Kraftwärmekopplung und Nahwärmenetze

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Imke Martin
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1 Kraftwärmekopplung und Nahwärmenetze Funktionsweise dieser Technik und Möglichkeiten Oliver Donner

2 Inhalt Grundlagen Energietechnik I Teil 1 I Grundlagen KWK I Teil 2 I KWK Technologieübersicht (Auszug BHKW) I Teil 3 I KWK Anwendungsbeispiele I Teil 4 I Förderung von KWK in der DG I Teil 5 I 2

3 Grundlagen: Wirkungsgrad am Beispiel einer Glühlampe Der elektrische Wirkungsgrad einer Glühlampe ist sehr schlecht. Wärme 97 kwh Licht 3 kwh Wirkungsgrad Genutzte Energie Eingesetzte Energie Eingesetzte Energie 100 kwh 3

4 Grundlagen: Energieformen Es werden verschiedene Begrifflichkeiten für Energie verwendet. Primärenergie: natürlich vorkommende Energieträger, die noch nicht durch Umwandlungsprozesse in andere Energieformen überführt wurde Sekundärenergie: aus der Primärenergie durch sogenannte Veredelungsprozesse gewonnene Energie Endenergie: Energie, die direkt genutzt werden kann; letzte Umwandlungsstufe vor der Umwandlung in Nutzenergie Nutzenergie: vom Menschen benötigte Energieform, z. B. Wärme oder mechanische Energie Fossile Energien Kohle Öl Erdgas Nukleare Energien Uran Plutonium Regenerative Energien Wasserkraft Biomasse Sonne Wind (Erdwärme) (Meeresenergie) 4

5 Grundlagen: CO2-Bildung bei der Verbrennung fossiler Energieträger Bei der Verbrennung von Kohle wird doppelt so viel CO 2 freigesetzt wie bei der Verbrennung von Erdgas in kg/kwh Brennstoffeinsatz 5

Grundlagen: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) KWK ist die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) meint die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie und nutzbarer

6 Grundlagen: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) KWK ist die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) meint die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie und nutzbarer Wärme. Die mechanischer Energie wird in der Regel unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt. Vorteil der KWK ist der deutlich verringerte Brennstoffbedarf gegenüber der getrennten Erzeugung der gleichen Strom- und Wärmemenge. Zunehmend an Bedeutung gewinnen kleinere KWK-Anlagen für die Versorgung einzelner Wohngebiete, bzw. einzelner Mehr- und sogar Einfamilienhäuser, sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW). Quelle: info 6

Grundlagen: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Die KWK Technologie bringt viele Vorteile wie zum Beispiel die Energieeinsparung und Umweltentlastung 35 bis 45 % weniger Primärenergie gegenüber getrennter

7 Grundlagen: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Die KWK Technologie bringt viele Vorteile wie zum Beispiel die Energieeinsparung und Umweltentlastung 35 bis 45 % weniger Primärenergie gegenüber getrennter Erzeugung von Strom und Wärme (hoher Gesamtnutzungsgrad) Entsprechende Minderung von CO 2 -Emissionen und damit Beitrag zur Begrenzung des Treibhauseffektes KWK-Anlage Verbrauchernaher Einsatz vermeidet Verteilungsverluste für Strom und Wärme Eignung für Erdgas, Klär-, Müll-, Deponie- und Grubengas, Biogas, Pflanzenöle, Biomasse und Wasserstoff Kraftwärmekopplung ist auf zwei verschiedenen energetischen Niveaus möglich: Niedertemperatur ( C) eignet sich für Heizzwecke Prozessdampf ( C) eignet sich zur Anwendung in industriellen Prozessen Quelle: 7

8 Beispiel: Vermeidung von CO 2 -Emissionen von Heizungssystemen Der Standard-Heizölkessel hat die höchsten spezifischen CO 2 -Emissionen, die Biomasse-Heizung die niedrigsten Erfolgsfaktor: Elektrischer Wirkungsgrad, Brennstoff 8

9 KWK Technologieübersicht Verbrennungsmotor Ecopower e3.0 (Powerplus Technologies GmbH) Leistung bis 3 kw el, bis 8 kw th Stromkennzahl 0,38 Abmaße (HxBxT): x 760 x mm Quelle: Quelle: 9

KWK Technologieübersicht Brennstoffzelle BlueGen (Ceramic Fuel Cells Limited GmbH) Leistung bis 2 kw el, bis 1 kw th Hersteller verspricht bis 60 %

