Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk. Andreas Kuhn, Götz Naroska
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- Walther Winkler
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1 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk Andreas Kuhn, Götz Naroska
2 Inhalt Handlungsbedarf Energieversorgung in der BRD Integration erneuerbarer und dezentraler Erzeuger KWK BHKW, eine Abgrenzung BHKW Übersicht, Kennzahlen, Stand der Technik Anwendungsgebiete Wirtschaftlichkeit und Verbreitung Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 2
3 Ausgangslage (2) Mein Land ist zuversichtlich, dass diese Konferenz ein Erfolg wird. Aus diesem Grund hat unsere Regierung beschlossen, unsere Treibhausgasemissionen um 40% gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren. Und es ist ebenso der Grund, weshalb wir 15 rechtsverbindliche Beschlüsse durchgesetzt haben, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen. Bundesumweltminister Sigmar Gabriel, Sitzung der Vertragsstaatenkonferenz des Rahmenübereinkommens über den Klimawandel (COP13/MOP3) Bali Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 3
4 Ausgangslage (2) Die Bundesregierung hat beschlossen den Anteil des Stroms aus KWK Anlagen bis 2020 auf 25% zu steigern. Der Ausstieg aus der Atomsstromproduktion wurde beschlossen. Der Ausstieg aus der Kohleförderung wurde beschlossen. Depletion mid point peak oil Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 4
5 Energieversorgung in der BRD (1) Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 5
6 Energieversorgung in der BRD (2) Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 6
7 Mögliche Handlungsszenarien Gezielte Ausbaustrategie notwendig! Szenario 1: es wird weiterhin auf Zubau, Ersatz und Optimierung bestehender, zentraler und fossiler Großanlagen gesetzt. Erneuerbare Erzeuger werden additiv behandelt. Szenario 2: die bestehenden Erzeugungs- und Vetreilstrukturen werden grundlegend an die Erfordernisse zukünftiger Energieerzeuger angepaßt. Zur Erreichung der Klimaziele sind weitere Investitionen in die bestehenden Strukturen hinderlich. Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 7
8 Integration erneuerbarer und dezentraler Erzeuger Eine unkoordinierte Einspeisung aller zu erwartender Erzeugungen mit z.t. stark schwankender Charakteristik in vorhandene Netzstrukturen ist nicht möglich und ein dazu erforderlicher Netzausbau volkswirtschaftlich nicht vertretbar. Prof. Uwe Leprich HTWdS Wärmegeführte BHKW verhalten sich wie andere unstete Erzeuger. Es kann keine Kraftwerksleistung ersetzt werden. Zur sinnvollen Integration wird eine Verbundlösung mit Kraftwerkseigenschaften benötigt. Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 8
9 Integrationsmodell Virtuelles Kraftwerk VPP Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 9
10 Integrationsmodell Virtuelles Kraftwerk VPP Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 10
11 KWK BHKW, die begriffliche Abgrenzung (1) Kraftwerk (KW) Heizwerk (HW) Heizkraftwerk Gasturbinen mit Abhitznutzung Gas- und Dampfanlagen (GuD) Blockheizkraftwerk Verbrennungsmotoren (Otto-, Gasotto-, Diesel) Stirling-Motoren Microgasturbinen Brennstoffzelle Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 11
12 KWK BHKW, die begriffliche Abgrenzung (2) Heizkraftwerk Gasturbinen mit Abhitzenutzung Gas- und Dampfanlagen (GuD) Blockheizkraftwerk Verbrennungsmotoren (Otto-, Gasotto-, Diesel) Stirling-Motoren Microgasturbinen Brennstoffzelle Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 12
13 Gas- und Dampfanlagen Vorteile (GuD) Hoher Wirkungsgrad bis 50% (im Vergleich zu anderen HKW) für große Leistung, elektrisch Nachteile Zentrale Wärmeproduktion Teure Wärmeverteilung Belastung der Umwelt Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 13
14 BHKW Vorteile Anstieg der Energieeffizienz durch gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Verringerung des Primärenergiebedarfs Reduktion der CO2-Emissionen Verringerung des Strombezugs Innovative Ergänzung des Angebotes an Heizsystemen Installation wie herkömmliche Heizsysteme Nachteile?? unkontrollierte Einspeisung Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 14
15 BHKW - Übersicht BHKW Technologie mit Verbrennungsmotor mit Dampfexpansion mit Brennstoffzellen Verbrennung intern extern Otto- und Diesel- Motor Stirling- Motor Freikolbendampf- Motor Dampfrotor PEM/ SOFC Hersteller Bsp. Honda Powerplus Tech. Microgen Whisper Tech OTAG enginion Vaillant Hexis Viessmann Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 15
