Perspektive: green KWK in Berlin

Transkript

1 Gunnar Betz Berliner Energieagentur GmbH Berliner Energietage 2012 Das Berliner Gasnetz als Innovationsmotor? Berlin, 25. Mai 2012 Inhalt Prolog: Vermarktungsmöglichkeiten von Bio-Erdgas Berliner Energieagentur GmbH KWK in Berlin Vorteile des Einsatzes von Bio-Erdgas Schlüsselfaktoren für den Erfolg von green KWK in Berlin Good Practices in Berlin Fazit Folie 2 Quelle: bw-i.net

2 Vermarktungsmöglichkeiten von Bio-Erdgas Folie 3 Vermarktung von Bio-Erdgas als Kraftstoff Selbstverpflichtungserklärung der deutschen Gaswirtschaft, bis % des Erdgasabsatzes als Kraftstoff durch Bio-Erdgas zu substituieren Absichtserklärung der Plattform zur Forcierung von Erdgas und Biomethan im Verkehr : Erhöhung des Anteils von Bio-Erdgas am Erdgaskraftstoff auf 20 % bis 2015 Folie 4 Quelle: GASAG

3 Endkundenmarkt Folie 5 Befriedigung der Nachfrage von ökologischen Produkten Erfüllung der Anforderungen aus dem EEWärmeG für den Neubau- und Sanierungsbereich mittels eines leistungsgebundenen erneuerbaren Energieträgers Voraussetzung ist der Einsatz in hocheffizienten Anlagen (KWK- Anlagen) Einführung in den Endkundenmarkt schwierig: Quelle: GASAG ökologisches Gewissen der Kunden unterliegt ökonomischen Zwängen bzw. der Einflussnahme durch den Vertragsinstallateur für Belebung eine Änderung des ordnungspolitischen Rahmens erforderlich Bio-Erdgas in KWK-Anlagen green KWK Biogasanlage Strom- und Wärmeerzeugung in BHKW Biogasaufbereitungsanlage Einspeisung ins Erdgasnetz Folie 6 Quelle: NGT Contracting

4 Berliner Energieagentur (BEA) Facts and Figures (1) wurde gegründet 1992 als Public-Private-Partnership hat als Gesellschafter zu gleichen Teilen Land Berlin Vattenfall Europe Wärme AG GASAG Berliner Gaswerke AG KfW Bankengruppe verfügt über 2,5 Mio. Euro Stammkapital erwirtschaftet rd. 9,3 Mio. Gesamtleistung rd. 526 T Betriebsergebnis (EBIT) Unternehmensbereiche Contracting Consulting Internationaler Know-how-Transfer mit Sitz in Französische Straße Berlin Telefon: (030) office@berliner-e-agentur.de Internet: Folie 47 beschäftigt 55 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Berliner Energieagentur (BEA) Facts and Figures (2) Energiedienstleistungen Consulting: Beratung von öffentlicher Hand, Immobilienwirtschaft und Unternehmen zum effizienten Energieeinsatz Contracting: Planung, Finanzierung, Bau, Betrieb von Anlagen zur Strom-, Wärme-, Notstrom-, Kälte- und Druckluftversorgung sowie Beleuchtung Internationaler Know-how-Transfer: Übertragung erfolgreicher Modelle zur rationellen Energienutzung und zum Einsatz erneuerbarer Energien in neue Märkte Folie 58 Anlagendaten an über 85 Standorten in Berlin und Umgebung davon 54 KWK-Anlagen, jährliche Stromerzeugung ca MWh Stromdirektversorgung von rd Berliner Haushalten CO 2 -Einsparung > t/a

5 Blockheizkraftwerke der BEA BEA in Berlin Vorreiter beim BHKW-Einsatz seit über 15 Jahren 54 installierte Anlagen CO 2 -Einsparung von über t/a Stromdirektversorgung von über Haushalten Einsatz im Wohnbereich, GHD und Öffentlichen Sektor Folie 9 Entwicklung dezentraler BHKW in Berlin dezentrale BHKW sind wichtiger Bestandteil bei der Einhaltung der CO 2 - Einsparziele von Berlin 22,5 20,0 17,5 elektrische Leistung Anzahl starker Aufwärtstrend in letzten Jahren durch Modellprojekte und Änderung der politischwirtschaftlichen Rahmenbedingungen momentan rund 600 BHWK in Berlin weiterer Ausbau in allen Sektoren notwendig Folie 10 elektrische Leistung in MW 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 0, Quelle: BAFA 2011 Anzahl

