Die Strom erzeugenden Heizung Einsatz von Mini und Mikro – KWK - Anlagen Referent, Hartmut Meißner Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e. V. (BDH)

Chart 1

Agenda

1. 2. 3. 4. 5.

Ziele international / national Anforderungen ENEV / EEG Technik - Lösungen Wirtschaftlichkeit Gesetze / Förderungen

Die Europäischen Klimaziele bis 2030: 27-27-40

Steigerung

Erhöhung

Erneuerbare Energien

Energieeffizienz

27%

27%

Reduzierung Treibhausgasemissionen

40%

Aktueller Stand der EU Klimaziele

EU Klimaziele bis 2050

Primärenergieverbrauch in der EU Warum sind Innovationen in unserer Branche so bedeutend?

Industrie 28%

Gebäude 41%

Raumwärme und Warmwasser 85%

Strom 15%

Verkehr 31% Quelle:„Green Paper on Energy Efficiency or Doing More with Less“, März 2006

Die größten Hebel liegen in der Heizungsbranche.

UNSER BEITRAG ZU GLOBALEN HERAUSFORDERUNGEN Die größten Energieverbraucher sind mit

41% Gebäude Davon werden alleine

90% für Wärme in Räumen und für Wasser verwendet

Die Heizungsindustrie leistet einen bedeutenden Beitrag zum

Erreichen der Klimaschutzziele

Energieverbrauch in Deutschland 34 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen auf die Beheizung von Gebäuden und die Warmwasserbereitung.

Energieverbrauch eines Hauses

Quelle: AG Energiebilanzen

Wärmemarkt Deutschland (Anlagentechnik)

12 % effizient

A

Brennwertgeräte

71 % unzureichend effizient C

D

17 % effizient und erneuerbar A+

A++

WP, Holzkessel, Solarthermie Standardkessel, NT-Kessel

Bestand: ca. 20,5 Mio Wärmeerzeuger

Ca. 71 % des Anlagenbestandes in DE (ca. 14,5 Mio. Geräte) ist

unzureichend effizient

Quelle: BDH 2013

die Sanierungsquote von derzeit 3% muss deutlich erhöht werden, um die die Klimaziele zu realisieren

Anforderungen bis 2020 Steigerung der Effizienz, Reduzierung der Emissionen und Senkung der Energie - Kosten für den Kunden Das Europäische Ziel 20-20-20 Systemansicht

BRD: Ausbau der KWK-Stromerzeugung von 96 TWh auf 110 TWh bis 2020

Dezentrale Wärme- und Stromerzeugung vermeidet Kraftwerksund Übertragungsverluste.

Anforderungen an Primärenergieverbrauch Für Gebäude EnEV EEWG

Anforderungen für Gebäudeeffizienz: EPBD und EnEV Nahezu Null Primär-Energie Bedarf ab 2019/2021

Primärenergiebedarf (kWh/m²a)

300

2.WSVO

250

3.WSVO

200

EnEV 2002

Solar-Haus

EnEV 2002/2007

150

EnEV 2009/2014

100 EnEV 2016

Niedrigenergiehaus

50

3-Liter-Haus

0

?

Null- Energie-Haus

NZEB 2019/ 2021

-50 1980

1985 Stand der Technik

1990

1995

2000

2005

Jahr

Baupraxis gesetzliche Anforderungen

Der zukünftige Neubau soll fast keine Primärenergie mehr benötigen

2010

2015

2020

Fazit Energiepolitik

+++

Energie ist zu teuer, um sie zu verschwenden!

+++

Energie ist zu kostbar, um nicht darauf acht zu geben!

+++

Energie ist zu endlich, um ineffizient genutzt zu werden! Nutzen Sie unsere Ressourcen effektiv!

