Zum Original: http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/broschueren/studien.html

1. Die Elektrizitätsstudie der DPG, 2010 Zum Original: http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/broschueren/studien.html Dr. Gerhard LutherUniversität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D-66041 SaarbrückenEU - Germany Tel.: (49)  0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: Luther.Gerhard@vdi.de Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze

2. Teil I: Nutzung von elektrischer Energie • 1. Nutzungssektoren (Haushalt, Gewerbe, Industrie) , 1.4 Einsparpotenziale • 2. Thermodynamisch optimiertes Heizen • 3. Transport – Elektromobilität • Teil II: Bereitstellung von elektrischer Energie • 1.Thermische Kraftwerke auf fossiler Basis • 2. Kernkraftwerke • 3. Kraft-Wärme-Kopplung und Systemvergleich • 4. Biomassekraftwerke • 5. Solare Elektrizitätserzeugung ( PV und Solarthermische Stromerzeugung) • 6. Windkraft • 7. Wasserkraft • 8. Elektrizität aus geothermischen Quellen • 9. Fusionskraftwerke • Teil III: Transport und Speicherung von elektrischer Energie • Stromnetze und Systemaspekte • Stromspeichertechniken • Ausblick auf eine Zukunft mit niedrigen CO2-Emissionen

3. Es spricht vieles dafür, dass die Bedeutung des Stroms im Zusammenspiel der verschiedenen Energieformen wie in der Vergangenheit so auch in den kommenden Jahrzehnten stetig anwachsen wird.

4. Teil I: Nutzung von elektrischer Energie • 1. Nutzungssektoren (Haushalt, Gewerbe, Industrie) , 1.4 Einsparpotenziale • 2. Thermodynamisch optimiertes Heizen • 3. Transport – Elektromobilität • Teil II: Bereitstellung von elektrischer Energie • 1.Thermische Kraftwerke auf fossiler Basis • 2. Kernkraftwerke • 3. Kraft-Wärme-Kopplung und Systemvergleich • 4. Biomassekraftwerke • 5. Solare Elektrizitätserzeugung ( PV und Solarthermische Stromerzeugung) • 6. Windkraft • 7. Wasserkraft • 8. Elektrizität aus geothermischen Quellen • 9. Fusionskraftwerke • Teil III: Transport und Speicherung von elektrischer Energie • Stromnetze und Systemaspekte • Stromspeichertechniken • Ausblick auf eine Zukunft mit niedrigen CO2-Emissionen

5. Die Elektrizitätsstudie der DPG, 2010 Exzerpt: Teil I:Nutzungvon elektrischer Energie ......... 2. Thermodynamisch optimiertes Heizen (p. 27 ff) 2.1 Die zum Heizen benötigte Exergie 2.2 Quellen für Heizenergie und ihr Exergiegehalt 2.3 Optimierung von Gebäudeisolierung und Wärmebereitstellung 2.4 Zusammenfassung und Ausblick ...... Teil II: Bereitstellungvon elektrischer Energie ......... 3. KWK und Systemvergleich (p. 74 ff) 3.1 Die Besonderheiten der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) 3.2 Vergleich: Erdgas KWK und getrennte Strom- und Wärmeerzeugung 3.3 Die KWK in der Energiepolitik und der öffentlichen Diskussion 3.4 Skizze zur Optimierung des Erdgaseinsatzes für Gebäudewärme 3.5 Zusammenfassung und Ausblick ........ Zum Original: http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/broschueren/studien.html Zur Themenseite: Thermodynamisch Optimiertes Heizen http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/ThOptHeizen.htm Dr. Gerhard LUTHER, Uni des Saarlandes, Technische Physik, Bau E26 66041 Saarbrücken luther.gerhard@vdi.de Tel.: 0681-302-2737