6 Kampagne KWK Modellstadt Berlin Initiative der Berliner Energieagentur in Kooperation mit der GASAG, Vattenfall und der Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz Laufzeit: Folie 11 KWK-Hotspot Berlin: 42 % Stromproduktion km Fernwärmenetz Standort für Forschung und Produktion Ziele der Kampagne: Steigerung des Bekanntheitsgrads von KWK Vermittlung ihrer Bedeutung für den Klimaschutz Initiierung weiteren KWK-Ausbaus EU-Kampagne CHP Goes Green Ziele: Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien in KWK (Fernwärme und dezentrale KWK) Steigerung des Anteils von KWK bei der Nutzung erneuerbarer Energien Inhalt: Entwicklung von 8 Modellstädten und -regionen in 5 EU-Mitgliedstaaten (Berlin, Frankfurt, Hannover, Paris, Lyon, Prag, Graz, Riga) Sensibilisierung von Entscheidungsträgern, Multiplikatoren und der Öffentlichkeit durch regionale Kampagnen (Weiterbildungs- und Informationsmaßnahmen) Unterstützung weiterer Städte und Regionen in Europa durch Know-how- Transfer und Vermittlung erfolgreicher Praxisbeispiele Folie 12

7 EU-Kampagne CHP Goes Green Hintergrund Nutzung von Biomasse in KWK kombiniert höchste Energieeffizienz mit Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien aber: Kombination noch nicht weit verbreitet komplexes Thema, das Erklärung und Bekanntmachung bedarf Quelle: bmp greengas, 2010 Folie 13 Brennstoffeinsparung durch KWK abhängig von Effizienz der KWK und der Vergleichsbasis gegenüber veralteter Technik bis 65% Einsparung gegenüber aktueller Situation bis etwa 47% Einsparung gegenüber Best- Technologie bis etwa 25% Einsparung erreichbar Folie 14 Brennstoffeinsparung durch KWK Brennstoffeinsparung durch KWK 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Nutzungsgrade der getrennten Erzeugung von Wärme und Strom: elektrisch 25%, thermisch 85% elektrisch 40%, thermisch 90% elektrisch 60%, thermisch 95% Strirling 1 kw BHKW 5 kw BHKW 50 kw GuD Brennstoffzelle 0% -10% 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Annahme: Gesamtnutzungsgrad BHKW Stromkennzahl 90% KWK Annahme: Gesamtnutzungsgrad BHKW 90%

8 Vorteile von Bio-Erdgas-KWK 75 Wohneinheiten in sanierter Gebäudehülle BHKW 34 kw el /78 kw th, Volllaststunden KWK mit geringsten CO 2 - Emissionen unter dezentralen Heizvarianten mit Einsatz von Bio- Erdgas, CO 2 -freie Wärme und Stromerzeugung möglich KWK auch kostengünstigster Weg zur Einsparung von CO 2 - Emissionen Bio-Erdgas mit moderaten Mehrkosten Gaskessel gas boiler heating Heizölkessel oil boiler solar heat ST + gas Gaskessel boiler PV + gas Gaskessel boiler wood Kessel chip boiler HHS air heat WP pump Luft + Gaskessel gas boiler brine heat WP pump Sole gas BHKW CHP + Gaskessel gas boiler biogas CHP Biogas-BHKW + boiler + Gaskessel 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% CO2-Emissionen CO2-Emissions Heizkosten Heat Costs Folie 15 Primärenergiefaktoren Bio-Erdgas-KWK im Vergleich Folie 16 PEF des BHKW hängt von der Stromausbeute des BHKW und der Laufzeit der Anlage ab PEF der Wärmeerzeugung (BHKW + Kessel) hängt vom Anteil der Wärmeerzeugung des Bio-Erdgas- BHKW ab PEF 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,34 0, Volllaststunden BHKW; 50% Anteil BHKW an Wärmeerzeugung; BHKW 5,5 kw: ηel: 0,26; BHKW 15 kw: ηel: 0,29; BHKW 50 kw: ηel: 0,31; BHKW 300 kw: ηel: 0,36; BHKW 500 kw: ηel: 0,38; Kessel neu ηth: 0,95 0, , el. Leistung Erdgas-Kessel BHKW Nahwärme mit 70% KWK FW Berlin (93,2% KWK)

