WKK als Baustein zur Energiewende?

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1 Dezentrale Stromproduktion: WKK als Baustein zur Energiewende? Referent: Daniel Dillier VR-Präsident IWK und Vize-Präsident V3E Seite 1

2 Ja, WKK ist «ein effizienter, ökologischer und sofort verfügbarer» Baustein in der Energiewende. Seite 2

3 Die WKK-Fakten resp. Bausteine 1. Hohe Brennstoffausnutzung durch gleichzeitige Produktion von Wärme und Strom am Ort des Bedarfs. Wirkungsgrad 90%. 2. Rasche Umsetzung des realisierbaren WKK-Potentials. Die WKK- Technologie ist ausgereift, zuverlässig und hat eine kurze Realisierungsdauer. WKK hat hohe Akzeptanz. 3. Einsatz von erneuerbaren und fossilen Energieträgern und Anwendungen. 4. Dezentrale, verbrauchernahe Erzeugung von Wärme und Strom mit maximaler regionaler Wertschöpfung. 5. Abdeckung des erhöhten Wärme- und Strombedarfs im Winterhalbjahr mit weniger Stromimport und gleichzeitiger Verbesserung der globalen CO 2 - Bilanz. Ideale Ergänzung zur Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft. Seite 3

4 1. WKK-Effizienz 1. Hohe Brennstoffausnutzung durch gleichzeitige Produktion von Wärme und Strom am Ort des Bedarfs. Wirkungsgrad von 90%. Seite 4

5 1. WKK-Technologien BHKW Kompakt-Modul 5 bis 300 kw el / Wirkungsgrad el 28 % bis 40 % 8 bis 400 kw th / Wirkungsgrad th 60 % bis 50 % BHKW Modul 300 bis kw el /Wirkungsgrad el 40 % bis 48 % 400 bis kw th /Wirkungsgrad th 50 % bis 45 % - WKK 1 5 kwel. mit Stirling-Motoren und Brennstoffzellen haben Potential - WKK-GuD: es braucht beide Technologien, je nach Einsatzbereich Seite 5

6 1. WKK-Effizienz WT 2 WT 1 WT 1 Gemisch- Wärmetauscher WT 2 Öl- Wärmetauscher WT 4 WT 3 WT 3 Motorkühlwasser- Wärmetauscher WT 4 Abgas- Wärmetauscher Seite 6

7 Voraussetzung für wirtschaftlichen Betrieb von WKK ist: gleichzeitiger Wärme- und Strombedarf > 4000 Vollbetriebsstunden pro Jahr marktfähige Gas-, Strom- und Wärmepreise Warmwassererzeugung Nah- und Fernwärmeverbünde 1. WKK-Effizienz Grosse Herausforderung bei WKK ist die Wärmesenke (Abnehmer) z.b. : Brennwerttechnik durch Einsatz eines zweiten Abgas-Wärmetauschers Dampf, Thermalöl Trocknungsprozesse Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Absorptionskälte-Anlagen) CO 2 -Eindüsung bei Gewächshäusern ORC (Organic Ranking Cycle) Seite 7

8 2. WKK-Potential 2. Rasche Umsetzung des realisierbaren WKK-Potentials. Die WKK-Technologie ist ausgereift, zuverlässig und hat eine kurze Realisierungsdauer. WKK hat hohe Akzeptanz. Seite 8

9 2. WKK-Potential WKK-Anlagen-Statistik Anzahl Anlagen Ende 2011 Installierte elektr. Leistung in MW Ende 2011 Stromproduktion in GWh elektr. in 2011 Gross-WKK in KVA`s (ø 12.1 MW/Anlage) (18%) Gross-WKK in Industrie (ø 11.8 MW/Anlage) (44%) Fernheizkraftwerke + div (ø 7.6 MW/Anlage) (10%) Klein-WKK BHKW<10 MW / Gasturbinen<1MW (ø 153 kw/anlage) (28%) Total WKK-Anlagen MWel GWhel. = 2 TWhel. WKK = mind. 5% der eingesetzten Energie in Strom und Gesamtnutzungsgrad (Wärme und Strom ) von mind. 60%. WKK-Anteil schweiz. Stromproduktion (total 63 TWh) 3.2 % Seite 9

10 2. WKK-Potential Heute ( 2011 ): Anteil der WKK an der Stromproduktion: 2 TWhel. (3.2 %) jährlicher WKK-Zuwachs: 5-13 MWel. / Jahr Realisierbares WKK-Potential ( bis 2035 ): Anteil der WKK an Stromproduktion: 6-10 TWhel. (> 10%) Jährlicher WKK-Zuwachs: MWel. / Jahr Das technische WKK-Potential gemäss neuester BFE Studie vom Sept liegt bei 18 TWhel. (30%) in 2050! Um die obigen Potentiale umzusetzen sind jedoch neue Rahmenbedingungen für WKK nötig! Seite 10

11 2. WKK-Potential WKK-Anteile an der Stromerzeugung in Europa 2011: 90 TWhel (15%) 2020: 150 TWhel (25%) 1000 MWel/Jahr 2011: 2 TWhel (3.2%) 2035: 6-10 TWhel (>10%) MWel/Jahr D C H Seite 11

