mikro kwk
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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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Mikro-KWK
Kraft-Wäre-Kopplung im kleinen Leistungsbereich
Vortrag im Rahmen der Lehrveranstaltung„Energiesysteme und Energiewirtschaft“
am Fachgebiet Energiesystemeder TU Berlin
Simon Kleschin
14. Juli 2005
Mikro KWK Simon Kleschin
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Übersicht
1. Einführung
2. Eigenschaften
3. Mikro-KWK in Deutschland
4. Ausblick
Mikro KWK Simon Kleschin
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1. Einführung
– Definition
– KWK Prinzip
2. Eigenschaften
3. Mikro-KWK in Deutschland
4. Ausblick
Mikro KWK Simon Kleschin
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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
Mikro KWK Simon Kleschin
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Definition - Beispiel Mikro-KWK
BHKW
Mikro KWK Simon Kleschin
12 % Verlust
100 %Brennstoff
Mikro-KWK61 % Wärme
27 % Strom
Netzbetreiber
Brennstoffe:
gasförmige oder flüssige Brennstoffe
Anlagentechnik:
Verbrennungs-, Dampf. o. Stirling-motoren; BZ
Nutzwärme: Raumwärme, Wasserbereitung
• muß Strom abnehmen zu vereinbarten oder “üblichen“ Preis + Netzentlastung und evtl. Zuschlag
• Belastungsaus-gleich der Netzbetreiber untereinander
Strom: Eigenver-brauch,
Einspeisung
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1. Einleitung
2. Eigenschaften
– Technik
– Ökologie
– Ökonomie
3. Mikro-KWK in Deutschland
4. Ausblick
Mikro KWK Simon Kleschin
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Eigenschaft - Technik
TechnikkWel kWth ηel ηges
BrennstoffLeistung Wirkungsgrad
Bemerkung
Otto-Motor (Senertec
Dachs)
Stirling-Motor(Solo
Stirling 161)
Brennstoffzelle(Sulzer Hexis)
5,5 12,5
1,8bis8,9
6,2bis24,6
1 2,5
27 % 88 %
25 % 93 %
- -
Gas, Flüssiggas
Gas, Flüssiggas
Gas
10.000 Stück verkauft
modulierend
SOFC (900°C)
• vielfältige technische Konzepte in verschiedenen Entwicklungsstadien
Mikro KWK Simon Kleschin
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Lebenszyklusanalyse:– Brennwertkessel mit Mikro-KWK ersetzen– Strom als Hauptprodukt, Wärme speicherbar!
Ergebnisse der LZA:
CO2eq SO2eq NO2
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Eigenschaft - Ökologie
[10] TIPS Projekt: Ottomotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle, Dampfmotor - Technologien und ihre Ökobilanz
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Mikro KWK Simon Kleschin
Eigenschaft - Ökologie
[10] TIPS Projekt: Ottomotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle, Dampfmotor - Technologien und ihre Ökobilanz
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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
Mikro KWK Simon Kleschin
Eigenschaft - Ökologie
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BHKW
Mikro KWK Simon Kleschin
12 % Verlust
100 %Brennstoff
Mikro-KWK61 % Wärme
27 % Strom
Brennstoffe:
•Preisent-wicklung
•Besteuerung
Anlagentechnik:
•Investitions-, Betriebskosten
•Spitzenlastkessel
•Lebensdauer
•Wirkungsgrad
•Strom-Wärme-Verhältnis
•Alternativen (Solar...)
Nutzwärme:
•Bedarf
•jahreszeitliche Verteilung
Netz:
•Anschluß
•Konzessionen
•Entlastungsvergütung
•Transaktionskosten
•Förderbedingungen
•Nutzer-Profil
•Vollaststunden
Strom:
•Eigenverbrauch
•Einspeise-vergütung
•Bezugspreis
Eigenschaft - Ökonomie
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Mikro KWK Simon Kleschin
Eigenschaft - Ökonomie
Stromerlös bei Eigennutzung
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
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• 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
Mikro KWK Simon Kleschin
Eigenschaft - Ökonomie
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1. Einleitung
2. Eigenschaften
3. Mikro-KWK in Deutschland
(Potentiale, Hemmnisse, Förderungen)
4. Ausblick
Mikro KWK Simon Kleschin
![Page 16: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/16.jpg)
• 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]
Mikro KWK Simon Kleschin
Mikro-KWK in Deutschland - Potentiale
[12,13] Bundesverband KWK, Bericht des BMWA an den Bundestag über die energiewirtschaftlichen und wettbewerblichen Wirkungen der Verbändevereinbarung
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• 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)
Mikro KWK Simon Kleschin
Mikro-KWK in Deutschland - Potentiale
![Page 18: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/18.jpg)
• 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)
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Mikro-KWK in Deutschland - Hemmnisse
![Page 19: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/19.jpg)
• 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
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Mikro-KWK in Deutschland - Hemmnisse
![Page 20: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/20.jpg)
• 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
Mikro KWK Simon Kleschin
Mikro-KWK in Deutschland - Förderungen
![Page 21: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/21.jpg)
1. Einleitung
2. Eigenschaften
3. Mikro-KWK in Deutschland
4. Ausblick
Mikro KWK Simon Kleschin
![Page 22: Mikro KWK](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022051418/56815188550346895dbfc210/html5/thumbnails/22.jpg)
• 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
Mikro KWK Simon Kleschin
Ausblick