Mikro KWK Die stromerzeugende Heizung Dipl.-Ing. (TU) Burkhard Maier Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V.
Agenda Mikro-KWK, die umweltfreundliche, stromerzeugende Heizung Vorteile der dezentralen Stromerzeugung Technologien zur Gebäudebeheizung im Vergleich Praxisbeispiel Stirling-Heizgerät Vergleich von wärme- und stromoptimierter Fahrweise Fördermittel für Mikro-KWK Einsatz von Stromspeichern (Batterien) Zusammenfassung
Vorteile der Kraft-Wärme Kopplung Quelle: ASUE
Funktionsprinzip Einspeisung +700 W - 100 W - 200 W Haupt-Zähler KWK Zähler +1000 W
Funktionsprinzip Bezug aus dem Netz -300 W - 100 W - 200 W Haupt-Zähler - 1000 W KWK Zähler +1000 W
Technologievergleich Mikro-KWK / übrige Heizung System Erdgas-/Öl- Brennwertheizung Erdgas-/Öl- Brennwertheizung & Solarthermie Mikro-KWK mit Stirling- Motor Mikro-KWK mit Otto- Motor Elektro- Wärmepumpe Pellet- Heizung Einmalige Anschaffungskosten 6.000 14.000 14.500 25.000 19.000 20.000 Laufende Energiekosten pro Jahr Durchschnittl. Stromkosteneinsparung pro Jahr (inkl. Einspeisevergütung) Staatliche Förderung (einmalig) CO 2 -Einsparung ggü. klassischer Erdgas-/ Ölheizung 1.900 pro Jahr 1.600 pro Jahr --- --- 2.000 pro Jahr 800 pro Jahr 2.300 pro Jahr 1.000 pro Jahr 1.500 pro Jahr 1.500 pro Jahr --- --- 300 1.600 2.375 2.375 1.200 2.500 10% 25% 40% 40% 20% 80% Anmerkungen Erdgas-/ Ölheizung vorhanden Anschaffungskosten beziehen sich auf Modernisierung der vorhandenen Heizung auf den neuesten Stand Erdgas-/ Ölheizung vorhanden 6m 2 Kollektoren für Warm-wasser und Heizungsunterstützung Inklusive Modernisierung der vorhandenen Heizung auf den neuesten Stand Stromerzeugende Heizung mit verhältnismäßig geringer Stromerzeugung Stromerzeugende Heizung mit verhältnismäßig hoher Stromerzeugung Luft als Wärme-quelle Bei den ausgewiesen Kosten handelt es sich um durchschnittliche Werte für einen 4-Personen-Haus(halt) mit rund 150 m 2 Nutzfläche. Inklusive Pelletspeicher
Technologie: Brennstoffzellen-Heizgerät Das Brennstoffzellen-Heizgerät besteht aus den Modulen: PEFC-Brennstoffzelleneinheit 20 kw (26 kw) Spitzenlastwärmeerzeuger 300 l Pufferspeicher Hydraulikmodul Energiemanager Zielmarkt: Neubaumarkt und modernisierte Bestandsbauten Optimierte thermische Leistung bietet die Möglichkeit, in den Bereich der Niedrigund Passivenergiehäuser vorzustoßen. Der hohe el. Wirkungsgrad erhöht für den Kunden die Wirtschaftlichkeit des Systems.