6. Thermodynamisch optimiertes Heizen und der Mythos der KWK 0. Zur Einstimmung: Die Elektrizitätsstudie der DPG 1.Thermodynamisch optimiertes Heizen 1.a Reale Strom und Heizwärme- Erzeuger (gekoppelt und getrennt) 2. Der KWK Mythos 3. Ein Ganzheitlicher Ansatz für Vergleiche Ergebnisse bei Erdgas:Vergleich KWK mit zentralem GuD und dezentralem Brennwertkessel bzw. WärmepumpeKann optimale KWK Effizienz eines WP- Systems erreichen? 4. KWK – eine ökologische Sackgasse ? 5. Erdgas für Strom und Wärmeoptimal einsetzen

7. 1. 1. Thermodynamisch optimiertes Heizen • MinimalerExergie- Einsatz zur Abdeckung des noch • übrig bleibenden Heizwärmebedarfes, • nach thermischer Sanierung, Wärmerückgewinnung, Einsatz vonRE und im • Gesamtrahmen der Strom- und Wärme- Erzeugung

8. TU ΔS ΔS ΔE ΔQ Ideale Wärme – Kraftmaschine T ΔQU 1.1 Der Exergiebegriff: • Elektrizität ΔEist • Entropie frei. 2. Entropie ΔS verkleinert sich nicht: im optimalen, reversiblen Fall gilt dann (2.Hauptsatz): ΔS = ΔQ/ T und ΔS = ΔQU/ TU ΔS 3. Energiebilanz (1.Hauptsatz): ΔE = ΔQ - ΔQU daher: ΔE = (T- TU) /T * ΔQ heißt Exergie also: Exergie = Carnotfaktor * entnommene Wärmemenge = „ maximal verfügbare Arbeit“

9. 1.2 1.2 Die drei Ansätze zum thermodynamischen Heizen 1. Strom Wärme Kopplung beim Brennstoff-Einsatz: KWK Die Entropie ΔS wirdoberhalb der Umgebungstemperatur TU an ein Kühlmittel abgegeben. Das kostet Exergie für die Stromerzeugung, aber man kann bei geeigneter Festlegung der Abgabetemperatur mit dieser Wärme noch etwas anfangen, z.B.Heizen (oder auch Kühlen mit Absorber WP : KWKK) • Strom Wärme Kopplung beim Stromeinsatz: WärmepumpeAnergieΔQU aus der Umgebung entnehmen, • reine Exergie in Form mechanischer oder elektrische Energie ΔE hinzugeben, und dann die Wärmemenge ΔQ auf einem höheren Temperaturniveau T zu (e.g.) Heizzwecken nutzen 3. Das Auskommen mit kleinen Temperaturdifferenzen bei der KWK, im Wärmepumpenprozess, und vor allem bei der Wärmeübertragung: Flächenheizung,Aufheizenstatt „isothermer Wärmeabgabe“

10. TU ΔS ΔS ΔS TH Kopplung von Strom und Wärme 1. KWK: Strom Wärme Kopplung beim Brennstoff-Einsatz ΔEKWK ΔQ Ideale KraftWärme- Kopplung Vorlauf-Temperatur der Fernwärme/ Heizung T ΔQH` TH` 2. Wärmepumpe (WP): Strom Wärme Kopplungbeim Stromeinsatz ΔEWP ΔQH Ideale Wärme Pumpe dezentral Umgebungs-Temperatur: Luft, Wasser, Erdwärme ΔQU ΔS E = Elektrizität Q = Wärme S = Entropie T = Temperatur Indexe H ..= „Heiz-“ U..= „Umgebungs-“

