Energieeffiziente Gewerbegebiete

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1 Energieeffiziente Gewerbegebiete Potenzialstudie der Hochschule Karlsruhe und des Fraunhofer ICT - Analyse und energetische Optimierung eines Industriegebiets Stadt Karlsruhe Liegenschaftsamt Abt. für Geoinformation

2 Einleitung Energieziele des Europäischen Parlaments bis 2030 Reduktion der TH-Gase um 40% Erhöhung der der Energieerzeugung aus Erneuerbaren Energien um 30% Erhöhung der Energieeffizienz um 40% Besonders die Erhöhung der Energieeffizienz erfordert neue Strategien Ein Viertel der eingesetzten Primärenergie in Industrieunternehmen geht ungenutzt verloren. Dies ist wesentlich mehr als alle privaten Haushalte zusammen verbrauchen! Grund: Umwandlungsverluste und Nichtnutzung von Prozesswärme Industrie Handel und Gewerbe Landwirtschaft 3% 4% 8% 8% 13% 23% Haushalte Öffentliche einrichtungen Verkehr 41% Der Industriesektor verbraucht 41% des gesamten Stroms in Deutschland

3 Einleitung Projektpartner A B Elektrische Versorgung und Systembetrachtung Thermische Versorgung und Abwärmepotenzial

4 Einleitung Gegenstand der Studie Untersuchung der Energieströme der einzelnen Unternehmen Modellierung und Simulation der elektrischen und thermischen Energieflüsse Aufzeigen von Potenzialen zur überbetrieblichen Abwärmenutzung Vorteile durch einen Energieverbund bei der Integration von erneuerbaren Energien? Wirtschaftliche Bewertung von Maßnahmen

5 Vorgehen in der Konzeptstudie Ganzheitliches Betrachtung und Analyse Ist Zustand vor Ort aufnehmen Sammlung von Verbrauchsdaten und Unternehmenskennwerten Aufbereitung und Analyse der Lastgänge Modellierung der elektrischen und thermischen Energiesysteme Simulation der Energieströme Potenziale eines Verbundenergiesystems Entwicklung und Bewertung von Energieszenarien

6 Vorgehen in der Konzeptstudie Ganzheitliches Betrachtung und Analyse Ist Zustand vor Ort aufnehmen Sammlung von Verbrauchsdaten und Unternehmenskennwerten Aufbereitung und Analyse der Lastgänge Modellierung der elektrischen und thermischen Energiesysteme Simulation der Energieströme Potenziale eines Verbundenergiesystems Entwicklung und Bewertung von Energieszenarien

7 Modellierung Wärmeversorgung Hochschule Karlsruhe Simulation und Analyse Ist- Energiesystem

8 Modellierung Wärmeversorgung Hochschule Karlsruhe Exakte Berechnung der Abwärmeprofile und Abgleich mit dem betriebsinternen Wärmebedarf

9 Modellierung überbetriebliche Abwärmenutzung Entwicklung von überbetrieblichen Abwärmenutzungsvarianten (hier: Sorptionskühlung) A Abwärmenutzung Prozessdampf Wärmebedarf Fernwärmeversorger Fernwärmetarif B Speicher Rückkühler Sorptionskälteanlage Kältebedarf

10 Modellierung Verbund-BHKW Beispielhaftes Ist- Energiesystem => Potentiale eines Verbund-BHKWs und Nahwärmenetzes werden aufgedeckt

11 Wirtschaftliche Bewertung Verbund-BHKW

12 Wirtschaftliche Bewertung Abwärme-Nutzungsszenarien

13 Systembetrachtung Fraunhofer ICT P P P Variation von: Einspeisevergütung Ct/kWh t t t Stromkosten Ct/kWh Gaskosten Ct/kWh PV Leistung PV Batterie Wind BHKW Netz kwp Batteriesystemkosten EUR/kWh Berechnung und Bewertung der kostengünstigsten Energieversorgung des Microgrid Weitere Annahmen Betrachtungszeitraum: 20 Jahre Zinssatz: 3 %

14 Auswahl des optimalen Energiemix eines Microgrids Sensitivitätsanalysen der Daten Netz Szenario: ohne Einspeisevergütung Erstellung einer Landkarte des optimalen Energiemixes Optimaler Energiemix bei Variation der elektrischen und thermischen Last für das betrachtete Gewerbegebiet Weitere Darstellungen für Variation der Eingangsparameter (Batteriespeicherkosten, EEG Vergütung etc.) Thermische Last [kwh/d] Netz PV BHKW Netz Wind PV BHKW Wind BHKW Netz PV Netz Wind Netz Wind PV Wirtschaftlichkeitsgrenze BHKW Elektrische Last [kwh/d]

15 Wirtschaftliche Bewertung von Versorgungsszenarien Betrieb ohne EEG Förderung Randbedingungen: Zeitraum: 20 Jahre Zinssatz: 3 % Vergütung: 0 Ct/kWh 1,5 MW 500 kw 1,5 MW 500 kw 100 kw el. 100 kw el. 660 kwh 1,25 MW 100 kw el. 100 kw el. Szenario Optimal Batterie PV BHKW Investitionskosten 2,9 Mio 3,1 Mio. 1,8 Mio Ersparnis (Netzvers.) /Jahr /Jahr /Jahr /Jahr Kapitalwert stat. Amortisationszeit 9 Jahre 10 Jahre 10 Jahre 3 Jahre Autarkiegrad (elektr.) 41 % 42 % 26 % <1 % Eigenverbrauchsrate 86 % 87 % 98 % 100 % CO 2 Einsparung 33 % 34 % 15 % 5 %

16 Vorteil durch einen Energieverbund? Mit Einspeisevergütung + 7 % Ohne Einspeisevergütung % A Kapitalwert B A + B + C Kapitalwert A B A + B + C C C optimiert, kein Verbund Verbund, optimiert optimiert, kein Verbund Verbund, optimiert Erheblicher wirtschaftlicher Vorteil eines Energieverbunds durch leistungsstarke Erzeuger bei wegfallende Einspeisevergütung

17 Zusammenfassung und Fazit Amortisationszeit von weniger als 4 Jahren bei direkter Abwärmenutzung Elektrischer Bedarf kann lokal zu etwa 40 % regenerativ erzeugt werden Energieverbünde können nach Wegfall der EEG-Vergütung wirtschaftliche Vorteile bringen Die EU- Energieziele können übertroffen werden bei positivem Kapitalwert

18 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Quelle: Fragen und Anregungen?