10 KWK Technologieübersicht Brennstoffzelle BlueGen (Ceramic Fuel Cells Limited GmbH) Leistung bis 2 kw el, bis 1 kw th Hersteller verspricht bis 60 % elektrischer Wirkungsgrad Stromkennzahl abhängig vom Betriebspunkt Im Nennbetriebspunkt 3,0 Abmaße (HxBxT): x 600 x 660 mm Quelle: 10

Beispiel Nahwärmenetz Nahwärmenetz Mit einem Nahwärmenetz können mehrere Gebäude, Wohngebiete oder ganze Gemeinden mit Wärme versorgt werden Im Leitungsnetz wird Wasser als Transportmedium für die

11 Beispiel Nahwärmenetz Nahwärmenetz Mit einem Nahwärmenetz können mehrere Gebäude, Wohngebiete oder ganze Gemeinden mit Wärme versorgt werden Im Leitungsnetz wird Wasser als Transportmedium für die Wärme verwendet BHKW Im Nahwärmenetz sind dezentrale Einheiten über kurze Strecken verbunden BHKW deckt Grundlast ab Kombination mit Biogasanlagen möglich Kombination mit Biomasseheizwerke eher ungeeignet (Wettbewerb um Grundlastdeckung) 11

12 Beispiel Nahwärmenetz In der DG sind bereits Nahwärmenetzte vorhanden Nahwärmenetz Rocherath-Krinkelt (Pelletheizung 320 kw) versorgt in einem Umkreis von 230 m sieben öffentliche Gebäude Pfarrkirche Gemeinde Sporthalle Sporthalle TSV Volksschule Kindergarten Pfarrhaus Vereinigung für Tiergesundheit und Kennzeichnung Erwartung: Gesamtersparnis Energiekosten 35% (Betreiberangaben) Nahwärmenetz St.Vith (Hackschnitzel HKW 800 kw) versorgt im Stadtzentrum fünf öffentliche Gebäude Sportzentrum Rathaus Städtische Volkschule Königliches Athenäum Grundschule des Athenäums Erwartung: Gesamtersparnis Energiekosten 20% (Betreiberangaben) 12

13 KWK Wirtschaftlichkeit Derzeitige Fördersituation von KWK-Anlagen Energieprämien 2013 (Programm UREBA) Investitionsförderung: Bei Installation eines Mikro Blockheizkraftwerkes in einem Gebäude: Zuschuss in Höhe von 20 % des Rechnungsbetrag (max ) Bei Installation eines BHKW als Einheit für eine zentrale Wärmeerzeugungsanlage (für mindestens 3 Gebäude incl. mindestens 4 Wohneinheiten) Zuschuss in Höhe von 100 pro laufendem Meter Wärmeleitung (Wärmenetz) Maximalbetrag: 50 % des Rechnungsbetrag bzw Grünzertifikate Ab dem ist ein degressives Modell für grüne Zertifikate eingeführt. Diese Zertifikate werden für Strom aus erneuerbarer Energie ausgegeben. Die Ausgabe orientiert sich nach der erzeugten Strommenge, und erfolgt über einen Zeitraum von zehn Jahren. Mit fortschreitender Betriebsdauer verringert sich die Zahl der je MWh ausgegebenen Zertifikate. Der EE-Stromerzeuger kann die zugeteilten Zertifikate verkaufen. Es besteht eine Abnahmegarantie durch den Netzbetreiber (Elia) zu einem festgelegten Preis (Strom aus EE oder aus KWK Anlagen mit mehr als 10 kw Wert mindestens 65,00 pro Zertifikat) 13

14 Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH BET GmbH BET Dynamo Suisse AG Aachen Leipzig Hamm Zofingen Puidoux Alfonsstraße Aachen Karl-Liebknecht-Straße Leipzig Rotdornschleife Hamm Junkerbifangstrasse Zofingen Route du Vergnolet Puidoux Telefon Telefax info@bet-aachen.de Telefon Telefax info@bet-leipzig.de Telefon Telefax info@bet-hamm.de Telefon Telefax info@bet-dynamo.ch Telefon Telefax info@bet-dynamo.ch 14

15 KWK Technologieübersicht KWK-Technologieübersicht: Biomasse (Feststoff) 15

16 KWK Technologieübersicht KWK-Technologieübersicht: Biomasse (Gas) 16

17 KWK Technologieübersicht KWK-Technologieübersicht: Biomasse (Gas) 17

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