16 BHKW - Kennzahlen Quelle: Bine Informationsdienst - Blockheizkraftwerke Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 16
17 Entwicklung Bereich Dezentrale KWK Bereich Mini-BHKW Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 17
18 Stand der Technik Technologie Verbrennungsmaschine Stirlingmotor Dampf- Expansions- Maschine Brennstoffze lle ablaufender Prozess interne Verbrennu ng interne Verbrennu ng interne Verbrennu ng interne Verbrennung exterene Verbrennung exterene Verbrennun g exterene Verbrennung elektrochemisc he Reaktion Beispiele Senertec Dachs PowerPlus ecopower AISIN EC Power XRGI 13G- TO Solo Stirling 161 Whispergen MK 3-5 Lion Powerblock Vaillant EURO2 Hersteller tec.de wer.de AISIN Toyota Group er.de ergen.com e Elektrische Lstg. [kw] Thermische Lstg. [kw] Gesamtnutzun gsgrad hoch hoch hoch hoch hoch hoch hoch mittel elektrischer Wirkungsgrad mittel mittel mittel mittel gering bis mittel gering bis mittel gering bis mittel hoch Emissionen verschiede n verschiede n verschiede n verschieden gering gering gering sehr gering Marktreife Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 18
19 Typische Anwendungsgebiete für BHKW - Anlagen Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 19
20 Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage 8 Familienwohnhaus in Hannover mit 1.200m² Wohnfläche BHKW: Spitzenlastkessel: 8kW el. 20kW th. Gas Leistungsmodulierend 60 kw Gas Strombedarf: kwh/a Wärmebedarf: kwh/a Inbetriebnahme: 2000 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 20
21 Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Gesamtenergiebilanz Ostwenderstr. Hannover (Mittelwerte) kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a Produktion - Strom Produktion - Wärme Gesamtenergieproduktion Bezug - Gas Hu Produktion - Strom 31432,1 Produktion - Wärme 94735,4 Gesamtenergieproduk tion kwh/a ,5 Bezug - Gas Hu ,8 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 21
22 Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Ostwenderstraße Hannover - Strombilanz (Mittelwerte) kwh/a kwh/a Erzeugung - BHKW kwh/a kwh/a Gesamtverbrauch Eigenverbrauch - BHKW Einspeisung - BHKW kwh/a Restbezug - EVU Erzeugung - BHKW 31432,125 Gesamtverbrauch 23716,875 Eigenverbrauch - BHKW kwh/a 15764,125 Einspeisung - BHKW Restbezug - EVU 7952,75 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 22
23 Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Wirtschaftsbilanz BHKW - Ostwenderstr in Euro (Summe) Einnahmen Steuerrückerstattung Ertrag Stromeinspeisung Ertrag Strom Ertrag Strom + KWK 2009* Ertrag Wärme Gesamte Einnahmen Betriebskosten Brennstoffkosten Gewinn ohne Kapitalkosten Gewinn + KWK 2009* Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 23
24 Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Jahreserträge & Jahresbetriebsstunden BHKW - Ostwenderstr Auswertung Auswertung + KWK 2009 Jahresbetriebsstunden BHKW Zeit Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 24
25 Fördermittel Vielfältige Förderprogramme von Bund und Ländern Keine zentrale Bündelung der Programme Vielfältige Förderbedingungen Nur von Fachleuten überschaubar Vorplanung nötig, zur Beurteilung der Fördermöglichkeiten Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 25
26 Fördermittel Senertec Dachs - Flüssiggas - Kredit KfW 3,4% eff. p.a. 10 Jahre - BAFA Zuschuss 7363,- - Zuschuss Flüssiggasanbieter Scharr 800,- - eventuell Länderprogramm oder Kommunalförderung - Energiesteuerrückerstattung - KWK Vergütung für 10 Jahre 5,11 Cent/kWh Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 26
27 Allgemeine Voraussetzungen eines wirtschaftlichen Betriebs Hoher Eigenbedarf an Wärme und Strom Konstanter Wärmebedarf, auch über die Sommermonate Hohe Anzahl an Jahresbetriebsstunden, mindestens 5.000h Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 27
28 Verbreitung BRD 2005 Marktdurchdringung der KWK - Technik ca Anlagen mit KWK Technik davon ca Mikro KWK Anlagen bis 15 kw el. installierte elektrische Leitung ca. 19 GW Strommenge ca. 61 TWh/a ausgekoppelte Wärmemenge ca. 126 TWh/a Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 28
29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska Seite 29
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