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Technologie und Wirtschaftlichkeit von Mikro-BHKW 10. Hessischer Energieberatertag Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden Forschung und Anwendung GmbH

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Technologie und Wirtschaftlichkeit von

Mikro-BHKW

10. Hessischer Energieberatertag

Prof. Dr.-Ing. Bert OschatzInstitut für Technische Gebäudeausrüstung DresdenForschung und Anwendung GmbH

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Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz, ITG Dresden Technologie und Wirtschaftlichkeit von Mikro-BHKW Frankfurt, 14.11.2013

INHALT

Technologie

Kostenaspekte beim Einsatz von Mikro-KWK-Systemen

– Einflussfaktoren• Energiepreise• Thermischer und elektrischer Nutzungsgrad• Eigenstromnutzung

Energiekosteneinsparung durch Mikro-KWK

Umweltaspekte Primärenergiebedarf CO2-Emissionen

Normative Aspekte: EnEV Bewertung

Fazit2

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Nano-/Mikro-/Mini-/Groß-BHKW –Klassifizierung nicht eindeutig

3

Bild: Vaillant

Bild: SenerTec

Bild: Viessmann

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Übliche Klassifizierung von KWK-Anlagen

Keine einheitliche Definition der Begrifflichkeiten mit festen Leistungsgrenzen

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Elektrische Leistung Einsatzgebiet Vorwiegende Technologie

Mikro-KWK-Anlagen bis etwa 2 kWel Ein-/ZweifamilienhäuserStirling-Motor, Gas-Verbrennungsmotor

Mini-KWK-Anlagen bis etwa 30 kWelMehrfamilienhäuser, Gewerbebetriebe

Otto-/Dieselmotor

KWK-Anlagen > 30 kWelindustrieller Bereich, größere Wohngebäudekomplexe

Otto-/Dieselmotor, Gasturbinen, Dampfturbinen

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Mikro-KWK im Sinne DIN V 18599-9:2011

Bild: Vaillant

Bild: Viessmann

Bild: Remeha

Bild: Vaillant

Stirling-, Gasexpansions- oder Verbrennungsmotor mit 2 kW bis 20 kW thermischer Leistung

Einsatzbereich: Wohnbau – Ein-/Zwei- und Mehrfamilienhäuser

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Marktwachstumsprognose für Brennstoffzellen-Heizgeräte aus dem Jahr 2001

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Herstelleranteil

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2013: Brennstoffzellen auf dem Weg zur Marktreife

Dynamische Entwicklung

Erste Geräte marktverfügbar

Absatzzahlen noch überschaubar

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Brennstoffzellen auf dem Weg zur Marktreife SOFC PEM-FC

Hersteller CFCBlueGen

ViessmannGalileo 1000 N Vaillant Elcore

Elcore 2400

Baxi InnotechGAMMA PREMIO

ViessmannVitovalor

300-PElektrische Leistung* 0,5–1,5 kW 1,0 kW 1,0 kW 0,3 kW 1,0 kW 0,75 kW

Thermische Leistung 0,6 kW 1,8 kW 2,0 kW 0,6 kW 1,9 kW 1,0 kW

Elektrischer Wirkungsgrad* 60% 30 – 35% 35% 35% 34% 37%

Statusmarkt-

verfügbarLabor-/Feldtest

Labor-/ Feldtest

Markteinführung 2013 (geplant)

Labor-/Feldtest

Feldtest Marktein-

führung 2014 Bilder: CFC, Vaillant, Elcore, IBZ

* BOL-Angaben

8

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Wirtschaftlichkeitsberechnung nach VDI 2067„Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen,

Grundlagen und Kostenberechnung“

Jahresgesamt-kosten in €/a

Kapitalgebundene Kosten in €/a

Verbrauchsgebundene Kosten in €/a

Betriebsgebundene und sonstige Kosten

in €/a

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VDI 2067: Kapitalgebundene Kosten

