Gasmotorwärmepumpen: Potenzial zur Energiewende auf fbasis der Erfahrungen Ef aus Japan Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de mittelstand.de Frankfurt/Main, 17.09.2014 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 1
FHM Tec Rheinland, Pulheim/Köln Wirtschafts-Ingenieurwesen Technologiemanagement Baubetriebsmanagement Energietechnik dual berufsbegleitend 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 2
Inhalte Energiebilanzen Deutschland und Japan Herausforderungen an die japanische Energieversorgung g g Wende Kooperation Staat, Gerätehersteller, Energieversorger Wettbewerb und Vermarktung Herausforderungen in Japan Herausforderungen in Deutschland Schlussfolgerungen Möglichkeiten mit dem Produkt Gasmotorwärmepumpe p Weitere Schritte 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 3
Energiewende in Deutschland Aufgaben Ersetzen von Kernkraftwerken Steigerung der Energieeffizienz Energieeinsparungen zunehmender Anteil regenerativer Energieträger Herausforderungen Energiemengenproduktion Leistung jederzeit verfügbar halten Nachhaltigkeit Umweltverträglichkeit Kosten Abb.: A 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 4
17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 5 5 Energiebilanz Deutschland alle Angaben in Mio. t SKE 1 Mio. t SKE = 29,3 PJ Quelle: Arbeitsgemeinschaft für Energiebilanzen, 2010 Grafik: ASUE
Elektrischer Strom + mit vielen Techniken und Energieträgern erzeugbar universell einsetzbar HOHER EXERGIEWERT (2. Hauptsatz der Thermodynamik) - vielfach unter hohen Verlusten produziert Gleichzeitigkeit iti it Produktion/Bedarf d bei regenerativen Quellen Kosten Speicherung schwierig und teuer SCHLECHTER SPEICHERWERT (neuer Hauptsatz?) 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 6
Brutto-Stromerzeugung 2013 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 7
Gleichzeitigkeit zwischen Angebot und Verbrauch = + Abb.: wetter.net; hallertau.info; strassenweb.de 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 8
Bewertung von Energie Vergangenheit räumlich begrenzt zeitlich begrenzt Menge begrenzt Gegenwart jederzeit verfügbar zentral Zukunft erneuerbar Immer Speicherbar dezentral verfügbar bezahlbar Abb.: Moin Energie 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 9
Energiespeicher Abb.: Touristik Dörzbach 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 10
Energiemix Japan und Deutschland Abb.: IEA/ AG Energiebilanzen 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 11
Energiebedarf für Kälte/Klimatisierung Abb.: DKW 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 12
Energiebedarf der Klimatisierung In Deutschland Energiebedarf für Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in GWh] 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 13
CO2-Emissionen aus der Klimatisierung in Deutschland Kohlendioxid-Emissionen aufgrund Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in Kilo Tonnen kt] 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 14
Behaglichkeitsbereich des Menschen unbehaglich feucht behaglich unbehaglich trocken toc noch behaglich h Abb.: m+p Raumlufttemperatur r [C] 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 15
Herausforderung in Japan Heiße, schwüle Sommer Hoher Energiebedarf für Klimatisierung Wirkungsgrade thermischer Kraftwerke im Sommer begrenzt Elektrische Netze und Speicher an der Belastungsgrenze Abb.: Christian Lundbeck 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 16
Lösungsansatz in Japan Austausch des elektrischen Antriebs durch Gasmotor Gemeinsame Basisentwicklung Japanischer Staat Gerätehersteller Energieversorger Weiterentwicklung der Gerätehersteller Markteinführung durch konkurrierende Gerätehersteller Vertrieb durch Energieversorger Abb.: AISIN 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 17
Gasmotorwärmepumpe p Prinzip Abb.: ASUE 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 18
Motorische Gaswärmepumpe (Gasklimagerät) Abb.: Berndt EnerSys / Aisin 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 19
Neuer Anbieter: Yanmar Abb.: Yanmar 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 20
Motorische Gaswärmepumpe (Gasklimagerät) Abb.: Yanmar 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 21
Entwicklung in Japan Sehr gute Geräte wurden entwickelt Über 650.000 Geräte in Japan installiert: Anschlussleistung ca. 30 GW zuverlässige Klimatisierung/Heizung Entlastung von Stromnetzen Erdgas ist leicht speicherbar 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 22
Gasmotorische Wärmepumpen 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 23
Zunehmende Belastung elektrischer Netze auch in Deutschland Netzlast Strom (Monatsmaxima) 80.000 78.000 76.000 kw 74.000 72.000 70.000 68.000 2001 2004 66.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 24
Gasmotorwärmepumpe Abb.: Yanmar / Eschenfelder KKU 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 25
Kontinuierlich i steigende EEG-Umlage 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 26
Klassische und erneuerbare Energieträger Abb.: e.on Ruhrgas 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 27
Fazit / Perspektive Gasmotorwärmepumpen können einen Beitrat zur Energiewende leisten Energieeinsparung im Winter Entlastung t elektrischer Netze im Winter Viele dezentrale Techniken können wenige zentrale Techniken ersetzen größte Herausforderung ist die Speicherung von Energie Erdgas ist besser zum speichern geeignet als elektrischer Strom Umstellung einer Energieversorgung ist langwierig: Technik, Marketing 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 28
Haben Sie noch Fragen? gern jetzt und auch später... Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de Tel. 0 22 38 47 54 03 17.09.2014 Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp arthkamp@fh-mittelstand.de 29