Technik - Lösungen

Lösungsmöglichkeiten

Sanierung im Gebäudebestand und im Neubau mit nachhaltige Energieanwendung

Solarthermie

Photovoltaik Strom

Wärme Luft/Wasser Wärmepumpe

Wärme Mini- und Mikro-BHKW

Wärme + Strom Wärme

PelletHeizkessel

Wärme + Frischluft

Lüftung und Wärmerückgewinnung

Wärme

SW und WW Wärmepumpe

Brennwertkessel Gas-Wärmepumpe

Primärenergiebedarf (kWh/m²a)

EnEV – Minimalanforderungen Neubau* max. ca. 67 kWh/m2a

EnEV 2014

max. ca. 49 kWh/m2a

EnEV 2016

66,4 fp=1,1

54,8 fp=1,1

48,6

54,3

Fp=1,1

2014 fp=2,4

23,7 fp=0,2

Gas-BW + solare TWE

Gas-WP Umwelt-Wärmequelle Solar

Mikro- KWK Otto-Motor

*) Quelle: ITG Dresden Neubaukompass - Auswirkungen der EnEV 2014/2016

In Zukunft gewinnen strombasierte Heizgeräte an Wettbewerbsfähigkeit; Effizienzsteigerung seit 2013 um mehr als 30 %

PelletKessel

Luft/Wasser Wärmepumpe

40,7 2016 fp=1,8

EnEV 2016 – Erdgaslösungen im Neubau*

Primärenergiebedarf (kWh/m²a)

66 kWh/m2a

max. ca. 49 kWh/m2a

Gas-BW + solare TWE

Mikro- KWK Otto-Motor

Gas-BW + solare TWE + WRG

Gas-BW + WRG + Verbesserung Wärmeschutzes - 15%

EnEV 2016

Gas-WP (Solar) + Verzicht auf Zirkulation

*) Quelle: ITG Dresden Neubaukompass - Auswirkungen der EnEV 2014/2016 (Ausnahme Gas-BW + Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes)

durch zusätzliche bauliche und/oder anlagentechnische Maßnahmen erfüllen viele Erdgaslösungen die EnEV 2016

Dezentrale Energieversorgung zur Reduzierung des Primärenergieverbrauchs Hohe Energieverluste bei getrennter Erzeugung von Strom und Wärme Verluste > 40%

Hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Energie durch ecopower Verluste < 10%

KWK Technologien

Otto-Motor (interne Verbrennung) Diesel-Motor (interne Verbrennung) Stirling-Motor (externe Verbrennung) Brennstoffzelle

Infoveranstaltung ecopower 01.10..2010 Kassel

Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung

65%

25% Gesamte nutzbare Energie: 90%

Funktionsweise Mini-Mikro KWK Abgasführung Ein Gas Verbrennungsmotor treibt einen Generator an.

Gas

Der Generator produziert Strom, welcher ins Netz eingespeist oder vor Ort genutzt wird.

Abgaswärmetauscher

Die hierbei entstehende Abwärme versorgt über einen Wärmetauscher das Heizsystem und die Warmwasserbereitung.

Motor

Plattenwärmetauscher Generator Leistungselektronik

Wärmebedarf und Abwärmenutzung

Jahresdauerlinie Wärmebedarf Haushalt

Wärmebedarf eines Haushaltes

Brauchwasser

Wärmebedarf und Abwärmenutzung

Dezentrale Stromerzeugung mit Mini-BHKW

Spitzenheizgerät

Wärmeangebot des modulierenden wärmegeführten BHKW-Moduls

Wärmebedarf eines Haushaltes

Brauchwasser

Laufzeiten bei wärmegeführter Betriebsweise – für Beispiel 6 kWh Leistung Qth.

6

4

bei 1 kWel.

5

Stirlingmotor (6 kWth.) Ottomotor (2,5 kWth.) Brennstoffzelle mit größter Leistung (1,5 kWth.)

3

Brennstoffzelle mit kleinster Leistung (0,75 kWth.)

2

bei 1 kWel.

1

bei 0,8 kWel. bei 0,4 kWel.