10

0K

0K,N A100faAA Tq1

1qa

Investition für betriebstechnische Anlagenteile und zugehörige Bauteile

Umrechnung in jährliche Kosten im Betrachtungszeitraum mittels Annuitätsmethode:

AN,K jährliche kapitalgebundene Kostena Annuitätsfaktorq ZinsfaktorT Betrachtungszeitraum in JahrenA0 InvestitionsbetragfK Faktor für Instandsetzung in %

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VDI 2067: Kapitalgebundene Kosten

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rechn. Nutzungsdauer Aufwand für Instandsetzungnach VDI 2067 Blatt 1 nach VDI 2067 Blatt 1

TN [a] fK [%]Wärmeerzeuger + Regelung

Gas

Brennwertgerät 18 1,5Niedertemperaturkessel 20 2Brennwert-Kombigerät 18 2Mikro-KWK (Gesamtsystem) * 18 3,0

ÖlBrennwertgerät 18 1,5Niedertemperaturkessel 20 2

Fernwärme Fernwärme-Hausstation 20 2

StromSpeicherheizung 25 1Wärmepumpe 20 3

PelletsPelletkessel 20 2autom. Beschickung Pelletkessel 25 1,5

TrinkwassererwärmungWarmwasserspeicher 25 1Solaranlage 20 0,5Elektro-Durchlauferhitzer 15 1

Heizflächen/Leitungssystem 30 1Leitungssystem Warmwasser 25 2Hausanschluss 50 1Heizöllagerung/Pelletlagerung 30 1sonstige Baukosten 50 1Gas-/Öl-/Elektroinstallation 50 1Demontage 50 0

* Werte angenommen, da Mikro-KWK in VDI 2067 nicht enthalten

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VDI 2067: Verbrauchsgebundene Kosten

Energiekosten, abhängig vom – Energiebedarf des Gebäudes – Arbeitskosten des Energieträgers

Grundkosten für leitungsgebundene Energieträger

Kosten für Hilfsenergie

Zinskosten gelagerter Brennstoffe

Gegengerechnet werden die Einnahmen bei Mikro-KWK– Vergütung für erzeugten Strom– Rückvergütung Energiesteuer– Eingesparte Strombezugskosten

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VDI 2067: Betriebsgebundene, sonstige Kosten

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Wartungskosten– Nach VDI 2067 in Abhängigkeit von

Investitionskosten und Wartungsfaktor der einzelnen Anlagenteile

Schornsteinfegerkosten

Versicherungen

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Kostenaspekte von Mikro-KWK

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Neubau GebäudebestandInvestitions-kosten

relativ hochWettbewerbssysteme z.T. preiswert er (Wärmepumpen)

relativ hoch, aber im Vergleich mit Wettbewerbssystemen akzeptabel

Energiekosten-einsparung

vergleichsweise geringkürzere Laufzeit, geringere Stromerzeugung

Vergleichsweise hochLange Laufzeiten, hohe Stromerzeugung

Betriebskosten relativ hoch relativ hoch

Bevorzugter Einsatz-bereich

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen in Bestandsgebäuden

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Einfamilienhaus freistehendKenngrößen EFH Bestand,

unsaniert*)

Thermische Hülle Keller außerhalb

Gebäudenutzfläche AN 209 m²

spezifischer Jahresheizwärmebedarf qh

123 kWh/m²a

spezifischer Jahreswärmebedarf TWE qTWE

12,5 kWh/m²a

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Anlagenvarianten

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Ausgangszustand: Gas-NT-Kessel, mindestens 20 Jahre alt Anlage nicht hydraulisch abgeglichen, überdimensioniert

Sanierungsvarianten:

Gas-BW-Kessel mit indirekt beheiztem WW-Speicher Gas-BW-Kessel mit solarer TWE Gas-BW-Kessel mit solarer TWE/Heizungsunterstützung Luft/Wasser-WP, elektrisch mit indirekt beheiztem WW-Speicher Sole/Wasser-WP, elektrisch mit indirekt beheiztem WW-Speicher Mikro-KWK (Stirling, 1,0 kWel , 7,5 kWth +Booster)