11. 1.3 1.3 Die zum Heizen notwendige Exergie Mindest - Exergie für die drei thermischen Grundaufgaben: 1. Ausgleich der TransmissionsverlusteQTTemperatur halten bei ca. 20 °C ΔET = (Tinnen – Taußen) /Tinnen * ΔQT 2. LüftungswärmeQL aufbringen, zur Aufwärmungvon Frischluft von ca. 0° auf ca. 20°C ΔEL = 0.5 *(Tinnen – Taußen) /Tinnen * ΔQL 3.Warmwasser - Wärme QW liefern, Trinkwasser aufwärmen von ca. 15 °C auf ca. 50-60 °C, ΔEW = 0.5 *(Tw –Taußen2) /Tw * ΔQW Taußen bzwTaußen2 = Umgebungstemperatur für die Wärmepumpe in Heizperiode bzw. im Gesamtjahr

12. 1a 1.a Strom und Heizwärme- Erzeuger (gekoppelt und getrennt)

13. 1a.1 Prinzip: Block-Heizkraftwerk (BHKW) gesamt = 90 % el = 34 % Wärmeabgabe an Kühlwasser und Abgas erfolgt auf hohem Temperaturniveau. Das ist schlecht für den Wirkungsgrad. Aber man kann die Abwärme noch direkt weiter verwerten UrBildQuelle: http://www.bhkw-infozentrum.de/erlaeuter/kwkprinzip.html

14. 1a.2 GUD –Kraftwerk Gasturbine mit anschließendem Dampf Kraftprozeß

15. GUD –Kraftwerk:: Gas- Dampf- Kraftprozeß Gas ca. 650 °C Dampf BildQuelle: E. Hahne: „Technische Thermodynamik“, 3.A.,Oldenbourg Verlag München 2000, ISBN=3-486-25397-2, Bild 8.10, p.386

16. Beispiel: GUD - Irsching Moderne GUD werden el = 60% erreichen Quelle: http://www.kraftwerk-irsching.com/pages/ekw_de/Neubau/Bauvorhaben/index.htm

17. 1a.3 Wie gut sind moderne Feuerungsanlagen ? Erdgas- Brennwertkessel

18. 1a.3.1 aktueller Stand der Technik uralter Verschwender bereits veraltet Brennwerttechnik NT Bw Ich rechne meist nur mit 105 % Quelle: Stadtwerke Karlsruhe: Kundenbroschüre „Erdgas Brennwert Heizkessel“ , ergänzt SpQ:SW_Karlsruhe_BrennwertKessel.pdf

19. 1a.3.2 Wie gut sind Brennwertkessel wirklich ? Quelle: Prof. Wolff, Wolfenbüttel, siehe Folienheader Speicher:FH_Wb_Wolff_Betrieb_Brennwertkessel_ppt

20. Quelle: Prof. Wolff, Wolfenbüttel, siehe Folienheader Speicher:FH_Wb_Wolff_Betrieb_Brennwertkessel_ppt

21. Für Vergleich Heizkessel vs. Fernwärme ist maßgebend: der Nettoabgasverlust(der gesamten Feuerungsanlage) (1.) Der BruttoAbgasverlust des Kessels unterschlägt die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas über den Kamin in das Haus. (2.) Die Abstrahlverluste des Kessels können mit den Wärmeverlusten des Wärmeübertragers bei der Fernwärme gegen gerechnet werden. Setzt man { (1) + (2) } mit 3 - 5 % an, so kommt man selbst bei einem BruttoAbgasverlust von 90%(Ho) für den Vergleich mit der Fern- wärme auf einen analogen „Kesselwirkungsgrad“ von 94% (Ho) also etwa: 105- % (Hu).

22. 1a.3.3 Es gibt auch Brennwertanlagen, die hervorragend funktionieren z.B.: meine eigene Feuerungsanlage Kessel: Viessmann Vitodens 200 mittlere Leistung in 2005/06: 14 [kW] Kaminhöhe ca. 16 m Durchmesser: 150 mm, Abgasrohr: 80 mm

