD, Privathaushalte: 11 % des Gesamtverbrauchs durch Stand-By Achtung: teils Stromverbrauch auch bei ausgeschalteten Geräten!! Quelle: ASEW, 2002 Stromverbräuche durch Stand-By-Betrieb Ursachen Ein-/Ausschalter fehlt oder hinter dem Netzteil installiert Empfangs- bzw. Aktionsbereitschaft (Fernseher, PC, Fax, Warmwasserspeicher,...) Speicherung von Daten (Videogerät, Tuner,...) Ständiger Betrieb bzw. Anzeigen (Uhren, Funk-Raumthermostate,...) Selbstentladung von Akkus Maßnahmen Netztrennung z.b. mit Fernseh-Netzschalter, schaltbaren Steckerleisten bei PC-Anlage, Stecker ziehen,...) Vorschaltgeräte z.b. für Fernbedienungen, Faxgeräte, Monitore und Drucker Zeitschaltuhren z.b. bei Warmwasserspeicher Akkugeräte über Steckdose betreiben Geräte mit niedrigem Stand-By-Verbrauch wählen GEEA-Label Blauer Engel

5 Einfluss des Architekten auf den Stromverbrauch Schwerpunkte in Wohngebäuden Grundriss mit räumlich zusammen liegenden Nassräumen kurze Lüftungskanäle und damit kleine Leistung der Lüftungsventilatoren Aufstellort für Warmwasserspeicher in bzw. in unmittelbarer Nähe der Nassräume Warmwasser-Zirkulationsleitung mit Pumpe kann entfallen Anschluss von Waschmaschine, Geschirrspüler an den Warmwasserspeicher Gasanschluss in Küche und Hauswirtschaftsraum zum Anschluss von Gas-Herd, Gas-Wäschetrockner Zentrale Warmwasserversorgung statt dezentrale Elektro-Durchlauferhitzer in der Regel Schwerpunkte in Zweckbauten Tageslichtnutzung geringerer Strombedarf für Beleuchtung Thermisch wirksame Gebäudemassen Voraussetzung für Strom sparende Nachtlüftung zur Gebäudekühlung (= passive Kühlung ; statt aktive Kühlung mittels Strom betriebener Kühlgeräte) Stadtteil Kronsberg, Hannover ca Wohneinheiten + Schule, Kindergarten, Stadtteilzentrum = ca m 2 Wohn/Nutzfläche

6 Stadtteil Kronsberg, Hannover CO 2 -Reduzierung gegenüber WSchVO 95 für Warmwasser, Heizung, Strom Qualitätssicherung (-7%) NEH-Standard (-17%) Q H < 55 kwh/m 2 a BHKW + Nahwärme (-23%) (2) Stromsparen (-13%) Windenergie (-20%) Photovoltaik (1) Passivhäuser (3), Solare Nahwärme (5) (-5 bis 15%) Qualitätssicherung in der Planung: Vorgaben, Prüfung in der Durchführung: Qualifizierung, Überwachung Niedrigenergiehaus cm Wärmedämmung, Fenster- U-Wert = 1,3 W/m 2 K (U mittel = 0,4 W/m 2 K) Luftdichtigkeit, Blower-Door-Prüfung, Abluftanlagen Stromsparprogramm: Ziel: 1750 kwh/haushalt (Durchschnitt Hannover = 2500 kwh) Windenergie Windkraftanlage auf nahe gelegenem Hügel Photovoltaik 45 kwp, d.h. ca. 450 m 2 Stadtteil Kronsberg, Hannover Nahwärme mit Blockheizkraftwerk - Versorgungsgebiet 1 Versorgung von 2300 Wohneinheiten + Infrastruktur ( m 2 ) Gas-BHKW für Grundlast: 1650 kw th kw el (Gesamtwirkungsgrad = 94 %) Gaskessel für Spitzenlast: 2 x 5000 kw th Nahwärmenetz: 6 km Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur: C Rücklauftemperatur: 40 C Hausübergabestationen mit Wärmeaustauschern: 100 Stück, kw Planung, Betrieb durch die Stadtwerke Heizzentrale und BHKW-Aggregat

7 Stadtteil Kronsberg, Hannover Nahwärme mit Blockheizkraftwerk - Versorgungsgebiet 2 Versorgung von 742 Wohneinheiten + Kindergarten, Schule ( m 2 ) Gas-BHKW für Grundlast: 2 x 220 kw th kw el Gaskessel für Spitzenlast: 2 x 1650 kw th Nahwärmenetz: 2,5 km Hausübergabestationen mit Wärmeaustauschern: 26 Stück Planung, Betrieb (?): Firma Getec Heizzentrale im Keller diese Mehrfamilienhauses Stadtteil Kronsberg, Hannover Solare Nahwärme + Langzeitwärmespeicher Thermische Solarkollektoren auf Ost/West-Häusern Solarspeicher aus Beton später als Kinderspielplatz/Kletterhügel genutzt Daten: 106 Wohneinheiten mit 7366 m 2 Fläche, 1350 m 2 Solarkollektoren, 2750 m 3 Wasserspeicher zur Langzeitwärmespeicherung, solare Deckungsrate = 40 %, Nachheizung aus Heizzentrale

8 Grüner Strom Erlöse werden nennenswert in neue Anlagen zur regenerativen Stromerzeugung investiert!! Die Gemeinschaft aller Stromkunden wird nicht finanziell entlastet durch den Bezug von Grünem Strom!! Negativbeispiel: Aquapower, Fa. Bayernwerk = Strom aus alten Wasserkraftanlagen Sinnvolle Produkte Strommix nur aus regenerativen Energien oder auch mit Anteilen aus Kraft-Wärme-Kopplung Zertifizierung = Überwachung der Produktqualität Ökopower-Siegel (Ökoinstitut Freiburg, WWF, Greenpeace) Grüner Strom Label e.v. (Eurosolar, BUND, NABU) (TÜV: geringere Qualitätsansprüche)