9 Klimaschutz durch Bio-Erdgas Folie 17 EU-Kampagne CHP Goes Green Maßnahmen Analyse der europäischen und regionalen rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen Aktionsplan für jede Modellregion: zielgruppenspezifische Sensibilisierung von Mandatsträgern, Gebäudeeigentümern, Planern und Architekten sowie Schülern (z. B. durch Workshops und Vor-Ort-Besuche) Weiterbildung technischer Entscheidungsträger in Bezug auf technische, ökologische und wirtschaftliche Aspekte Initiierung von etwa 40 neuen Bio-Erdgas-KWK-Anlagen mittels Machbarkeitsstudien Folie 18

10 EU-Kampagne CHP Goes Green Aktivitäten (1) Darstellung erfolgreicher Praxisbeispiele Promotionsmaterial (Frankfurt) Medienarbeit (Třeboň) Vor-Ort-Besuche (Ile-de-France) Folie 19 Veranstaltungsreihen (Hannover) EU-Kampagne CHP Goes Green Aktivitäten (2) Workshops und Weiterbildungen Machbarkeitsstudien Politikberatung Rhône-Alpes Graz Tschechien Riga Folie 20

11 EU-Kampagne CHP Goes Green Analyse von Schlüsselfaktoren Bedeutung lokaler Stakeholder und Instrumente: Commitment öffentlicher Akteure mit Interesse an Bio-Erdgas-KWK (öffentliche Hand, lokale Energieagentur etc.) lokale Energie- und Klimaschutzziele, die Initiativen zu und Interesse an Bioenergie und KWK begründen sinnvolle Verknüpfung mit anderen politischen Strategien (z. B. zur Landnutzung oder Abfallentsorgung) Aktivitäten relevanter Marktakteure (Energieversorger, Interessengruppen) Zugang zu verlässlicher Quelle von Bioenergie (Bio-Erdgas-Potenzial) Ökonomische Barriere: Wirtschaftlichkeit als Herausforderung und Abhängigkeit von Förderpolitik Folie 21 Energie- und Klimaschutzziele: Energiekonzept 2020 für Berlin (April 2011) Minus 40 % CO 2 bis 2020 Dezentralisierung der Energieversorgung: Stromerzeugung: Vervielfachung des Anteils erneuerbarer Energien (Biomasse, PV, Windkraft) von 1,2 % (2005) auf 17,8 % (2020) Wärmemix: mehr Wärmeerzeugung durch Folie 22 Biomasse ( %) dezentrale KWK (+ 800 %) Solarthermie ( %)

12 Energie- und Klimaschutzziele: Struktur des Berliner Wärmemarkts Gas 40,9% Erneuerbare Energien 5,01% Heizöl 22,7% Strom 6,0% Fernwärme 29,8% Weitere 0,58% Flüssiggas 0,29% Kohle 0,27% Erneuerbare 0,02% Flüssiggas Heizöl 0,79% 15,73% Erdgas (Kessel)* 37,21% Kohle 0,08% Fernwärme** 32,23% * Erdgas enthält 7,5 % aufbereitetes Biogas ** enthältgeminderten CO2-Faktor für Fernwärme in 2020 durch Umstellung der Primärenergiestruktur/Erneuerbare Energien und Effizienzsteigerung Erdgas (BHKW)* 7,29% Heizstrom 1,13% Wärmepumpenstrom 0,53% Folie 23 Quelle: DIW econ Bio-Erdgas-Potenzial: Anbau nachwachsender Rohstoffe Quelle: DBFZ Leipzig, 3/09 Folie 24