12 3. Energieträger 3. Einsatz von erneuerbaren und fossilen Energieträgern und Anwendungen. Seite 12

13 3. Energieträger und Anwendungen Deponiegas Grubengas Klärgas Inselbetrieb Erdölbegleitgas Erdgas WKK Sondergase Holzgas Gewächshaus Anwendungen Biogas Seite 13

14 4. dezentral, verbrauchernah, Wertschöpfung 4. Dezentrale, verbrauchernahe Erzeugung von Wärme und Strom mit maximaler regionaler Wertschöpfung. Seite 14

15 4. dezentral, verbrauchernah, regionale Wertschöpfung - Einspeisung auf tiefster Netzebene 400V - Entlastung Netze - Direkt beim Verbraucher - Geringe Übertragungsverluste - Wertschöpfung für regionale Gasversorger und Stadtwerke - Wertschöpfung für regionale HLK, Elektriker, Baugewerbe, Ing., etc. Seite 15

16 5. bedarfsgerecht und bessere CO 2 Bilanz 5. Abdeckung des erhöhten Wärme- und Strombedarfs im Winterhalbjahr mit weniger Stromimport und gleichzeitiger Verbesserung der globalen CO 2 -Bilanz. Ideale Ergänzung zu Photovoltaik, Wind und Wasserkraft. Seite 16

17 5. bedarfsgerecht und bessere CO 2 Bilanz Heizgradtage pro Monat (langjähriges Mittel ) Stromimportüberschüsse pro Monat 2006, 2007, 2008 J F M A M J J A S O N D Seite 17

18 5. bedarfsgerecht und bessere CO 2 Bilanz Anlagentechnologie CO 2 in g pro kwh elektr. CO 2 in g pro kwh therm. Kohle-Kraftwerk 1000 Nur Strom UCTE-Strom-Mix 430 Nur Strom Kombianlage/GuD mit Erdgas Wärme und Strom BHKW mit Oel Wärme und Strom Heizkessel mit Oel 300 Nur Wärme Brennwert Gaskessel 220 Nur Wärme BHKW mit Erdgas Wärme und Strom BHKW mit Biogas 0 0 Wärme und Strom Heizkessel mit Holz 0 Nur Wärme Solarthermie 0 Nur Wärme Seite 18

19 5. bessere CO2 Bilanz durch Substitution von Heizöl 10`000 Feuerungen (> 350 kw) + Durchschnittsalter > 20 Jahre = Total 13`000 MW th. Heizleistung 70% Oel 30% Gas Stand 2007 Quelle: BFE, Studie vom Jan Seite 19

20 5. weniger CO 2 und zusätzlich Strom Erzeugung der Nutzwärme durch 800`000 Oel- und 200`000 Gaskessel: Fossile Brennstoffe 81 TWh Kessel Verluste Nutzwärme 74 TWh CO 2 = 20 mio t Substitution durch erneuerbare Energie in Kombination mit fossiler Stromerzeugung: Fossile Brennstoffe 81 TWh Erneuerbare Energien 23 TWh Verluste Wärmepumpen Holzkessel Solarthermie WKK / GuD Nutzwärme 74 TWh zusätzliche Elektrizität ins Netz 11 TWh CO 2 = 12 mio t Aus Wärme: 1 Million Kessel CO 2 = 220 g/kwh Wärme: CO 2 = 250 g/kwh Quelle: BFE, Studie vom Nov Resultat: gleiche Menge Wärme, weniger CO2 und zusätzlich Strom ins Netz! Seite 20

21 5. Ideale Ergänzung WKK-Anlagen erzeugen im Winter Strom, wenn die Wasserkraft und Sonnenenergie geringer ist. WKK-Anlagen erzeugen die Stand-by und Reservekapazitäten zum Ausgleich der wetterabhängigen Produktionsschwankungen der Wind- und Photovoltaikanlagen. WKK-Anlagen können sofort realisiert werden und WKK ist die Überbrückungs- und Ergänzungstechnologie der nächsten 20 Jahre, bis die erforderlichen erneuerbaren Energiekapazitäten effektiv in Betrieb sind. WKK-Anlagen sind das Bindeglied zw. Strom- und Gasnetzen. Seite 21

22 Zusammenfassung Ja, WKK ist ein Baustein in der Energiewende, weil Hohe Brennstoffausnutzung durch gleichzeitige Produktion von Wärme und Strom am Ort des Bedarfs. Wirkungsgrad 90%. 2. Rasche Umsetzung des realisierbaren WKK-Potentials. Die WKK- Technologie ist ausgereift, zuverlässig und hat eine kurze Realisierungsdauer. WKK hat hohe Akzeptanz. 3. Einsatz von erneuerbaren und fossilen Energieträgern und Anwendungen. 4. Dezentrale, verbrauchernahe Erzeugung von Wärme und Strom mit maximaler regionaler Wertschöpfung. 5. Abdeckung des erhöhten Wärme- und Strombedarfs im Winterhalbjahr mit weniger Stromimport und gleichzeitiger Verbesserung der globalen CO 2 - Bilanz. Ideale Ergänzung zur Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft. Seite 22

23 Ihre «Baustein-Lieferanten» Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 23