Gaswärmepumpen setzen neue Impulse für den Wärmemarkt Beispiel DEWOG, Köln Bonn 08. Juli 2010 Dr. Matthias Brune
Überblick Rahmenbedingungen Politik, Gesetze, Markt, Kunden Gaswärmepumpentechnologie Initiative Gaswärmepumpe Marktentwicklung GWP Ergebnisse und Betriebserfahrungen bei der DEWOG Fazit
Erneuerbare Energien Entwicklung in Deutschland 1998-2008 16 % 14 15,1 12 10 8 6 4,8 7,4 5,9 4 3,5 2 0 Stromerzeugung (bezogen auf gesamten Bruttostromverbrauch) Wärmebereitstellung (bezogen auf gesamte Wärmebereitstellung) 0,2 Kraftstoffverbrauch (bezogen auf gesamten Kraftstoffverbrauch) Quelle: BMU Erneuerbare Energien in Zahlen Stand: Juni 2009 4868/01
Status IEKP im HuK Bereich EnEV 2009 gilt ab Oktober 2009 Ziel: Reduzierung Primärenergiebedarf in zwei Schritten um jeweils -30% Erneuerbare Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) für Neubau ab 01.01.2009 Unterschiedliche Anforderungen und komplizierte Regelungen. Folgende gasaffine Optionen: Brennwertkessel und Solarthermie (4% Kollektorfläche/m 2 Nutzfläche) Gaswärmepumpe (Arbeitszahl min 1,2) Bioerdgas (>30% Anteil an Wärmebedarf & nur mit KWK) Mikro-KWK Erneuerbare Energien-Wärmegesetz für Bestand auf Länderebene =? (vgl. Beispiel Baden-Württemberg dort technologieoffener gestaltet, Bio-Erdgas eine zulässige Lösung in Brennwertkesseln)
Unsere neuen Kundengruppen Differenzierte Angebote erforderlich Zahlungsbereitschaft Lifestyle-Kunden 32% HEUTE Öko-Kunden 12% Viele verschiedene Gruppen mit individuellen Wünschen früher Preissensible Kunden 56% Einheitsgruppe Quelle: SW Bonn Energie und Wasser Persönliches Engagement
Trend zu Erneuerbaren Energien für neue Wohnungen Marktanteile der Energieträger in Deutschland 2009 2008 50,8 58,4 13,1 11,9 9,4 6,5 23,9 19,9 2 2,3 2006 65,6 66,9 10,2 8,9 5,4 7,7 14,3 11,2 3,2 4,3 74,0 8,6 4,4 5,4 6,4 2004 75,0 7,3 2,8 3,1 10,6 74,3 7,0 2,7 2,8 12,0 2002 75,8 7,2 2,2 2,1 11,0 75,9 7,5 1,71,6 11,3 2000 76,7 7,0 0,8 13,4 75,0 7,1 0,5 15,7 1998 73,3 8,5 0,5 16,3 71,1 11,8 0,4 15,5 1996 72,1 9,9 0,2 16,5 71,2 9,4 0,4 17,9 1994 70,7 6,6 0,2 21,1 68,9 6,3 0,4 22,9 1992 67,7 6,3 0,4 23,7 5107/05 0% 20% 40% 60% 80% 100% *) Holzpellets (60 %), Solar, Kohle, Sonstige Quelle: Stat. Landesämter Erdgas Fernheizung Strom Sonstige* Wärmepumpen Heizöl
Entwicklungsstufen der Beheizungstechnik 130 Gaswärmepumpe Normnutzungsgrad in % 120 100 80 60 40 Öl-/Gas-Spezialkessel (Konstanttemperaturkessel) Umstellbrandund Wechselbrandkessel Niedertemperaturkessel Brennwertkessel und Solar Brennwertkessel 20 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Jahr 5431/00 Br
Klimaschutz durch höhere Effizienz und Einsatz regenerativer Energien Mehr Effizienz und Klimaschutz Gaswärmepumpe Brennstoffzellen Brennwerttechnik & Solar Mikro-KWK Brennwerttechnik Marktreife Innovation Zukunftstechnik
Allgemeines Funktionsprinzip Wärmepumpe Heizwärme Umweltwärme 4514/00 Quelle: ASUE
Funktionsprinzip einer Absorptionswärmepumpe mit Lösungspumpe (Konzept Robur) Heizwärme Kältemitte flüssig thermischer Verdichter Verflüssiger Verdampfer Druckreduzierventil Druckreduzierventil Erdgas Pumpe Kältemittel dampfförmig Absorber Umweltwärme 4515/01