23. Faustformel: qA = (1 – w) * 13,5% Direkte Messung der Abgasverluste über einen Zeitraum t0: 1. Messung des anfallenden KondensatwassersW in [ Liter] 2. Ablesung des Gasverbrauches VG in [mn3] 3. Berechnung von WD0 = maximaler theoretischer Kondensatanfall WD0 = VG *xV0 mit xV0 = 1,6 [ Liter H2O /mn3 ] bei Erdgas 4. Integraler Kondensatanfall w =W /WD0 w = W / (VG *xV0 )=(W/VG ) / 1,6 Es gilt: Wärmeverluste qA in [ %] von Feuerungsanlagen mit Kondensatanfall: w = (W/VG ) / 1,6 Quelle: G. Luther: DE 10 2004 058 520 B3;„Messverfahren zur Bestimmung des Abgasverlustes von Feuerungsanlagen mit Abgaskondensation“

24. Gemessen Abgasverluste meiner eigenen Brenwertanlage im Winter 2005/06 Abgasverlust: bezogen auf vollständige Kondensation, im Maß von Hu also thermischer Wirkungsgrad für den Vergleich mit KWK Anlage: 109 % (Hu)

25. 1a.3.4 Stiftung Warentest 7/2010: Test Brennwertkessel • Die Stiftung Warentest hat in 2010 acht marktgängige Erdgas – Brennwert-kessel auf ihren Nutzungsgrad im Heizbetrieb unter exakt gleichen Bedingungen untersucht /Stiftung Warentest 2010/. • Die Werte wurden auf dem Prüfstand in Anlehnung an DIN 4702 Teil 8 für ein Bestandsgebäude mit mäßiger Wärmedämmung und Auslegungstem-peraturen von 75/60°C für das Heizsystem ermittelt. Offensichtlich wurde keine Korrektur für eine Wärmerückgewinnung im Kamin durchgeführt. • Es ergaben sich unter Bezug auf den Brennwert, Ho , Nutzungsgrade von 94%-96%, im Mittel 95%. Bezieht man diesen Wert auf den im Kraftwerksbereich üblichen Heizwert Hu (manchmal auch als “Unterer Heizwert“ bezeichnet), dann ergibt dies einen Nutzungsgrad von 105,5% (+- 1%) • Berücksichtigt man - wie von uns gemessen- zusätzliche Kondensation im Kaminmit Wärmeabfuhr an das Gebäude, so ergeben sich also die gleichen Werte um 108-109% wie bei unserer Messung über 5 Jahr an einer Einzel-anlage (/Luther, AKE2008H/). .

26. Quellen: /Stiftung Warentest 2010/ : “Mehrwert dank Brennwert“, test, Heft7/2010, p.60- 65 Zugänglich gegen eine kleine Gebühr: http://www.test.de/themen/haus-garten/test/Gasheizkessel-Mehrwert-dank-Brennwert-4108206-4108208/ /Luther AKE 2008H/ : G.Luther: „Kraftwärmekopplung (KWK) – Hoffnungsträger oder Subventionsloch?“ Vortrag: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2008H/Links_AKE2008H.htm

27. << Bild der Tabelle aus test-Heft >>

28. 2. 2. Der KWK Mythos

29. KWK als Hoffnungsträger zur Energieeinsparung • Gesetzlicher Auftrag zur Verdoppelung der Stromerzeugung aus KWKauf eine Anteil von 25%bis 2020 AD(KWKG) • Abnahmeverpflichtung von KWK-Strom • Jährliche Subventionen in etwa Milliardenhöhe durch Einspeisevergütung gemäß : KWKG = Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz 2009 und EEG = Erneuerbare-Energien-Gesetz 2009(Finanziert durch Abwälzung auf Strompreis) • und weitere Vergünstigungen ( z.B. Anrechnung als RE in EEWärmeG, Interessenverband ist „gemeinnützig“, etc. )

30. 2.1 Ein beliebter Spruch: „ KWK nutzt Abwärme, die sonst verloren wäre.“ Verschwiegen wird meist: Fernwärme wird bei thermodynamisch noch Arbeits - fähigem Temperaturniveau betrieben, daher: bei Dampfkraftwerken ergibt sich eine deutliche Stromeinbuße, und bei Motoren und Gasturbinen ist wg. der hohen Abwärme-Temperatur der elektrische Wirkungsgradvon vornehereinniedrig.

