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Mikro KWK

Simon Kleschin. Mikro KWK. Simon Kleschin. Mikro KWK. Mikro-KWK Kraft-Wäre-Kopplung im kleinen Leistungsbereich Vortrag im Rahmen der Lehrveranstaltung „Energiesysteme und Energiewirtschaft“ am Fachgebiet Energiesysteme der TU Berlin Simon Kleschin 14. Juli 2005. Simon Kleschin.

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Presentation Transcript

  1. Simon Kleschin Mikro KWK

  2. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWKKraft-Wäre-Kopplung im kleinen LeistungsbereichVortrag im Rahmen der Lehrveranstaltung„Energiesysteme und Energiewirtschaft“am Fachgebiet Energiesystemeder TU BerlinSimon Kleschin14. Juli 2005

  3. Simon Kleschin Mikro KWK Übersicht 1. Einführung 2. Eigenschaften 3. Mikro-KWK in Deutschland 4. Ausblick

  4. Simon Kleschin Mikro KWK 1. Einführung • Definition • KWK Prinzip 2. Eigenschaften 3. Mikro-KWK in Deutschland 4. Ausblick

  5. Simon Kleschin Mikro KWK Definition • Mikro-KWK bezeichnet die gekoppelte Strom und Wärmeerzeugung in einer Energieumwandlungseinheit mit maximaler elektrischer, installierter Leistung von 50 kWel [1] in Anlehnung an: CHP Directive 2004/8/EC, Article 3 • hier Betrachtung bis 15 kWel [2] in Anlehnung an: Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. in ´Dezentrale Energieversorgung in KWK´ zur ENERTEC 2005, Leipzig

  6. 12 % Verlust Mikro-KWK 100 % Brennstoff 27 % Strom 61 % Wärme Simon Kleschin Mikro KWK Netzbetreiber • mußStrom abnehmen zu vereinbarten oder “üblichen“ Preis + Netzentlastung und evtl. Zuschlag • Belastungsaus-gleich der Netzbetreiber untereinander Definition - Beispiel Mikro-KWK BHKW Strom: Eigenver-brauch, Einspeisung Brennstoffe: gasförmige oder flüssige Brennstoffe Anlagentechnik: Verbrennungs-, Dampf. o. Stirling-motoren; BZ Nutzwärme: Raumwärme, Wasserbereitung

  7. Simon Kleschin Mikro KWK 1. Einleitung 2. Eigenschaften • Technik • Ökologie • Ökonomie 3. Mikro-KWK in Deutschland 4. Ausblick

  8. Simon Kleschin Mikro KWK Eigenschaft - Technik Technik Leistung Wirkungsgrad Brennstoff Bemerkung kWel kWth ηel ηges Otto-Motor (Senertec Dachs) 5,5 12,5 27 % 88 % Gas, Flüssiggas 10.000 Stück verkauft • vielfältige technische Konzepte in verschiedenen Entwicklungsstadien Stirling-Motor (Solo Stirling 161) 1,8 bis 8,9 6,2 bis 24,6 25 % 93 % Gas, Flüssiggas modulierend Brennstoffzelle (Sulzer Hexis) 1 2,5 - - Gas SOFC (900°C)

  9. Simon Kleschin Mikro KWK Eigenschaft - Ökologie Lebenszyklusanalyse: • Brennwertkessel mit Mikro-KWK ersetzen • Strom als Hauptprodukt, Wärme speicherbar! Ergebnisse der LZA: CO2eq SO2eq NO2 [10] TIPS Projekt: Ottomotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle, Dampfmotor - Technologien und ihre Ökobilanz

  10. Simon Kleschin Mikro KWK Eigenschaft - Ökologie [10] TIPS Projekt: Ottomotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle, Dampfmotor - Technologien und ihre Ökobilanz

  11. Simon Kleschin Mikro KWK Eigenschaft - Ökologie Zusammenfassung der LZA für Mikro-KWK: • deutliche THG-Vorteile gegenüber ungekoppelter Energiebereitstellung • kaum Vorteile gegenüber fossiler KWK mit Nah-/Fernwärme • Versauerung jedoch sehr konzeptabhängig, positive wie negative Auswirkungen • NO2 von lokaler Bedeutung  vernachlässigbarer Einfluß

  12. 12 % Verlust Mikro-KWK 100 % Brennstoff 27 % Strom 61 % Wärme Simon Kleschin Mikro KWK Netz: • Anschluß • Konzessionen • Entlastungsvergütung Eigenschaft - Ökonomie BHKW Strom: • Eigenverbrauch • Einspeise-vergütung • Bezugspreis Brennstoffe: • Preisent-wicklung • Besteuerung Anlagentechnik: • Investitions-, Betriebskosten • Spitzenlastkessel • Lebensdauer • Wirkungsgrad • Strom-Wärme-Verhältnis • Alternativen (Solar...) Nutzwärme: • Bedarf • jahreszeitliche Verteilung • Transaktionskosten • Förderbedingungen • Nutzer-Profil • Vollaststunden