Vorhandene Heizflächen 70/55°C bleiben, außer bei WP 55/45°CAustausch Erzeuger + Leitungsdämmung + hydr. Abgleich + neuer WW-Speicher + neue Umwälzpumpe Bilder: Viessmann Werke,

DSE GmbH, Buderus

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Standardvariante

17

608991

1.289

2.1252.685

2.045

3.3162.374

2.2122.043

2.1781.689

1.711

108

7394

128

200 310

209100%

89%96%

101%

131%137%

116%

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

Gas-NT,Ausgangszustand

Gas-BW-Gerät Gas-BW + sol.TWE

Gas-BW + sol.TWE/HeizU

Luft/Wasser-WP Sole/Wasser-WP Mikro-KWKStirling, 80/11

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen in Bestandsgebäuden-EFH Bestand

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten

Zahlenangaben in % :Kostenindizes bezogen auf

Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Energiepreis

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Einfluss der Energiepreise auf die Jahresgesamtkosten der Systeme

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Energiepreis

19

Aktuelle Energiepreise

Parametervariation Erdgaspreis WP-Preis

mittlerer Energiepreis über 20 Jahre ct/kWh ct/kWhbei einer Preissteigerung von 3% p.a. 7,52 21,5

mittlerer Energiepreis über 20 Jahrebei einer Preissteigerung von 5% p.a. 9,26 26,5

EFH Bestand Feste Kosten Arbeitspreis€/a €/kWh

Erdgas 175 0,056Strom, Normaltarif - 0,220Strom, WP-Tarif 80 0,160

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Energiepreis

20

100%89%

96%101%

131%137%

116%

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a.

Gas-NT Gas-BW-Gerät Gas-BW + sol. TWE Gas-BW + sol.TWE/HeizU

Luft/Wasser-WP Sole/Wasser-WP Mikro-KWK Stirling,60%

Eigenstromnutzung

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen im EFH BestandEinflussparameter: Energiepreis

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten

Zahlenangaben in % :Kostenindizes bezogen auf

Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

100%89%

113%

96%

118%

101%

122%131%

153%

137%

154%

116%

139%

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a.

Gas-NT Gas-BW-Gerät Gas-BW + sol. TWE Gas-BW + sol.TWE/HeizU

Luft/Wasser-WP Sole/Wasser-WP Mikro-KWK Stirling,60%

Eigenstromnutzung

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen im EFH BestandEinflussparameter: Energiepreis

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten

Zahlenangaben in % :Kostenindizes bezogen auf

Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

100%89%

113%

134%

96%

118%

138%

101%

122%

140%131%

153%

173%

137%

154%

169%

116%

139%

160%

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a. aktuell 3% p.a. 5% p.a.

Gas-NT Gas-BW-Gerät Gas-BW + sol. TWE Gas-BW + sol.TWE/HeizU

Luft/Wasser-WP Sole/Wasser-WP Mikro-KWK Stirling,60%

Eigenstromnutzung

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen im EFH BestandEinflussparameter: Energiepreis

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten

Zahlenangaben in % :Kostenindizes bezogen auf

Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Nutzungsgrad von Mikro-KWK

Annahme Eigenstromnutzung Leistung elektrisch / thermisch Mikro-KWK Stirling – 60% 1,0…1,4 7,3…7,7 Mikro-KWK Otto – 40% 0,96/1,04 2,5 / 2,7

21

Bilder: WhisperGen, De Dietrich Remeha, Vaillant

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Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz, ITG Dresden Technologie und Wirtschaftlichkeit von Mikro-BHKW Frankfurt, 14.11.2013

Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Nutzungsgrad von Mikro-KWK

22

2.045 2.045 2.045 2.045 2.074 2.074

3.316

1.711 1.9171.513 1.378

1.582 1.406

108

209209

209209

216216100%

116%122%

110%106%

113%108%

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

Gas-NT,Ausgangszustand

Mikro-KWK Stirling80/11

Mikro-KWK Stirling78/9

Mikro-KWK Stirling82/13

Mikro-KWK Stirling80/15

Mikro-KWK Otto60/23

Mikro-KWK Otto65/25

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen im EFH Bestand Einflussparameter: Nutzungsgrad ηel und ηth

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten

Zahlenangaben in % :Kostenindizes bezogen auf

Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

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Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Anteil der Eigenstromnutzung

Einfluss der Eigenstromnutzung auf die Vergütung des erzeugten Stroms und damit auf die Jahresgesamtkosten der Mikro-KWK-Variante

23

Berücksichtigt wird:

Mikro-KWK Stirling 80/11

Anteil der Eigenstromnutzung

• 30%

• 40%

• 50%

• 60%

• 70% Anteil KWK-Strom (Eigenstromnutzung)

Stromeinspeisung in das öffentliche Netz

100%

Bild: Viessmann

Bild: E.ON

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Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz, ITG Dresden Technologie und Wirtschaftlichkeit von Mikro-BHKW Frankfurt, 14.11.2013

Vollkostenvergleich von Heizsystemen Parametervariation: Anteil der Eigenstromnutzung

24

2.045 2.045 2.045 2.045 2.045

3.316

1.929 1.856 1.784 1.711 1.638

108

209 209 209 209 209100%

122% 120% 118% 116% 114%

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

Gas-NT,Ausgangszustand

Mikro-KWK Stirling,30%

Eigenstromnutzung

Mikro-KWK Stirling,40%

Eigenstromnutzung

Mikro-KWK Stirling,50%

Eigenstromnutzung

Mikro-KWK Stirling,60%

Eigenstromnutzung

Mikro-KWK Stirling,70%

Eigenstromnutzung

Jahr

esge

sam

tkos

ten

in €

/a

System

Vollkostenvergleich von Heizsystemen im EFH BestandEinflussparameter: Anteil der Eigenstromnutzung bei Mikro-KWK

Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene KostenZahlenangaben in % :

Kostenindizes bezogen auf Jahresgesamtkosten Gas-NT-Gerät

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Energiekosteneinsparung durch Mikro-KWKim Bestands-EFH

25Quelle: Berechnung der Energiekosteneinsparungen beim Einsatz eines Mikro-KWK, ITG Dresden für Erdgaskampagne, Mai 2011

IST-Zustand:Gas-NT-Kessel

Sanierung: Gas-BW-Kessel

Sanierung: Mikro-KWK

Jahresenergiebedarf-Wärme kWhHi/a 41.503 33.472 41.103Jahresenergiekosten-Wärme €/a 2.958 2.385 2.929Grundpreis Gas €/a 150 150 150Jahresenergiekosten-Wärme €/a 3.108 2.535 3.079Rückerstattung Energiesteuer €/a - - -229Haushaltsstrombedarf kWh/a 4.000 4.000 3.600Stromerzeugung kWh/a - - 4.567

eingespeiste Strommenge (40%) kWh/a - - 1.827

selbstgenutzter Strom (60%) kWh/a - - 2.740Einspeisevergütung €/a - - -140

Förderung selbstgenutzter Strom €/a - - -82

verbleibender Strombedarf kWh/a 4.000 4.000 860Grundpreis Strom €/a 80 80 80Stromkosten €/a 972 972 272

Energiekosten im 1. Jahr €/a 4.080 3.507 2.900

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Energiekosteneinsparung durch Mikro-KWK

26

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UmweltaspektePrimärenergiebedarf

27

Jahres-Primärenergiebedarf QP beinhaltet die Energiemenge, die für Heizung, WW-Bereitung, Lüftung und Kühlung unter Einbeziehung der vorgelagerten Prozesskette außerhalb des Gebäudes aufgewendet werden muss.

