Gasmotorwärmepumpen: Potenzial zur Energiewende. Ef aus Japan. Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp. Frankfurt/Main,

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1 Gasmotorwärmepumpen: Potenzial zur Energiewende auf fbasis der Erfahrungen Ef aus Japan Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp mittelstand.de Frankfurt/Main, Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 1

2 FHM Tec Rheinland, Pulheim/Köln Wirtschafts-Ingenieurwesen Technologiemanagement Baubetriebsmanagement Energietechnik dual berufsbegleitend Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 2

3 Inhalte Energiebilanzen Deutschland und Japan Herausforderungen an die japanische Energieversorgung g g Wende Kooperation Staat, Gerätehersteller, Energieversorger Wettbewerb und Vermarktung Herausforderungen in Japan Herausforderungen in Deutschland Schlussfolgerungen Möglichkeiten mit dem Produkt Gasmotorwärmepumpe p Weitere Schritte Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 3

4 Energiewende in Deutschland Aufgaben Ersetzen von Kernkraftwerken Steigerung der Energieeffizienz Energieeinsparungen zunehmender Anteil regenerativer Energieträger Herausforderungen Energiemengenproduktion Leistung jederzeit verfügbar halten Nachhaltigkeit Umweltverträglichkeit Kosten Abb.: A Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 4

5 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 5 5 Energiebilanz Deutschland alle Angaben in Mio. t SKE 1 Mio. t SKE = 29,3 PJ Quelle: Arbeitsgemeinschaft für Energiebilanzen, 2010 Grafik: ASUE

6 Elektrischer Strom + mit vielen Techniken und Energieträgern erzeugbar universell einsetzbar HOHER EXERGIEWERT (2. Hauptsatz der Thermodynamik) - vielfach unter hohen Verlusten produziert Gleichzeitigkeit iti it Produktion/Bedarf d bei regenerativen Quellen Kosten Speicherung schwierig und teuer SCHLECHTER SPEICHERWERT (neuer Hauptsatz?) Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 6

7 Brutto-Stromerzeugung Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 7

8 Gleichzeitigkeit zwischen Angebot und Verbrauch = + Abb.: wetter.net; hallertau.info; strassenweb.de Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 8

9 Bewertung von Energie Vergangenheit räumlich begrenzt zeitlich begrenzt Menge begrenzt Gegenwart jederzeit verfügbar zentral Zukunft erneuerbar Immer Speicherbar dezentral verfügbar bezahlbar Abb.: Moin Energie Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 9

10 Energiespeicher Abb.: Touristik Dörzbach Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 10

11 Energiemix Japan und Deutschland Abb.: IEA/ AG Energiebilanzen Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 11

12 Energiebedarf für Kälte/Klimatisierung Abb.: DKW Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 12

13 Energiebedarf der Klimatisierung In Deutschland Energiebedarf für Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in GWh] Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 13

14 CO2-Emissionen aus der Klimatisierung in Deutschland Kohlendioxid-Emissionen aufgrund Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in Kilo Tonnen kt] Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 14

15 Behaglichkeitsbereich des Menschen unbehaglich feucht behaglich unbehaglich trocken toc noch behaglich h Abb.: m+p Raumlufttemperatur r [C] Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 15

16 Herausforderung in Japan Heiße, schwüle Sommer Hoher Energiebedarf für Klimatisierung Wirkungsgrade thermischer Kraftwerke im Sommer begrenzt Elektrische Netze und Speicher an der Belastungsgrenze Abb.: Christian Lundbeck Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 16

17 Lösungsansatz in Japan Austausch des elektrischen Antriebs durch Gasmotor Gemeinsame Basisentwicklung Japanischer Staat Gerätehersteller Energieversorger Weiterentwicklung der Gerätehersteller Markteinführung durch konkurrierende Gerätehersteller Vertrieb durch Energieversorger Abb.: AISIN Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 17

18 Gasmotorwärmepumpe p Prinzip Abb.: ASUE Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 18

19 Motorische Gaswärmepumpe (Gasklimagerät) Abb.: Berndt EnerSys / Aisin Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 19

20 Neuer Anbieter: Yanmar Abb.: Yanmar Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 20

21 Motorische Gaswärmepumpe (Gasklimagerät) Abb.: Yanmar Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 21

22 Entwicklung in Japan Sehr gute Geräte wurden entwickelt Über Geräte in Japan installiert: Anschlussleistung ca. 30 GW zuverlässige Klimatisierung/Heizung Entlastung von Stromnetzen Erdgas ist leicht speicherbar Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 22

23 Gasmotorische Wärmepumpen Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 23

24 Zunehmende Belastung elektrischer Netze auch in Deutschland Netzlast Strom (Monatsmaxima) kw Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 24

25 Gasmotorwärmepumpe Abb.: Yanmar / Eschenfelder KKU Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 25

26 Kontinuierlich i steigende EEG-Umlage Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 26

27 Klassische und erneuerbare Energieträger Abb.: e.on Ruhrgas Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp 27

28 Fazit / Perspektive Gasmotorwärmepumpen können einen Beitrat zur Energiewende leisten Energieeinsparung im Winter Entlastung t elektrischer Netze im Winter Viele dezentrale Techniken können wenige zentrale Techniken ersetzen größte Herausforderung ist die Speicherung von Energie Erdgas ist besser zum speichern geeignet als elektrischer Strom Umstellung einer Energieversorgung ist langwierig: Technik, Marketing Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 28

29 Haben Sie noch Fragen? gern jetzt und auch später... Jochen Arthkamp Tel Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 29