Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk Andreas Kuhn, Götz Naroska
Inhalt Handlungsbedarf Energieversorgung in der BRD Integration erneuerbarer und dezentraler Erzeuger KWK BHKW, eine Abgrenzung BHKW Übersicht, Kennzahlen, Stand der Technik Anwendungsgebiete Wirtschaftlichkeit und Verbreitung Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 2
Ausgangslage (2) Mein Land ist zuversichtlich, dass diese Konferenz ein Erfolg wird. Aus diesem Grund hat unsere Regierung beschlossen, unsere Treibhausgasemissionen um 40% gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren. Und es ist ebenso der Grund, weshalb wir 15 rechtsverbindliche Beschlüsse durchgesetzt haben, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen. Bundesumweltminister Sigmar Gabriel, Sitzung der Vertragsstaatenkonferenz des Rahmenübereinkommens über den Klimawandel (COP13/MOP3)12.12.2007 Bali Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 3
Ausgangslage (2) Die Bundesregierung hat beschlossen den Anteil des Stroms aus KWK Anlagen bis 2020 auf 25% zu steigern. Der Ausstieg aus der Atomsstromproduktion wurde beschlossen. Der Ausstieg aus der Kohleförderung wurde beschlossen. Depletion mid point peak oil Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 4
Energieversorgung in der BRD (1) Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 5
Energieversorgung in der BRD (2) Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 6
Mögliche Handlungsszenarien Gezielte Ausbaustrategie notwendig! Szenario 1: es wird weiterhin auf Zubau, Ersatz und Optimierung bestehender, zentraler und fossiler Großanlagen gesetzt. Erneuerbare Erzeuger werden additiv behandelt. Szenario 2: die bestehenden Erzeugungs- und Vetreilstrukturen werden grundlegend an die Erfordernisse zukünftiger Energieerzeuger angepaßt. Zur Erreichung der Klimaziele sind weitere Investitionen in die bestehenden Strukturen hinderlich. Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 7
Integration erneuerbarer und dezentraler Erzeuger Eine unkoordinierte Einspeisung aller zu erwartender Erzeugungen mit z.t. stark schwankender Charakteristik in vorhandene Netzstrukturen ist nicht möglich und ein dazu erforderlicher Netzausbau volkswirtschaftlich nicht vertretbar. Prof. Uwe Leprich HTWdS Wärmegeführte BHKW verhalten sich wie andere unstete Erzeuger. Es kann keine Kraftwerksleistung ersetzt werden. Zur sinnvollen Integration wird eine Verbundlösung mit Kraftwerkseigenschaften benötigt. Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 8
Integrationsmodell Virtuelles Kraftwerk VPP Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 9
Integrationsmodell Virtuelles Kraftwerk VPP Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 10
KWK BHKW, die begriffliche Abgrenzung (1) Kraftwerk (KW) Heizwerk (HW) Heizkraftwerk Gasturbinen mit Abhitznutzung Gas- und Dampfanlagen (GuD) Blockheizkraftwerk Verbrennungsmotoren (Otto-, Gasotto-, Diesel) Stirling-Motoren Microgasturbinen Brennstoffzelle Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 11
KWK BHKW, die begriffliche Abgrenzung (2) Heizkraftwerk Gasturbinen mit Abhitzenutzung Gas- und Dampfanlagen (GuD) Blockheizkraftwerk Verbrennungsmotoren (Otto-, Gasotto-, Diesel) Stirling-Motoren Microgasturbinen Brennstoffzelle Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 12
Gas- und Dampfanlagen Vorteile (GuD) Hoher Wirkungsgrad bis 50% (im Vergleich zu anderen HKW) für große Leistung, elektrisch Nachteile Zentrale Wärmeproduktion Teure Wärmeverteilung Belastung der Umwelt Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 13
BHKW Vorteile Anstieg der Energieeffizienz durch gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Verringerung des Primärenergiebedarfs Reduktion der CO2-Emissionen Verringerung des Strombezugs Innovative Ergänzung des Angebotes an Heizsystemen Installation wie herkömmliche Heizsysteme Nachteile?? unkontrollierte Einspeisung Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 14
BHKW - Übersicht BHKW Technologie mit Verbrennungsmotor mit Dampfexpansion mit Brennstoffzellen Verbrennung intern extern Otto- und Diesel- Motor Stirling- Motor Freikolbendampf- Motor Dampfrotor PEM/ SOFC Hersteller Bsp. Honda Powerplus Tech. Microgen Whisper Tech OTAG enginion Vaillant Hexis Viessmann Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 15
BHKW - Kennzahlen Quelle: Bine Informationsdienst - Blockheizkraftwerke Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 16