Gewinnung Umwandlung Transport

Primärenergiefaktor fP

GesamterPrimärenergiefaktor

1,13,01,5

ErneuerbarerPrimärenergiefaktor

0,00,41

Nicht erneuerbarerPrimärenergiefaktor

1,12,60,5

= +ErdgasStromBiogas

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UmweltaspektePrimärenergiebedarf

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UmweltaspektePrimärenergiebedarf

29

221,9208,0

194,0210,6

196,8 195,7 200,7

161,4

181,7167,8

153,7

225,6 220,6

248,0

160,5

121,2

40,2 40,2 40,2 40,2 40,2 40,2 40,2 40,2

0,0 0,0 0,0

-55,3-63,9

-92,5

0,0 0,0

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

Gas-BW Gas-BW+solareTWE

Gas-BW+sol.TWE/HeizU

Gas-Mikro-KWK, 80/11

Gas-Mikro-KWK, 82/13

Gas-Mikro-KWK, 60/23

Luft/Wasser-WP

Sole/Wasser-WP

Prim

ären

ergi

ebed

arf i

n kW

h/m

²a

System

Nicht erneuerbarer Primärenergiebedarf im EFH BestandHeizung/Warmwasserbereitung + Haushaltsstrom

Gesamt Heizung/TWE incl. Hilfsenergie Haushaltsstrom Gutschrift für erzeugten Strom

Annahme Haushaltsstrom: 3.200 kWh/a

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UmweltaspekteCO2-Emissionen

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EnergieträgerKohlendioxidemissionsfaktoren

[kg CO2/kWh](GEMIS-Version 4.6)

Strom 0,573

Erdgas 0,226

Bioerdgas, 20% Biogas 0,195

Bioerdgas, 100% Biogas 0,073

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UmweltaspekteCO2-Emissionen

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UmweltaspekteCO2-Emissionen

32

9.6969.100

8.4939.029

8.411 8.276

9.256

7.4427.841

7.2456.638

9.723 9.505

10.686

7.401

5.587

1.855 1.855 1.855 1.855 1.855 1.855 1.855 1.855

0 0 0

-2.549-2.949

-4.264

0 0

-6.000

-4.000

-2.000

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

Gas-BW Gas-BW+solareTWE

Gas-BW+sol.TWE/HeizU

Gas-Mikro-KWK, 80/11

Gas-Mikro-KWK, 82/13

Gas-Mikro-KWK, 60/23

Luft/Wasser-WP

Sole/Wasser-WP

CO

2-Em

issi

onen

in k

g C

O2/a

System

CO2-Emissionen im EFH BestandHeizung/Warmwasserbereitung + Haushaltsstrom

Gesamt Heizung/TWE incl. Hilfsenergie Haushaltsstrom Gutschrift für erzeugten Strom

Annahme Haushaltsstrom: 3.200 kWh/a

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EnEV-Bewertung von BHKW-Nahwärmesystemen mit Primärenergiefaktoren Standardwerte nach DIN V 18599-1:2007-02

Standardwerte für Nah-/Fernwärme aus KWK in DIN V 18599:2011 und EnEV 2014 unverändert – Berechnung konkreter fp-Werte modifiziert

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Anrechenbarkeit von Biogas/Bioöl in EnEV 2014

Keine Veränderung bei Anrechenbarkeit von flüssiger oder gasförmiger Biomasse

Primärenergiefaktor 0,5 für Bioöl/Biogas nur, wenn flüssige oder gasförmige Biomasse im unmittelbaren räumlichen Zusammenhang mit dem Gebäude erzeugt wird

Anrechnung von Bioöl/Biogas bei Einsatz in Nah-/Fernwärme

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Bewertung von BHKW-Nahwärmesystemen mit Primärenergiefaktoren

Berechnung eines konkreten Versorgungsnetzes

Primärenergiefaktor von Nah-/Fernwärmenetzen abhängig vom Primärenergiefaktor des verdrängten Stromes

Unterschiedliche Ansätze nach EnEV 2009, AGFW FW 309, DIN V 18599:2011-12 und EnEV 2014

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Aktuelle Auslegung zur EnEV 2009

§ ???