31. 2.2 Man erhältmärchenhafte CO2- und PE Einsparungen wenn man z.B.: 1. nur die „Brennstoffausnutzung“ vergleicht also bei der KWK Strom und Wärme addiert, und dann mit dem Strom aus einem reinen Kraftwerk vergleicht. • {2. +3.}: moderneErdgas –KWK vergleicht mit: • altemÖlkessel + altemKoKW • + StromMix (50% Kohleanteil) Ergebnis: „KWK – Mythos“ mit märchenhaften 30 - 60% Einsparung an CO2 und PE

32. 2.3 Die EU schreibt daher vor, dass bei Förderung der KWK in den Mitgliedsländern, zum Vergleich mit der getrennter Erzeugung von Strom und Wärme betrachtet wird: 1. Eine detaillierte Gleicheit der Wärme- und Stromproduktion also gleiche Strom- und gleiche Wärmeproduktion auch in getrennter Erzeugung. 2. Gleiche Primärenergieträger also z.B. Erdgaseinsatz nicht nur bei KWK sondern auch bei getrennter Erzeugung 3. Moderne Anlagen der getrennten Erzeugung also z.B.: GUD und Brennwertkessel

33. eigentlich trivial Zitat aus EU Richtlinie 2004/8/EGAnhang III „Verfahren zur Bestimmung der Effizienz des KWK-Prozesses f) Wirkungsgrad-Referenzwerte für die getrennte Erzeugung von Strom und Wärme …… Die Wirkungsgrad-Referenzwerte werden nach folgenden Grundsätzen berechnet: 1. Beim Vergleich von KWK-Blöcken gemäß Artikel 3 mit Anlagen zur getrennten Stromerzeugung gilt der Grundsatz, dass die gleichen Kategorien von Primärenergieträgern verglichen werden. 2. Jeder KWK-Block wird mit der besten, im Jahr des Baus dieses KWK- Blocks auf dem Markt erhältlichen und wirtschaftlich vertretbaren Technologie für die getrennte Erzeugung von Wärme und Strom verglichen. 3. … 4. … Quelle: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2004:052:0050:0060:DE:PDF

34. 2.4 Warum die KWK meist besser erscheint als sie tatsächlich ist. Es werden oft zugunsten der KWK: U1: die offenkundigen Fehler des „KWK-Mythos“ gemacht: (nur „Brennstoffausnutzung“ bewertet; Vergleich „alter KoKW“ mit „neuen Erdgas-KWK“ , „reine Abwärmenutzung“ ohne Wirkungsgradeinbuße ) U2 : Beitrag des Spitzenkessels ausgeklammert, U3 : nur die Stromerzeugung im „KWK- Betrieb“ betrachtet („Paradefall“), U4: Unrealistische (manipulierte) Vergleichswerte der getrennten Erzeugung benutzt (sogar gesetzlich vorgeschrieben wg. EU 2007/74/EG ) U5: Bei WP Strombezug aus dem deutschen Strommix unterstellt,statt im Systemvergleich aus modernem Gas- Kraftwerk (GuD). Andererseits werden manchmal (im Prinzip ok aber verkomplizierend): U6: Umfangreiche Nebeneffekte berücksichtigt (Verluste im Stromnetz, Bonus für Verbraucher nahe Stromerzeugung Pumpstrom und Wärmeverluste in Fernwärmeleitung, Unterschiede im Aufwand für Gastransport zum zentralen oder dezentralen Verbraucher, etc.)