0 1h

2,4 h

4h

8h

Zeit

Kraft-Wärme-Kopplung Einsatzgebiete

Ecopoer 20.0 Ecopower 4.7 Kaskade Ecopower 4.7

KWK System

Ecopower 3.0 Mikro KWK 1.0

system

BZ

Einsatz

ecoPOWER 20.0 Anwendungen

Altenheime Schulen Hotels

Fitnesscenter Schwimmbäder

Gewerbe

mini-Kraft-Wärme-Kopplung ecoPOWER 3.0-4.7 Installation: Übersicht Anschlüsse

mini-Kraft-Wärme-Kopplung ecoPOWER 3.0-4.7 Installation: Elektrische Einbindung

mini-Kraft-Wärme-Kopplung ecoPOWER 3.0-4.7 Installation: Luft-Abgasführung

Gemeinsame Abgasführung mit Spitzenlastheizgerät möglich

Beispiele PEMFC für Einsatz im EFH

Quelle: SenerTec

Quelle: Elcore

HTPEM Quelle: viessmann

Beispiele SOFC für Einsatz im EFH Bosch

SOLIDpower

Vaillant

Hexis Sulzer

Ceramic Fuel Cells

Hydraulik

Funktion Strom- und Wärmelieferung

Funktion im Einfamilienhaus

Strombedarf < 3kW

Funktion im Einfamilienhaus

Strombedarf > 3kW

Wirtschaftlichkeit Sparen, Effizienz und Umwelt als Treiber innovativer Technologien

Faktoren für einen Wirtschaftlichen Betrieb von KWK Anlagen

• niedriger Gaspreis

++

• hoher Wärmebedarf im Gebäude

++

• großer Anteil an der Eigenstromversorgung

++

• Strompreis

++

hoch

• Fördermaßnahmen als Anschubfinanzierung

+

• Erreichung vorgegebener Energie Standards ++

Wirtschaftlichkeit der KWK bei Stromverkauf bzw. Eigennutzung nach KWKG 2016 Stromverkauf

Eigennutzung

KWK – Bonus 8,00 Cent /kWh (für 60.000 Vbh)

KWK – Bonus 4,00 Cent /kWh (für 60.000 Vbh)

Verm. Netzkosten 0,6-1,5 Cent /kWh (1,0)

Verm. Netzkosten entfällt

Baseload Preis EEX 3,76 Cent /kWh (4. Quartal 2016)

Baseload Preis EEX entfällt (4. Quartal 2016)

Summe: 12,76 Cent /kWh ≈ 8,6 Cent/kWh

Summe: 4,00 Cent /kWh Gas- u. Wartungskosten

Erlös ≈ 3,2 Cent/kWh

≈ 8,6 Cent/kWh Kosten ≈ - 4,6 Cent/kWh

entfallene Kosten durch Eigenstromerzeugung Erlös ≈ 3,2 Cent/kWh

Gesamtbilanz

≈ 29,0 Cent/kWh

Ersparnis ≈ 24,4 Cent/kWh

Fazit:  Stromeigennutzung besser als Stromverkauf  Lange Laufzeiten der KWK-Anlage sind notwendig, damit der erzeugte Strom selbst genutzt werden kann!!!

Wirtschaftlichkeitsberechnung detailiert mit planSOFT

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Vaillant planSOFT – KWK-Plan

Darstellung der Einspeisevergütungen, Erlöse, Abdeckungsgrade,….

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Grundlagen für Verkauf von Strom und Wärme

• nov. KWK Gesetz 2016 • Energie – und Stromsteuergesetz • EEG • VDI 2077 • Heizkostenverordnung • EWG

Nutzungsmodell des KWK-Stromes im Einfamilienhaus

- Nutzung zur Eigenstromversorgung - Überschuss-Strom wird mit einem Bonus von 8,0 Ct/kWh eingespeist

- Bonus von 4,0 Ct/kWh Strom auf den eigen genutzten Strom

- Energiesteuerbefreiung für den Brennstoff - Stromsteuerbefreiung für eigen genutzten Strom

- EEG Umlage befreit bis 10T kWh/a bei Anlagen bis 10 kW el.

