Das Dienstleistungs- und Innovationszentrum der Energieregion Nürnberg Innovative Energieversorgung durch Kraft-Wärme-Kopplung Erich Maurer, 31.03.07 Projektträger
Kompetenzzentrum in der EnergieRegion 50.000 Arbeitsplätze 500 Firmen 10 Mrd. Umsatz in der Energiebranche der Region Folie 2
Dienstleistungen Unterstützung bei energiebezogenen Forschungsvorhaben Förderprogramme aus Bund und Land, EU-Förderung; Energieeffiziente Sanierung, technische und ökonomische Optimierung; Versorgungskonzepte für Sanierung und Neubau, Schwerpunkt Biomasse in Form von Hackschnitzel- und Pelletanlagen; Kraft-Wärme Kopplung auf Pflanzenölbasis; Folie 3
Definition Kraft-Wärme Wärme-Kopplung Aus einem primären Energieträger (z.b. Gas, Pflanzenöl), wird mittels einer Anlage Kraft (Strom, mechanische Energie) und Wärme (80 C bis 500 C) bereitgestellt. Folie 4
Grundlagen Kraft-Wärme Wärme-Kopplung Heizung, die nebenbei noch Strom bereit stellt. Strom kann gewinnbringend genutzt werden. Kosten für die Wärme kann so reduziert werden. Folie 5
Effizienzvorteil gegenüber Standard Zentrale Versorgungsstruktur Dezentral, Großheizkraftwerk Dezentrale, verbrauchernahe Einheiten Folie 6
KWK-Anlagen Motor-BHKWs Ab 2 kw elektrischer und 6 kw thermischer Leistung in Größe einer Waschmaschine bis zu Anlagen auf Basis von Schiffsmotoren, deren Leistung weit in den zweistelligen Megawattbereich hineingeht Gasturbinen-KWK-Anlagen, Mit Düsentriebwerken bei Flugzeugen zu vergleichen, hohe Temperaturen bis 500 C möglich; Dampfturbinenanlagen Bis zu mehreren Hundert Megawatt elektrischer Leistung, z.b. Wärmenutzung aus Großkraftwerken; Kombinierte Gas- und Dampfturbinen-Anlagen (GuD); Neue KWK-Technologien, z.b. Stirling, Brennstoffzelle; Folie 7
Kraft-Wärme Wärme-Kopplung in Deutschland 12.000 KWK-Anlagen in Deutschland Allein ca. 8.500 Mikro-KWK-Anlagen bis 15 kw elektrischer Leistung Elektrische Leistung ca. 19 GW oder 18% KWK-Strom 61 TWh/a oder 12% (KWK-Strom ist der Strom aus KWK-Anlagen, der zusammen mit Nutzwärme erzeugt wird; manche KWK-Anlagen erzeugen zeitweise auch nur Strom ohne Nutzwärmeauskopplung, so genannten Kondensationsstrom.) Wärmeerzeugung 126 TWh/a (Quelle Eurostat, Jahr 2000) Folie 8
Einsatzmöglichkeiten KWK ist ab einem Wärmebedarf von etwa 50 kw (im Einzelfall auch darunter) überall dort gegeben, wo Wärme möglichst dauerhaft benötigt wird: Fernwärmesysteme, zur flächendeckenden Wärmeversorgung Prozesswärme für Industrie/Gewerbe Beheizung von Mehrfamilienhäusern, -gebieten Wärmeversorgung kommunaler Gebäude, vor allem Schwimmbäder, Krankenhäuser KWK kann mit allen üblichen Brennstoffen betrieben werden (Erdgas, Kohle, Heizöl, Abfälle etc.), auch auf Basis von erneuerbaren Energiequellen (Biomasse, Biogas, Pflanzenöl) Folie 9
Beispiele konventionelle KWK Waschmaschinengroße 5 kw el KWK-Anlage. Mehrere 100 MW Gas- und Dampfturbinenanlage Folie 10
Beispiele neuere KWK Brennstoffzelle Stirlingmotor Quelle ASUE Quelle ASUE Folie 11
Gesetzlicher Rahmen Energiewirtschaftsgesetz Ökologische Steuerreform KWK-Gesetz (Bonusregelung) Erneuerbares Energien Gesetz Energieeinsparverordnung EnEV Folie 12
Förderung von fossilen KWK-Anlagen Einspeisevergütung nach KWK-Gesetz Quelle: dena + Preis für Baseload-Strom an der EEX des vorherigen Quartals (3,8-6,5 cent/kwh) + Vergütung für vermiedene Netzkosten in Höhe von 0,5 bis 1,5 cent/kwh Folie 13