Entwicklung Bereich Dezentrale KWK Bereich Mini-BHKW Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 17
Stand der Technik Technologie Verbrennungsmaschine Stirlingmotor Dampf- Expansions- Maschine Brennstoffze lle ablaufender Prozess interne Verbrennu ng interne Verbrennu ng interne Verbrennu ng interne Verbrennung exterene Verbrennung exterene Verbrennun g exterene Verbrennung elektrochemisc he Reaktion Beispiele Senertec Dachs PowerPlus ecopower AISIN EC Power XRGI 13G- TO Solo Stirling 161 Whispergen MK 3-5 Lion Powerblock Vaillant EURO2 Hersteller www.sener tec.de www.ecopo wer.de AISIN Toyota Group www.ecopow er.de www.stirlingsystems.ch www.whisp ergen.com www.otag.de www.vaillant.d e Elektrische Lstg. [kw] 5.5 1.3-4.7 0.3-4.6 4.0-13.0 2.0-9.0 0.85-1.4 0.3-2.0 4.6 Thermische Lstg. [kw] 12.5-20.5 4.0-12.5 11.7 17.0-29.0 8.0-26.0 4.2-13.0 3.0-16.0 7 Gesamtnutzun gsgrad hoch hoch hoch hoch hoch hoch hoch mittel elektrischer Wirkungsgrad mittel mittel mittel mittel gering bis mittel gering bis mittel gering bis mittel hoch Emissionen verschiede n verschiede n verschiede n verschieden gering gering gering sehr gering Marktreife Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 18
Typische Anwendungsgebiete für BHKW - Anlagen Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 19
Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage 8 Familienwohnhaus in Hannover mit 1.200m² Wohnfläche BHKW: Spitzenlastkessel: 8kW el. 20kW th. Gas Leistungsmodulierend 60 kw Gas Strombedarf: 23.000 kwh/a Wärmebedarf: 191.000 kwh/a Inbetriebnahme: 2000 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 20
Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Gesamtenergiebilanz Ostwenderstr. Hannover - 2000-07 (Mittelwerte) 150000 130000 kwh/a kwh/a 110000 90000 70000 50000 30000 kwh/a kwh/a Produktion - Strom Produktion - Wärme Gesamtenergieproduktion Bezug - Gas Hu 10000-10000 Produktion - Strom 31432,1 Produktion - Wärme 94735,4 Gesamtenergieproduk tion kwh/a 126167,5 Bezug - Gas Hu 132322,8 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 21
Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Ostwenderstraße Hannover - Strombilanz 2000-07 (Mittelwerte) 35000 kwh/a 30000 25000 kwh/a Erzeugung - BHKW 20000 15000 kwh/a kwh/a Gesamtverbrauch Eigenverbrauch - BHKW Einspeisung - BHKW 10000 kwh/a Restbezug - EVU 5000 0 Erzeugung - BHKW 31432,125 Gesamtverbrauch 23716,875 Eigenverbrauch - BHKW kwh/a 15764,125 Einspeisung - BHKW 15668 Restbezug - EVU 7952,75 Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 22
Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Wirtschaftsbilanz BHKW - Ostwenderstr. 2000-07 in Euro (Summe) 100000 80000 60000 40000 20000 0-20000 -40000-60000 Einnahmen Steuerrückerstattung Ertrag Stromeinspeisung Ertrag Strom Ertrag Strom + KWK 2009* Ertrag Wärme Gesamte Einnahmen Betriebskosten Brennstoffkosten Gewinn ohne Kapitalkosten Gewinn + KWK 2009* Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 23
Gesamtbilanzierung einer BHKW - Anlage Jahreserträge & Jahresbetriebsstunden BHKW - Ostwenderstr. 2000-07 7000 6000 5000 4000 3000 Auswertung Auswertung + KWK 2009 Jahresbetriebsstunden BHKW 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Zeit Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 24
Fördermittel Vielfältige Förderprogramme von Bund und Ländern Keine zentrale Bündelung der Programme Vielfältige Förderbedingungen Nur von Fachleuten überschaubar Vorplanung nötig, zur Beurteilung der Fördermöglichkeiten Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 25
Fördermittel Senertec Dachs - Flüssiggas - Kredit KfW 3,4% eff. p.a. 10 Jahre - BAFA Zuschuss 7363,- - Zuschuss Flüssiggasanbieter Scharr 800,- - eventuell Länderprogramm oder Kommunalförderung - Energiesteuerrückerstattung - KWK Vergütung für 10 Jahre 5,11 Cent/kWh Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 26
Allgemeine Voraussetzungen eines wirtschaftlichen Betriebs Hoher Eigenbedarf an Wärme und Strom Konstanter Wärmebedarf, auch über die Sommermonate Hohe Anzahl an Jahresbetriebsstunden, mindestens 5.000h Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 27
Verbreitung BRD 2005 Marktdurchdringung der KWK - Technik ca. 12.000 Anlagen mit KWK Technik davon ca. 8.500 Mikro KWK Anlagen bis 15 kw el. installierte elektrische Leitung ca. 19 GW Strommenge ca. 61 TWh/a ausgekoppelte Wärmemenge ca. 126 TWh/a Chancen eines dezentralen Energieversorgungssystems - Blockheizkraftwerk A. Kuhn & G. Naroska 12.01.2009 Seite 28
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