Brennstoffzellen-Heizgerät Brennstoffe: Leistungsdaten: Wirkungsgrade 1 : Maße (Gesamtsystem): Gewicht BZE: Standzeit: Erdgas Typ E & Typ LL 250-700 W elektrisch 960 W thermisch >35 % elektrisch 56% thermisch 1800 mm (Höhe 2 ) 1200 mm (Breite) 1050 mm (Tiefe) 125 kg Stack-Lebensdauer von 80.000 h bei 1000 Start/Stopp-Zyklen 1 bezogen auf H i nach DIN EN 50465 2 ohne Abgassystem Änderung und Irrtum vorbehalten
Praxisbeispiel Bilanzierung von Wärme Strom Gas 6 Wohneinheiten Baujahr 1970 310 m² Wohnfläche Klima-Region Raum Berlin Heizwärmeverbrauch 47.000 kwh/a Warmwasser 7.000 kwh/a Stromverbrauch 19.200 kwh/a
Feldtestergebnisse Laufzeit Anteil Stirling Stromproduktion Eigenverbrauch Brennerstarts Primärenergieeinsparung 5789 h/a 85 % 5.361 kwh 70 % 8,4 / d 25 % 5.361 kwh 70% 30% 3.753 kwh x 0,29 = 1.088 1.608 kwh x 0,09 = 145 5.361 kwh x 7,3 x 0,0055 = 215 1.448
Stromlastgang
Stromlastgang mit Zwangsladung
Gegenüberstellung der Ergebnisse etwas geringeren Stromproduktion Erhöhung des Eigennutzungsanteil um ca. 5 % Ersparnis ca. 50 /a
Gesamtübersicht mögliche Förderungen Mikro-KWK Förderung Art Betrag Bafa Basisförderung 1.900 Bafa Wärmeeffizienzbonus 475 Bafa KWK Zuschlag pauschal 1.623 KfW Investitionszuschuss 1.500 Gesamtbetrag: 5.498 + Regionale Förderungen (Bundesland, Kommune, Gemeinde) z.b. Klimaschutzagentur Mannheim 4500 Stand 01.01.2015
Stromspeicher (Batterien) Speicher bei niedrigem Verbrauch laden Speicher bei hohem Verbrauch (Peak) entladen Eigennutzung von selbst produziertem kostengünstigem Strom maximieren Zukauf von teurem Strom aus dem Netz minimieren Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz erhöhen (~ 95 %) Erweiterbar für die Einbindung von Photovoltaik-Anlagen Fördermöglichkeit für Batterien nutzen (~ 2.000 ) CO 2 -Emissionen reduzieren und die Umwelt schonen
Stromverlauf über den Tag mit und ohne PV
Kostenrechnung Stirling system: 14300 Battery: 0 Heat demand kwh 15.000 25.000 35.000 Runhours engine h 1850 3800 4950 Own consumption % 55 55 55 Revenues per annum 433 893 1162 System price 12950 12950 12950 Pay back time y 34,8 15,6 11,4 Stirling system: 14300 Battery: 2540 Heat demand kwh 15.000 25.000 35.000 Runhours engine h 1850 3800 4950 Own consumption % 80 80 80 Revenues per annum 517 1066 1387 System price 12950 12950 12950 Battery price 540 540 540 Pay back time y 29,3 13,2 9,7 Bester Fall Praxiswerte Inkl. Batterie Je höher der Eigenverbrauch desto kürzer die Amortisationszeit Stromverbrauch: 3-4 Personen, 5.000 kwh Annahmen: Energiesteuerrückerstattung (5,50 /MWh Gas), Stromeinspeisung (0,0541 /kwh), Kosten für selbst produzierten Strom (0,27 /kwh) Ohne Installationskosten, Förderung der Batterie: 2000, Förderung Mikro-KWK: 2.375 (2015)
Batterieauswahl für stationären Betrieb
Zusammenfassung Mikro-KWK Mikro-KWK Anlagen mit Otto- und Stirling-Motor sind als Seriengeräte verfügbar und laufen stabil. Die Amortisation wird sich in den nächsten Jahren weiter verbessern, da die Schere zwischen Strom- und Gaspreis weiter auseinandergehen wird. Die Energiewende benötigt neue intelligente Lösungen, die es ermöglichen, die Lücke in der Energieversorgung zu schließen. (z. B. Schwarmstromnutzung, allg. dezentrale Lösungen) Brennstoffzellen-Heizgeräte sind im Wirkungsgrad deutlich besser und befinden sich derzeit in der Phase der Markteinführung. Neue attraktive Fördermöglichkeiten sollen die Mikro-KWK- Technologien auch im Einfamilienhaus weiter vorantreiben. Die Ergänzung von Batterien ist für die Mikro-KWK theoretisch wirtschaftlich darstellbar, ist derzeit aber nur vereinzelt im Einsatz. Mit Batterien sind Betreiber von Mikro-KWK-Anlagen im Einfamilienhaus nahezu energieautark in Bezug auf Strom. Ein Teil der Kapazität der Batterien könnte der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden. (Massenspeicher) Die steigende Anzahl an PV-Anlagen, die aus den 10 Jahre der Förderung herausfallen, wird den Bedarf an Batterien deutlich steigern.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Referent (Titel Vorname Nachname) Bundesindustrieverband Deutschland Haus,- Energie- und Umwelttechnik e. V. BDH www.bdh-koeln.de