Elektro- und Gaswärmepumpe im Vergleich Vereinfachtes Energieflussbild Stromerzeuger und Transport 37 % Wirkungsgrad Elektrowärmepumpe Jahresarbeitszahl: 3,6 48 kwh Verluste ca. 1 kwh Wärmeverluste, hauptsächlich Abgas Gaswärmepumpe Jahresheizzahl: 1,3 175 g CO 2 je kwh Wärme 76 kwh Primärenergie 28 kwh Strom 100 kwh Heizwärme 76 kwh Erdgas 197 g CO 2 je kwh Wärme 72 kwh Erdwärme 25 kwh Umweltwärme EWP benötigt deutlich höheren Anteil an Umweltwärme (gutes Umweltimage) aber auch höhere Investitionskosten; GWP hat somit im Bestand Kostenvorteile
Wärmequellen Die Energieeffizienz einer Wärmepumpenanlage nimmt ausgehend von den Umweltwärmequellen Erdreich (Erdwärmesonde / Erdkollektor) über Solarkollektoren bis hin zu Luft ab.
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Gaswärmepumpen für den Ein-/Mehrfamilienhausbereich Prinzip Adsorption (Zeolith/Wasser) Absorption (Ammoniak/Wasser) Leistung < 10 kw < 10 kw < 10 kw 15 40 kw Umweltwärmeeinkopplung Erdreich (Erdwärmesonde), geplant: Solarthermie, Luft Solarthermie Erdreich (Erdwärmesonde) Erdreich (Erdwärmesonde, Energiepfähle), Luft Status Labortest seit 11/2009 Markteinführung zur SHK 2010 Feldtest seit 01/2010 Markteinführung zur ISH 2009
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Robur - Gaswärmepumpe Leistungsdaten Typ: E³ HT Verfahren: Absorption mit Lösungspumpe Stoffpaar: Ammoniak (Kältemittel) / Wasser (Lösungsmittel) Betriebsweise: modulierend Leistung: 15 kw 40 kw Wärmequelle: Sole (Erdspieß) / Luft Heizsystem: Fußboden- und Radiatorenheizung TFE-JA 1_173_01
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Eine aktuelle Modernisierungsmaßnahme der Deutschen Wohnungsgesellschaft: Die Stegerwaldsiedlung in Köln-Mülheim energetische Erneuerung mit Gasabsorptionspumpen Umfang: 490 Wohnungen in 65 Häusern 1. Bauabschnitt: 224 Wohnungen in 31 Häusern Beginn Oktober 2008 Fertigstellung November 2009 2. Bauabschnitt: 266 Wohnungen in 34 Häusern Beginn Januar 2010
Messtechnische Begleitung zweier Gasabsorptions - Wärmepumpenanlagen Projektstandort: Objekteigentümer: Projektpartner: Ziel des Projektes: Stegerwaldsiedlung in Köln Deutz Deutsche Wohnungsgesellschaft mbh Energieagentur NRW, Wärmepumpen-Marktplatz E.ON Ruhrgas AG RheinEnergie AG messtechnische Begleitung einer innovativen Wärmebereitstellung detaillierte Informationen über das Betriebsverhalten zweier Anlagenkonzepte Bewertung und Analyse bzgl. Übertragbarkeit
Objekt mit GWP (Helio-Plus) Gebäude: Baujahr ca. 1955 (saniert 2009) beheizte Wohnfläche: (24 WE je ca. 60m²) Aufstellung der GWP: Außenaufstellung Heizungssystem: < 70 / 50 C, Raditoren Aufstellung der GWP: Außenaufstellung Gerät: Helio-Plus (Wärmequelle-Luft) Pufferspeicher: 2 x 1000 l Speicher Wärmekostenabrechnungen (28.04.-31.12.2009) Gesamtkosten: 5.701,59 0,56 /m²/mtl davon 78,4% H / 21,6% WW
Objekt mit GWP (Robur) Gebäude: Baujahr ca. 1955 (saniert 2009) beheizte Wohnfläche: (12 WE je ca. 60m²) Aufstellung der GWP: Dachgeschoss Heizungssystem: < 70 / 50 C, Raditoren Aufstellung der GWP: Außenaufstellung Gerät: Robur (Wärmequelle-Luft) Brauchwasserbereitung: 400 l Speicher Pufferspeicher: 500 l Speicher Wärmekostenabrechnungen (18.05.-31.12.2009 ) Gesamtkosten: 5.701,59 0,69 /m²/mtl davon 65,1 % H / 34,9 % WW