13 Bio-Erdgas-Potenzial nach Bundesländern Folie 25 Bio-Erdgas-Potenzial: Rohstoffe Biogasertrag in m³/tfm Maissilage Grassilage Roggen-GPS Futterrübe Bioabfall Hühnermist Zuckerrübenschnitzel Schweinemist Rindermist Getreideschlempe Schweinegülle Rindergülle Folie 26 Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. Quelle: HAASE Energietechnik AG, 2010

14 Bio-Erdgas-Potenzial: Biogasanlagenbestand in Deutschland Folie 27 Bio-Erdgas-Potenzial: Bio-Erdgasanlagenbestand in Deutschland (1) Folie 28

15 Bio-Erdgas-Potenzial: Bio-Erdgasanlagenbestand in Deutschland (2) Folie 29 Bio-Erdgas-Potenzial für Berlin: Bio-Erdgasanlage in Rathenow Folie 30

16 Bio-Erdgas-Potenzial für Berlin: Bio-Erdgasanlage in Schwedt Folie 31 Vorteile der Vermarktung von Bio-Erdgas aus Energieversorgersicht Kundenbindung über innovatives Produkt aus heimischen Quellen Verminderung der Importabhängigkeit Möglichkeit zum Abschluss längerfristiger Lieferverträge in Übereinstimmung mit dem EEG Erweiterung des Produktportfolios aktiver Beitrag zur Erfüllung der Energie- und Klimaschutzziele Imagegewinn durch die Vermarktung von grünem Gas bzw. grüner Wärme Folie 32

17 Wirtschaftlichkeit eines Bio-Erdgas-BHKW: Stromvergütung nach EEG Vergütung Stromerzeugung nach EEG Boni für Gasaufbereitung und bestimmte Einsatzstoffe zusätzlich Wärmeerlöse Energiesteuerbefreiung Stromeinspeisung und -eigennutzung möglich Folie 33 Quelle: bmp greengas, 2010 Wirtschaftlichkeit eines Bio-Erdgas-BHKW: EEG 2012 (1) 27c EEG: (1) Aus einem Erdgasnetz entnommenes Gas gilt jeweils als Deponiegas, Klärgas, Biomethan oder Speichergas, 1. soweit die Menge des entnommenen Gases im Wärmeäquivalent am Ende eines Kalenderjahres der Menge von Deponiegas, Klärgas, Biomethan oder Speichergas entspricht, die an anderer Stelle im Geltungsbereich dieses Gesetzes in das Erdgasnetz eingespeist worden ist, und 2. wenn für den gesamten Transport und Vertrieb des Gases von seiner Herstellung oder Gewinnung, seiner Einspeisung in das Erdgasnetz und seinem Transport im Erdgasnetz bis zu seiner Entnahme aus dem Erdgasnetz Massenbilanzsysteme verwendet worden sind. bei vollständiger Einspeisung Vergütung über Jahr der Installation und weitere 20 Jahre Nordmethan Folie 34

18 Wirtschaftlichkeit eines Bio-Erdgas-BHKW: EEG 2012 (1) Höhe der Vergütung bei Einspeisung: Grundvergütung als Bemessungsleistung des BHKW gilt nach 3 (2a) EEG der Quotient aus erzeugter elektrischer Arbeit und der Stundenzahl eines Jahres bei 300 kw el und h/a gilt also eine zu vergütende Leistung von 300 kw h/a / h/a = 240 kw Degression von 2%/a ab 2013 Grundvergütung bei Installation 2011: (150 kw 14,3 ct/kwh + 90 kw 12,3 ct/kwh) / 240 kw = 13,55 ct/kwh Boni (bei Gas nur bis zu einer installierten Leistung von 500 kw el ) Einsatzstoffbonus Vergütungsklasse I (Energiepflanzen): 6 ct/kwh Einsatzstoffbonus Vergütungsklasse II (Gülle, Stroh etc): 8 ct/kwh Gasaufbereitungs-Bonus: maximal 3 ct/kwh Gesamter Bonus: 500 kw / h/a: maximal 24,05 ct/kwh 300 kw / h/a: maximal 24,55 ct/kwh < 150 kw: maximal 25,30 ct/kwh Folie 35 Wärmegestehungskosten Bio-Erdgas bei Volllaststunden angenommener Bio- Erdgaspreis: 9,0 ct/kwhhs Bio-Erdgas wirtschaftlich (bei vertretbarem Wärmepreis) nur im größeren Leistungsbereich anwendbar starke Abhängigkeit von Gaspreis Vorgaben: Zins: 5%/a; Laufzeit 15 a; Volllaststunden BHKW; BHKW 5,5 kw: ζel = 0,26; BHKW 15 kw: ζel = 0,29; BHKW 50 kw: ζel = 0,31; BHKW 300 kw: ζel = 0,36; BHKW 500 kw: ζel = 0,38 ct/kwh el ,48 inkl. Einsatzstoff-Bonus I und Gasaufbereitungsbonus 2 ct/kwh 10,35 8,37 7,29 6,71 5,5 kw 15 kw 50 kw 300 kw 500 kw elektrische BHKW-Leistung Stromerlös EEG Bioerdgaskosten Betriebskosten Kapitalkosten Grenzkosten Wärme ct/kwh th Folie 36

19 Wärmegestehungskosten Bio-Erdgas bei Volllaststunden angenommener Bio- Erdgaspreis: 12,0 ct/kwhhs Bio-Erdgas wirtschaftlich (bei vertretbarem Wärmepreis) nur im größeren Leistungsbereich anwendbar starke Abhängigkeit von Gaspreis Vorgaben: Zins: 5%/a; Laufzeit 15 a; Volllaststunden BHKW; BHKW 5,5 kw: ζel = 0,26; BHKW 15 kw: ζel = 0,29; BHKW 50 kw: ζel = 0,31; BHKW 300 kw: ζel = 0,36; BHKW 500 kw: ζel = 0,38 ct/kwh el ,10 inkl. Einsatzstoff-Bonus I und Gasaufbereitungsbonus 2 ct/kwh 15,26 13,73 14,21 13,71 5,5 kw 15 kw 50 kw 300 kw 500 kw elektrische BHKW-Leistung Stromerlös EEG Bioerdgaskosten Betriebskosten Kapitalkosten Grenzkosten Wärme ct/kwh th Folie 37 Wärmegestehungskosten Bio-Erdgas bei Volllaststunden angenommener Bio- Erdgaspreis: 9,0 ct/kwhhs Bio-Erdgas wirtschaftlich (bei vertretbarem Wärmepreis) nur im größeren Leistungsbereich anwendbar starke Abhängigkeit von Gaspreis Vorgaben: Zins: 5%/a; Laufzeit 15 a; Volllaststunden BHKW; BHKW 5,5 kw: ζel = 0,26; BHKW 15 kw: ζel = 0,29; BHKW 50 kw: ζel = 0,31; BHKW 300 kw: ζel = 0,36; BHKW 500 kw: ζel = 0,38 ct/kwh el ,60 inkl. Einsatzstoff-Bonus II und Gasaufbereitungsbonus 2 ct/kwh 9,49 7,37 5,79 5,5 kw 15 kw 50 kw 300 kw 500 kw elektrische BHKW-Leistung 5,11 Stromerlös EEG Bioerdgaskosten Betriebskosten Kapitalkosten Grenzkosten Wärme ct/kwh th Folie 38

20 Wärmegestehungskosten Bio-Erdgas bei Volllaststunden angenommener Bio- Erdgaspreis: 12,0 ct/kwhhs Bio-Erdgas wirtschaftlich (bei vertretbarem Wärmepreis) nur im größeren Leistungsbereich anwendbar starke Abhängigkeit von Gaspreis Vorgaben: Zins: 5%/a; Laufzeit 15 a; Volllaststunden BHKW; BHKW 5,5 kw: ζel = 0,26; BHKW 15 kw: ζel = 0,29; BHKW 50 kw: ζel = 0,31; BHKW 300 kw: ζel = 0,36; BHKW 500 kw: ζel = 0,38 ct/kwh el ,22 inkl. Einsatzstoff-Bonus II und Gasaufbereitungsbonus 2 ct/kwh 14,40 12,73 12,71 12,11 5,5 kw 15 kw 50 kw 300 kw 500 kw elektrische BHKW-Leistung Stromerlös EEG Bioerdgaskosten Betriebskosten Kapitalkosten Grenzkosten Wärme ct/kwh th Folie 39 Good Practice Bio-Erdgas-BHKW Hauptfeuerwache Beispiel Wärme-Vollversorgung Hauptfeuerwache der Berliner Feuerwehr Nutzungsprofil: Werkstätten, Servicegebäude, Büros, Leitstelle Beheizte Gebäudefläche: m² Stromeinspeisung, Vergütung nach EEG Technische Daten Thermische Leistung: kw Wärmebedarf: ca MWh/a Bio-Erdgas-BHKW von 2G mit 240 kw el / 365 kw th Umweltentlastung Eingesparte CO 2 -Emissionen: t/a Primärenergiefaktor 0,0 Folie 40