35. Kommt später noch mal (U5) : Ein wichtiges Argument in voller Länge Bei Wärmepumpen wird mit dem Strombezug aus dem deutschen Strommix gerechnet. Im Systemvergleich mit moderner Erdgas – KWK muss man aber den Strombezug aus einem ErdgasGuD- Kraftwerk zugrunde legen. Begründung: 1. Bei einer neuen Erdgas-KWK-Anlage wird sowohl der Strom als auch die Wärme aus einer neu errichteten Anlage und aus Erdgas erzeugt. Zu einem korrekten Systemvergleich mit einer getrennten Erzeugung muss daher ebenfalls von modernenErdgasanlagen ausgegangen werden. 2. Diese bereits in der EU-Richtlinie 2004/8/EG für den Fall von Kraftwerk und dezen- tralem Kessel festgelegte Vorgehensweise muss sinngemäß auch auf die Stromversorgung von dezentralen Wärmepumpen angewendet werden. 3. Würde man die WP im Systemvergleich mit dem Strom-Mix speisen, so würde man für die Energieversorgung derWärmepumpe ja letztendlich nicht Erdgassondern den BrennstoffMix der deutschen Stromerzeugung einsetzen. 4 Im Übrigen werden bei der beabsichtigten Verlagerung von Erdgas aus der dezen- tralen Wärmeerzeugung in die Stromerzeugung ja auch tatsächlich neue GuD-Anlagen gebaut werden, falls KWK-Anlagen in geringerem Umfang zum Zuge kommen.

36. 3. Ein Ganzheitlicher Ansatz für Vergleiche Ergebnisse bei Erdgas: Mehraufwand bei getrennter Erzeugung mit GuD + BrennwertkesselGuD + Wärmepumpe Schwerpunkt: Erdgas - KWK für Gebäudewärme

37. 3.0 Modernisierungs Szenario Aufgabe: ModerneErdgas- Anlagen sollen einige bestehende alte Stromkraftwerke und eine sehr große Zahl von alten Heizungsanlagenverdrängen. ein Hintergrund: Der deutsche Gasabsatz von insgesamt 925 TWh wurde 2007 zu 11,5 % zur Verstromung in Kraftwerken und zu 27 %meist zuHeizzwecken in den Haushalten eingesetzt. Veranschaulichung: 250 TWh Heizwärme entspricht {Faktor 0.6) ca. 150 TWh Strom Gesamte Stromerzeugung in DE: ca. 600 TWh

38. 3.11 Dezentraler Kessel und zentrale Stromerzeugung Erdgas Wärme Q0 System: th Wärme: th = xK * BK Brennwertkessel: xK BK xK + xGuD =1 xGuD GuD-Anlage: Strom: el = xGuD * GuD GuD el Strom

39. {Strom aus GuD und Wärme aus Brennwertkessel} und „Hocheffizienkriterien“ für KWK ε_el GuD_ BK ε_th Fazit: „hocheffizient“ ist wohl maßlos übertrieben Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allgemein“

40. Erdgas Wärme Q0V Versorger: Spitzenkessel: xSK KWK KWK-Anlage: xKWK im KWK-Betrieb im Spitzenstrom- Betrieb xSE Strom 3.12 Wärmeversorger mit KWK –Anlage Paradefall: Die KWK – Scheibe

41. Erdgas Wärme Q0V Versorger: Spitzenkessel xSK KWK KWK-Anlage: xKWK im KWK-Betrieb im Spitzenstrom- Betrieb xSE Strom Wärmeversorger mit KWK –Anlage thV Wärmespitze: KWK Zusatzstrom: elV

42. Neuer Eintrag: Strom und Wärme aus reiner KWK Paradefall: XSK= XSE= 0 ε_el ε_th Datenquelle: siehe Tabellen in Folie 37 +38 Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allgemein“

43. Strom und gesamte Endenergie nur für Paradefall: XSK= XSE= 0 ε_el ε_gesamt Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

44. Strom und gesamte Endenergie neu: Versorgung mit 20% Spitzenkessel: XSK= 0.2; XSE= 0 ε_el ε_gesamt Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