130 Halbjahresauswertung 2010 Nutzungsgrad Helio-Plus - Wärmepumpe Anlage *Nutzungsgrad System (ohne Strom) % 105,9 * Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % 109,5 *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % 88,0 Stromverbrauch GWP kwh 3857,9 1000 900 120 800 Nutzungsgrad % 110 100 90 80 700 600 500 400 300 200 Stromverbrauch GWP kwh 100 70 Jan. 10 Feb. 10 Mrz. 10 Apr. 10 Mai. 10 Jun. 10 Zeit 0 *Nutzungsgrad System GWP+ZHG (ohne Strom) % *Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % Stromverbrauch GWP kwh
130 Halbjahresauswertung 2010 Nutzungsgrad Robur - Wärmepumpe Anlage *Nutzungsgrad System (ohne Strom) % 110,8 * Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % 115,8 *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % 96,3 Stromverbrauch GWP kwh 2423,0 1000 900 120 800 Nutzungsgrad % 110 100 90 80 700 600 500 400 300 200 100 Stromverbrauch GWP kwh 70 Jan. 10 Feb. 10 Mrz. 10 Apr. 10 Mai. 10 Jun. 10 Zeit 0 *Nutzungsgrad System GWP+ZHG (ohne Strom) % *Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % Stromverbrauch GWP kwh
Halbjahresauswertung 2010 Wärmemenge pro m² Wohnfläche Helio-Plus - Wärmepumpe Anlage 20 *Nutzungsgrad System (ohne Strom) % 105,9 * Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % 109,5 *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % 88,0 Wärmemenge kwh pro m² Wohnfläche 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Jan. 10 Feb. 10 Mrz. 10 Apr. 10 Mai. 10 Jun. 10 Zeit zugeführte Wärmemenge Erdgas gesamt kwh / m² Wärmemenge GWP kwh / m² Wärmemenge ZHG kwh / m² Stromverbrauch GWP kwh / m²
20 Halbjahresauswertung 2010 Wärmemenge pro m² Wohnfläche Robur - Wärmepumpe Anlage *Nutzungsgrad System (ohne Strom) % 110,8 * Nutzungsgrad GWP (ohne Strom) % 115,8 *Nutzungsgrad ZHG (ohne Strom) % 96,3 Wärmemenge kwh pro m² Wohnfläche 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Jan. 10 Feb. 10 Mrz. 10 Apr. 10 Mai. 10 Jun. 10 Zeit zugeführte Wärmemenge Erdgas gesamt kwh / m² Wärmemenge GWP kwh / m² Wärmemenge ZHG kwh / m² Stromverbrauch GWP kwh / m²
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Fazit zur Gaswärmepumpe Effizienter Betrieb 1,1 bis 1,6 kwh Wärmeertrag pro eingesetzter kwh Erdgas bis zu 30 % niedrigere CO 2 -Emissionen im Vergleich zu konventionellen Heizgeräten Geringerer Primärenergiebedarf als konventionelle Heizungen durch die Einbindung regenerativer Umweltwärme Wirtschaftliche Modernisierung Bestehende Heizkörper, Rohnetze u. Systeme zur Abgasführung können meist genutzt werden Innovativer Neubau Erfüllung aller gesetzlichen Anforderungen an die Einbindung erneuerbarer Energien auf höchstem Niveau Monovalenter Einsatz Auch bei Außenluft als Wärmequelle sind selbst bei niedrigen Temperaturen hohe Leistung und hohe Vorlauftemperaturen möglich. Auf einen zusätzlichen Wärmeerzeuger kann in den meisten Fällen verzichtet werden. Flexible Kombinationsmöglichkeiten mit allen Umweltwärmequellen, z. B. Erde, Wasser, Luft und Sonne 5498/02
Das Haus von Morgen früher heute morgen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit