Workshop (Bio)EnergieDörfer

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1 Workshop (Bio)EnergieDörfer Technik und Stoffstrommanagement Dipl.-Betriebswirt (FH), MSc. Thomas Anton Bereichsleiter Energieeffizienz u. Erneuerbare Energien 05. November 2010 Fachhochschule Trier / Umwelt-Campus Birkenfeld Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) Internet:

2 Gliederung Wie kommt die Energie zu den Bürgern? Nahwärmenetze Hausübergabestationen und Energiezentralen Versorgungsvarianten Holzhackschnitzelheizanlagen und Kraftwerke Biogasanlagen Geothermische Kraftwerke Solarthermische Anlagen als Grundlastwärmeerzeuger Zusätzliche Techniken Photovoltaik Anlagen LED Technologie Windkraftanlagen Zusammenfassung

3 Nahwärme Wärme wird in Heizzentrale erzeugt und durch ein Rohrleitungsnetz an die Verbraucher verteilt Ratgeber zur Planung und Errichtung von Nahwärmenetzen, 2006

4 Nahwärme - Grundlagen Raum- und Kostenersparnis für Brennstofflager, Heizkeller und Schornstein Indirekte Auslegung: hydraulisch getrennte Systeme Rohrleitungsnetz: Wärmeverteilung an Hausübergabestation Hausübergabe-Stationen: Wärmeübertragung vom Rohrnetz zum Hauswärmenetz (Verbraucher) Quelle: FNR

5 Bioenergiedorf Strom Wärme Blockheizkraftwerk, HHS-Anlage, Spitzenlastkessel BGA

6 Jahresdauerlinie Grundlast Holzkessel mit Grundlastanteil von 40% ausgelegt Laufzeit des Kessels ca h/a im Volllastbereich, Rest im Teillastbereich (zusammen ca h/a) Biomassekessel erzeugt ca % der Wärme

7 Nahwärmenetz Wärmebedarf [kwh/m] Wärmeverteilung BGA; HHS ; ÖL Spitzenlast Abgedeckt durch HHS Auslegung der BGA nach ganzjähriger Wärmeabnahme anzustreben (Kühlung, Fischzucht, ORC, Trocknung)

8 Holz/Energiekorn/Miscantus Kesseltechnik ausgereift Leistungsbereiche von 20 kw -30 MW Brennstoffe: Stückholz Holzhackschnitzel Holzpellets/Industriepellets Schadhaftes oder überschüssiges Getreide Miscantus (Elefantengras)

9 Holzhackschnitzel Unterscheidung Holzhackschnitzel (HHS) nach Vorkommen und Anfall: HHS aus dem Wald, HHS aus Kurzumtriebsplantagen (Weide), HHS aus Industrierestholz und Gebrauchtholz (Altholz), HHS aus Landschaftspflegeholz.

10 Holzhackschnitzel Logistik Trocknung der HHS erhöht Heizwert Transportleistungen durch Lohnunternehmer und Landwirtschaft

11 Holzhackschnitzel Lagerung Transport und Lagerung der Holzhackschnitzel in Containern Bunkerlagerung häufiger der Fall Bunker können ebenerdig, oder unterirdisch errichtet werden Transport der HHS über Schubboden zum Kratzkettenförderer oder zur Förderschnecke und dann in den Heizkessel

12 HHS Transport im Bunker Anlagenhydraulik für Schubböden

13 HHS Kesselanlagen 250 kw HHS Anlage 250 kw Gas-Spitzenlastkessel Aschefilter und Aschetonnen Pufferspeicher (2 x l)

14 Biogasanlagen Nass- oder Trockenfermentation Inputstoffe: Landwirtschaftl. Reststoffe Anbaubiomasse (z.b. Mais) Bioabfälle

15 Biogasanlagen

16 Trockenfermentation Quelle: AGR Envicon Gbr Prinzip der Trockenfermentation Vergärung von Materialen ohne Rührfähigkeit (Grünschnitt, holzartig) Diskontinuierlicher Betrieb