45. 3.13 Dezentrale Wärmepumpe und zentrale GuD-Anlage Erdgas Wärme Q0 System: th Wärmepumpe: K_WP Strom für WP: GuD-Anlage: xK Strom: xGuD GuD el Strom

46. Wdh. (U5) : Ein wichtiges Argument in voller Länge Bei Wärmepumpen wird mit dem Strombezug aus dem deutschen Strommix gerechnet. Im Systemvergleich mit moderner Erdgas – KWK muss man aber den Strombezug aus einem ErdgasGuD- Kraftwerk zugrunde legen. Begründung: 1. Bei einer neuen Erdgas-KWK-Anlage wird sowohl der Strom als auch die Wärme aus einer neu errichteten Anlage und aus Erdgas erzeugt. Zu einem korrekten Systemvergleich mit einer getrennten Erzeugung muss daher ebenfalls von modernenErdgasanlagen ausgegangen werden. 2. Diese bereits in der EU-Richtlinie 2004/8/EG für den Fall von Kraftwerk und dezen- tralem Kessel festgelegte Vorgehensweise muss sinngemäß auch auf die Stromversorgung von dezentralen Wärmepumpen angewendet werden. 3. Würde man die WP im Systemvergleich mit dem Strom-Mix speisen, so würde man für die Energieversorgung derWärmepumpe ja letztendlich nicht Erdgassondern den BrennstoffMix der deutschen Stromerzeugung einsetzen. 4 Im Übrigen werden bei der beabsichtigten Verlagerung von Erdgas aus der dezen- tralen Wärmeerzeugung in die Stromerzeugung ja auch tatsächlich neue GuD-Anlagen gebaut werden, falls KWK-Anlagen in geringerem Umfang zum Zuge kommen.

47. Vergleich KWK mit: { GUD + Wärmepumpe } Betrachte die WP als einen „Superkessel“ mit einem - auf den GasEinsatz im GUD-Kraftwerk bezogenen - thermischen Wirkungsgrad: K_WP = JAZ * GUD Mit : JAZ = Jahresarbeitszahl = gelieferte Wärme / eingesetzter Strom GUD=eingesetzter Strom / eingesetzte Wärme im Kraftwerk K_WP = JAZ * GUD Zahlenwerte: Zum Vergleich:Brennwertkessel: eta_K = 1,1 Speicher: KWK_Vergleich_mit_WP.xls!“eta_K_WP“

48. Strom und gesamte Endenergie neu:Zentrales GuD speist auch Wärmepumpe mit JAZ=4 ε_el ε_gesamt hier: Beispiel für KWK-Versorger mit 10% Spitzenanteile: XSK= 0.1; XSE= 0.1 Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

49. 3.14 Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen? Große Symbole: Beispiel für KWK-Versorger mit 10% Spitzenanteile: XSK= 0.1, und XSE= 0,1 Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

50. Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen? 1. Bei kleiner dezentraler KWK ist theoretisch eine hohe „Brennstoff- ausnutzung“ - wie bei einem Brennwertkessel- möglich.(Betrachte:gesamt<= 1.05 ) Aber bei Motoren sind keine hohen elektrischen Wirkungs-grade möglich. (Betrachte: el< 0.40 , meist jedoch < 0,35) 2. Bei großer zentraler KWK ist wg. des Fernwärmenetzbetriebes keineso hohe „Brennstoffausnutzung“ möglich: Betrachte:gesamt <= 0,91 Ein relativ hoher elektrischer Wirkungsgrad erreichbar, aber er ist (auch bei GuD)begrenzt durch die Exergieverluste für die Bereitstellung der relativ hohen Vorlauftemperatur der Fernwärme. (Betrachte: el<= 0.46 ) Folgerung:Selbst im Paradefall der KWK kann die Energie-Effizienz desGuD-WP-Systemwohl nicht erreicht werden.