21 Bio-Erdgas-BHKW in Hauptfeuerwache Leistungsspektrum Übernahme der bestehenden Heizanlage Demontage und Entsorgung nicht mehr benötigter Anlagenteile Installation einer neuen Druckhaltung Installation neuer, geregelter Heizkreise Neue Warmwasserbereitung Neuer Brennwertkessel (Remeha, 854 kw) Brennwert-BHKW (2G, 240 kwel, 365 kwth) Durchführung schalltechnischer Untersuchungen Folie 41 Bio-Erdgas-BHKW in Hauptfeuerwache Versorgungsmodell Wärmelieferungscontracting Kesselanlage auf Erdgasbasis BHKW mit Bio-Erdgas betrieben vollständige KWK- Stromeinspeisung gemäß EEG separater Bezug von Betriebsstrom 15 Jahre Laufzeit Wärmekosten für Berliner Feuerwehr stark gesenkt Wartung / Instandhaltung komplett von BEA übernommen Folie 42 Gebäude Heizungsraum Legende: Gaszähler Heizung Gasversorger Erdgas Wärmeverteilungssystem Kesselanlage Blockheizkraftwerk Gaszähler BHKW Gasversorger Bioerdgas Zähler Einspeisung vorgelagertes Stromnetz Leistungsgrenze Berliner Energieagentur Zähler Betriebsstrom Erdgas Bioerdgas Strom Wärme Vorlauf Wärme Rücklauf Stromversorger

22 Good Practice Bio-Erdgas-BHKW Hackesches Quartier Berlin Versorgung hochwertiger Büro- und Gewerbeflächen im Zentrum von Berlin m² Fläche Eckdaten: Wärmeversorgung durch 4 Brennwertkessel Bio-Erdgas BHKW 112 kw el Absorptionskälteanlage zur Kälteversorgung Quelle: GASAG Green-Building nach LEED-Standard Gold Folie 43 Good Practice Bio-Erdgas-BHKW Wohnquartier Mariengrün Sanierung der Heizzentrale Waldsassener Straße, Berlin Wohneinheiten Daten vor der Sanierung: Erdgasbedarf: MWh/a Strombezug: Netzstrom Primärenergiefaktor: 1,10 Nach Sanierung: Bio-Erdgas BHKW: Primärenergiefaktor: 0, kw el Verbesserung CO 2 -Bilanz: 80 % gleichbleibender Wärmepreis bei geringerem Verbrauch Strombezug der Mieter über GASAG zu günstigen Konditionen Quelle: GASAG Folie 44

23 Fazit KWK mit Bio-Erdgas stellt eine wichtige Komponente bei der Erreichung der Klimaschutzziele Berlins dar erhebliche energetische und ökologische Einsparungen sind auch im kleineren, dezentralen BHKW-Leistungsbereich erschließbar Bioerdgas-BHKW lassen sich wirtschaftlich umsetzen und bieten dem Nutzer große ökologische Potenziale unter Wahrung günstiger Wärmekosten Notwendigkeit von weiteren öffentlichkeitswirksamen Modellprojekten zur Akzeptanz der Technologie notwendig Bioerdgas-BHKW können einen wichtigen Beitrag zur CO2- Einsparung in Berlin leisten wirtschaftlicher Einsatz bei entsprechendem Wärmebedarf ist möglich Folie 45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Informationen kontaktieren Sie bitte: Folie 46