Nutzungsmodell des KWK-Stromes im Mehrfamilienhaus

Gesetze / Förderungen

KWKG 2016 Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz Vergütung für KWK Anlagen bis 50 Kwel. - 8,0 Cent/kWh für den in das allgemeine Stromnetz ausgespeisten KWK-Strom - 4,0 Cent/kWh für den im Objekt selbst verbrauchten KWK-Strom

-

Pauschalierte Einmalzahlung für fabrikneue KWK-Anlagen bis 2 kWel 4,0 Cent/kWh für 60.000 VBH (= 2.400,- € bei einer 1 kWel-Anlage)

 Förderdauer - Fabrikneue KWK Anlagen 60.000 VBh - Modernisierte KWK-Anlagen 15.000 VBH bei Invest > 25% 30.000 VBH bei Invest > 50% - Nachgerüstete KWK Anlagen 10.000 VBH bei Invest > 19% 15.000 VBH bei Invest > 25% 30.000 VBH bei Invest > 50%

≤ 50% der Neukosten der Neukosten ≤ 25% der Neukosten ≤ 50% der Neukosten der Neukosten

Für den KWK-Strom muss der Stromnetzbetreiber den "üblichen Preis" sowie den Zuschlag zahlen, wobei als üblicher Preis für KWK-Anlagen mit bis zu 2 MW der durchschnittliche Preis für Grundlaststrom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweiligen Vorquartal gilt. Der Zuschlag ist auch für selbstgenutzten KWK-Strom zu zahlen.

BAFA Mini-KWK Impulsprogramm Was wird gefördert? Gefördert wird die Neuerrichtung von KWK-Anlagen im Leistungsbereich bis einschließlich 20 kW el. in Bauten, für die vor dem 1. Januar 2009 der Bauantrag gestellt oder eine Bauanzeige erstattet wurde. Art und Höhe der Förderung: - Basisförderung: (für Anlagen mit Wärmespeichern mit einem Speichervolumen von mind. 60 Liter Wasser Speichervolumen pro 1 kW thermischer Leistung) für den Leistungsbereich ≤ 1 kW(el) Zuschuss von 1.900,- € für den Leistungsbereich > 1 kW(el) ≤ 4 kW(el) zusätzlicher Zuschuss von 300,- € je weiterer installierter kW(el) für den Leistungsbereich > 4 kW(el) ≤ 10 kW(el) zusätzlicher Zuschuss von 100,- € je weiterer installierter kW(el) für den Leistungsbereich > 10 kW(el) ≤ 20 kW(el) zusätzlicher Zuschuss von 10,- € je weiterer installierter kW(el) Bei Vorhandenseins eines Wärmespeichers, der die Mindestkriterien erfüllt, jedoch älter als 10 Jahre ist, verringert sich der Anspruch auf die gesamte Fördersumme um 10 %

BAFA Mini-KWK Impulsprogramm - Bonusförderung "Wärmeeffizienz„ möglicher zusätzlicher Zuschuss von 25 % zur Basisförderung Anforderung: Vorhandensein eines serienmäßigen oder nachgerüsteten (zweiten) Abgaswärmetauschers zur Brennwertnutzung Durchführung eines hydraulischen Abgleichs für das Heizungssystem erforderlich, auch wenn der bestehende Kessel verbleibt und die KWK-Anlage zusätzlich installiert wird. - Bonusförderung "Stromeffizienz" zusätzlicher Zuschuss von 60 % zur Basisförderung für Anlagen ≤ 1 kW(el) geforderter elektrischer Wirkungsgrad > 31 % für Anlagen > 1 kW(el) ≤ 4 kW(el) geforderter elektrischer Wirkungsgrad > 31 % für Anlagen > 4 kW(el) ≤ 10 kW(el) geforderter elektrischer Wirkungsgrad > 33 % für Anlagen von > 10 kW(el) bis ≤ 20 kW(el) geforderter elektrischer Wirkungsgrad > 35 %

.

Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Frankfurter Straße 29 – 35 65760 Eschborn Telefon: 0 61 96/90 87 98 Internet: http://www.bafa.de E-Mail: [email protected]

Zuwendungen können nur dann bewilligt werden, wenn mit dem Vorhaben zum Zeitpunkt der Bewilligung noch nicht begonnen worden ist.

Fünf gute Gründe für eine Mini-Mikro KWK Reduziert die Kosten für Energie

Produziert nicht nur Wärme, sondern auch Strom

Zukunftsfähige Technik

Schont die Umwelt

Erfüllung der ENEV u. EEWG

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thank you for your attention Referent Hartmut Meißner Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e. V. BDH www.bdh-koeln.de