Förderung von fossilen KWK-Anlagen Steuervergünstigung im neuen Energiesteuergesetz Ortsfeste Anlagen zur gekoppelten Erzeugung von Kraft und Wärme mit einem Jahresnutzungsgrad von mindestens 70 % sind nach EnergieStG hocheffiziente KWK-Anlagen und werden auch weiterhin komplett von der Energiesteuer befreit. Hocheffiziente KWK-Anlagen mit einer elektrischen Nennleistung von nicht mehr als 2 MW el sind auch weiterhin von der Stromsteuer befreit. Folie 14
Einspeisevergütung nach EEG Leistungsklasse EEG-Basis Nawaro- Bonus KWK-Bonus Technologie- Bonus Summe max. Einspeisevergütung bei Inbetriebnahme in 2007, Cent/kWh el bis 150 kw el : 10,99 6,0 2,0 2,0 20,99 bis 500 kw el : 9,46 6,0 2,0 2,0 19,44 bis 5 MW el : 8,51 4,0 2,0 2,0 16,51 bis 20 MW el : 8,03-2,0-10,03 EEG-Basisvergütung sinkt pro Jahr um 1,5%, Boni bleiben unverändert, Technologiebonus nur bei Gewährung des KWK-Bonus Vergütungssatz des Jahres der Inbetriebnahme bleibt für 20 Jahre bestehen. Folie 15
Optimierung Methodisches Vorgehen 1. Zusammentragen der verfügbaren Energiebedarfsdaten des Versorgungsobjekts rgungsobjekts (Strom- und Wärmebedarf) 2. Prüfen der technischen Möglichkeiten einer Einbindung (Vorhandene Anlagentechnik evtl. Spitzenkessel, Raumgröße, Brennstoffversorgung) 3. Prüfen konkurrierender Maßnahmen Reduktion des Wärmebedarfs durch Dämmung, evtl. WRG, Strombezugsoptimierung, 4. Prüfen der gesetzlichen Rahmendaten Energiesteuergesetz, Erneuerbare Energien Gesetz, KWK-ModernisierungsGesetz 3. Konstruktion einer belastbaren Jahresdauerlinie der Führungsgröße größe (i. allg. der Wärmebedarf, Bsp. Prozess- oder Heizwärme) Folie 16
Dimensionierung/Laufzeit 1000 800 Heizwärme 600 kw 400 Kraft-Wärme-Kopplung in der Grundlast einer Wärmeversorgung Prozeßwärme Warmwasser 200 Wärme gesam 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Folie 17
Verbesserung Wärmebedarf durch Absorptionskälte 1000 kw 800 600 400 Heizwärme Erhöhung der Grundlast durch Einbindung einer Absorptionskälteanlage wird die Wirtschaftlichkeit der KWK-Anlage evtl. verbessern Prozeßwärme Warmwasser 200 Wärme gesam 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Folie 18
Investitionskurve Erdgas-KWK Quelle ASUE Folie 19
Kostenkurve Vollwartungsvertrag Quelle ASUE Folie 20
Festlegung Brennstoff Erdgas; Heizöl; Rapsöl; Palmöl, Sojaöl...; Rapsöl Biogas; Palmöl Jatrophaöl Folie 21
Einspeisevergütung Beispiel Mit Palmöl betriebenes BHKW, 200 kw el und 5.400 Volllaststunden, IBN 2006 Leistungsklasse Elektrische Leistung Volllaststunden pro Jahr Max. Vergütung in Cent/kWh el Gesamtertrag in EUR pro Jahr bis 150 kw el : 150 kw el 5.400 19,16 158.760 bis 200 kw el : 50 kw el 5.400 17,60 47.520 Summe 206.280 Vereinfachte Berechnung, EEG erlaubt Auffüllen der Leistungsbänder; Technologiebonus wird nicht gewährt; KWK und NAWARO-Bonus enthalten, NAWARO vorab mit Netzbetreiber klären, Nachweis über nachwachsende Rohstoffe nach EEG-Definition erbringen. Günstigsten Einspeisepunkt festlegen!! Folie 22
Internetadressen Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.v.; www.asue.de Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung; www.bkwk.de Europäischer Kraft-Wärme-Kopplungs-Verband; www.cogen.org.html und www.etz-nuernberg.de Folie 23