17 Trockenfermentation

18 BHKW Motoren

19 Holzhackschnitzel Heizkraftwerk

20 Holzhackschnitzelheizkraftwerke Großer Flächenbedarf Anlage Brennstoffkonfektionierung

21 Holzhackschnitzelheizkraftwerke Brennstoffqualität Waldholz Grünschnitte Straßenbegleitgrün (Abfallhölzer)

22 Holzhackschnitzelheizkraftwerke Typische Parameter Gesamtleistung bis 30 MW Wirkungsgrad ca. 20%el ca. 70%th Aber Wärme nicht voll nutzbar durch Optimierung Wirkungsgrad el Ca. 35% Wärmeabsatz möglich

23 Geothermie Potenziale in Deutschland Massive geothermische Potenziale Beispielanlage Landau Quelle Bildmaterial: "SCHULZ, R., AGEMAR, T., ALTEN, A.-J., KÜHNE, K., MAUL, A.-A., PESTER, S. & WIRTH, W. (2007): Aufbau eines geothermischen Informationssystems für Deutschland. - Erdöl Erdgas Kohle 123, 2: 76-81; Hamburg."

24 Geothermische Kraftwerke Heißes Wasser wird mittels Förderbohrung angezapft Entzug der Wärme des Wassers Stromerzeugung mittels spezieller Kältemittel- Dampfturbine Einspeisung der Überschusswärme in ein Nahwärmenetz Rückführung des Wassers durch eine zweite Bohrung (Injektionsbohrung)

25 Wärmebedarf Warmwasserbereitung Großanlagen mit Zentralpufferspeichern Volumen bis 100 m³

26 Solare Freiflächenanlagen Puffervolumen sowohl für ST wärme als auch Glättung des Netzbetriebes von Vorteil ST-Anlage übernimmt sommerliche Grundlasten

27 Flachkollektor Solare Wärmeerzeugung [kwh/m] Wärmeverteilung HHS; Solarthermie; Öl Röhrenkollektor Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Wärmebedarf Spitzenlast Solarthermie erzeugt ca. 10% des Gesamtenergiebedarfs

28 Photovoltaik Strom aus der Sonne

29 Photovoltaik Anlagenkomponenten Solarmodule Wechselrichter Einspeisezähler

30 Photovoltaikanlage Benötigte Fläche: ca. 8 m² pro kwpeak installierter Leistung (bei Freiflächen ca. 24 m²/kwp) Investitionskosten: ca bis /kwp Stromertrag: ca. 900 kwh/kwp im Jahr, Wirtschaftlicher Betrieb durch Einspeisung in das öffentliche Stromnetz Je größer die Anlage, desto besser die Wirtschaftlichkeit Seit 2009 Eigenstromnutzung möglich EEG Änderung ab Juli 2010

31 Solarparks Freiflächenanlage nur noch: auf Konversionsflächen Versiegelten Flächen Entlang von Verkehrswegen

32 Effiziente Außenbeleuchtung / Straßenbeleuchtung Mehr als 1/3 der Straßenbeleuchtung ausgestattet mit ineffizienter Technologie aus den 1960er-Jahren Einsparung durch Natrium-Dampf-Lampen % Polylum, 2009 Hohe Kostensenkungspotenziale durch LED Technologie lange Lebensdauer lange Wartungs- u. Austauschintervalle niedriger Stromverbrauch Kosteneinsparung bis zu 80% möglich

33 Windenergie Höchste Flächeneffizienz unter den Erneuerbaren Ländliche Anlagen versorgen auch Städte ohne Flächenpotenzial Wirtschaftlichkeit durch EEG gegeben Einspeisevergütung je nach Anlagengröße und Standort (ca. 8-9 Cent/kWh) Übliche Anlagengrößen ca. 2,5 MW

34 Windenergie

35 Zusammenfassung Dezentrale Strukturen = Versorgungssicherheit und Preisstabilität Förderprogramme, EEG und Wärmeverkauf Kosteneinsparungen und Renditen für Bürger Regionale Wertschöpfung und Arbeitsplätze (demographischer Wandel) (Bio)EnergieDörfer bieten Chancen für eine nachhaltige Regionalentwicklung