  13. Simon Kleschin Mikro KWK Stromerlös bei Eigennutzung Eigenschaft - Ökonomie Niederspannung < 50 kW • Differenz zum Verkaufspreis etwa 5 ct/kWh • Menge des erzeugten und selbst genutzten Stromes ist wichtig • Daumenwert für Wirtschaftlichkeit: ab 3000 bis 5000 Vollaststunden im Jahr zur Eigennutzung [11] in Anlehnung an: Johannes Hinrichsen, BTB

  14. Simon Kleschin Mikro KWK Eigenschaft - Ökonomie • Versorgungssicherheit als Grundlage der digitalen Welt • Mehrwert der eigenen Mikro-KWK Anlage • Netzentlastung • Kapazitätsentlastung • Verteilungs- und Transformationsverluste reduzieren sich • Netzverantwortung als „virtuelles Kraftwerk“ • IuK-Netze zur gezielten Betriebsregelung (Spannungs- und Frequenzunterstützung) • Spitzenlasten decken und fluktuierende Lasten (EE) ausgleichen • erheblicher Bedarf an F&E sowie Implementierung, Voraussetzung entsprechende Mikro-KWK Kapazitäten

  15. Simon Kleschin Mikro KWK 1. Einleitung 2. Eigenschaften 3. Mikro-KWK in Deutschland (Potentiale, Hemmnisse, Förderungen) 4. Ausblick

  16. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWK in Deutschland - Potentiale • Momentaufnahme Mikro-KWK • insgesamt 8.500 Anlagen (< 50kWel) installiert (2004), [12] • Zubau in 2003 von ca. 1.400 Stück (10,8 MWel), [9] • 74 GWh/(in 2004) Mikro-KWK zu 581.000 GWh/(in 2002) Gesamtstromproduktion in Deutschland, [12,13] [12,13] Bundesverband KWK, Bericht des BMWA an den Bundestag über die energiewirtschaftlichen und wettbewerblichen Wirkungen der Verbändevereinbarung

  17. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWK in Deutschland - Potentiale • Wachstum prognostiziert • MICRO MAP-Studie sieht Deutschland als Kernland des Zubaus von 5 bis 12 Millionen Mikro-KWK Anlagen in EU bis 2020 • RWE (2001): für 2015 Marktvolumen von 400.000 Anlagen/Jahr • Große Differenzen zwischen Potential und Realität • vielfältige Hemmnisse (ökonomisch, technologisch, Markt)

  18. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWK in Deutschland - Hemmnisse • ökonomischer Art • Erfolgsabschätzung (Vollaststunden, Förderung, Vergütung,… – viele Einflußfaktoren) • Konkurrenz: abgeschriebene Kondensationskraftwerke • Netzzugang mit entsprechender Vergütung (KWKG, VV II+) • technologischer Art • technische Reife (Komfort, Lebensdauer, Funktionalität) • Zusatzaggregate • Vertriebs- und Servicewege (Handwerk mit Gas/Wasser UND Elektro - Fähigkeiten)

  19. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWK in Deutschland - Hemmnisse • Markt • Fortschritts-Anwender nötig (technisch, ökologisch interessiert) • „windows of opportunity“ wie Kesselerneuerung hilfreich • unzureichende Liberalisierung und Regulierung • Macht der großen Vier: RWE, e.on, Vattenfall, EnBW (80 % der deutschen Kraftwerkskapazität) • Transaktionskosten

  20. Simon Kleschin Mikro KWK Mikro-KWK in Deutschland - Förderungen • Forschung • besonders im Brennstoffzellenbereich • Vergütung • Bonus nach KWKModG • und Vergütung (Vereinbarung/üblicher Preis) • sowie Netzentlastungs-Vergütung durch Versorger • Gassteuerentlastung, -entfall je nach Wirkungsgrad • keine Stromsteuer bei Eigennutzung • Gesetzgebung • KWK Strom Abnahmepflicht • indirekt durch Ökosteuer, Emissionshandel,...  Preisanstieg

  21. Simon Kleschin Mikro KWK 1. Einleitung 2. Eigenschaften 3. Mikro-KWK in Deutschland 4. Ausblick

  22. Simon Kleschin Mikro KWK Ausblick • potentiell Vorteilhaft • ökologisch und Energiesystem spezifisch betrachtet • aktuelle Hindernisse • neue Technologie noch ohne Skalen- und Lerneffekte • starke Konkurrenz läßt ökonomisch kleinen Spielraum • spezifische Chancen • dezentraler-Mehrwert (Versorgungssicherheit) • enormes Potential als Heizungskesselsubstituent mit Kraftwerkserneuerungsfunktion (kurzfristig) • die Würfel sind noch nicht gefallen

  23. Simon Kleschin, simcoco@aol.com Mikro KWK Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit

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