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Aktuelle Auslegung zur EnEV 2009

Aus Gründen der Gleichbehandlung von großen und kleinen KWK-Anlagen ist der gleiche Ansatz zur Bewertung von BHKW im/am

Gebäude zu verwenden fP,Verdrängungsstrom = 3,0

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Primärenergiefaktoren Strom

PrimärenergiefaktorStrommix

Primärenergiefaktor Verdrängungsstrommix

EnEV 2009 2,6 2,6AGFW FW 309 2,6 3,0EnEV 2009 nach Auslegung 2,6 3,0DIN V 18599:2011 2,4 2,8EnEV 2014: ab 01. Januar 2016 1,8 2,8

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Anteil der regenerativen Energieträger am Stromverbrauch in Deutschland

Beitrag der erneuerbaren Energien zur Strombereitstellung in Deutschland

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

[GW

h]

Wasserkraft Windenergie

Biomasse * Photovoltaik

* Feste und flüssige Biomasse, Biogas, Klär- und Deponiegas, biogener Anteil des Abfalls; 1 GWh = 1 Mio. kWh;Aufgrund geringer Strommengen ist die Tiefengeothermie nicht dargestellt; StromEinspG: Stromeinspeisungsgesetz; BauGB: Baugesetzbuch; EEG: Erneuerbare-Energien-Gesetz;

Quelle: BMU - E I 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Hintergrundbild: BMU / Christoph Edelhoff; Stand: Februar 2013; Angaben vorläufig

EEG:April 2000

EEG:August 2004

StromEinspG: Januar 1991 - März 2000

EEG: Januar 2009

Novelle BauGB:November 1997

EEG:Januar 2012

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Verfahren A „Bilanzierung von Brennstoff und Strom“Die Stromproduktion der KWK-Anlage wird bei der Anlagenbewertung nach DIN V 18599-1 berücksichtigt (Gutschrift) . Außerdem wird der Endenergiebedarf des Brennstoffs für die KWK-Anlage und den Spitzenlast-Wärmeerzeuger an den Teil 1 übergeben.

Ergebnisse: - KWK-Netto-Stromproduktion Qf,prod,CHP,a

- brennwertbezogener Endenergiebedarf des KWK-Prozesses Qf,CHP,a

- brennwertbezogener Endenergiebedarf des Spitzenlastwärmeerzeugers Qf,HP,a

Verfahren B „Bilanzierung des Primärenergiefaktors für Wärme“ – EnEV 2014Alternativ darf die von der KWK-Anlage gelieferte Wärme bilanziert werden, in diesem Fall wird ein zugehöriger Primärenergiefaktor ermittelt.

Ergebnisse: - bereitzustellende Endenergie Wärme Qf,a

- Primärenergiefaktor dieser Wärme fP

Berechnung KWK nach DIN V 18599-9: 2011

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Auswirkungen der Änderung von PEFStromam Beispiel eines konkreten Nahwärmenetzes

Nahwärmenetz für ca. 50 Wohngebäude, fast ausschließlich EFH Leitungslänge Nahwärmenetz gesamt : 1.400 m Gesamte Gebäudeheizlast: 430 kW Gesamte Gebäudenutzfläche: 15.150 m²

Wärmeerzeugung BHKW (αGBHKW=61%, Leistung: thermisch 100 kW, elektrisch 49,5 kW) Gas-Brennwertkessel als Spitzen- und Ersatzwärmerzeuger

(αGBW=39%, 600 kW Nennleistung) Einsatz von Erdgas-Biogas-Gemisch mit 35% Biogasanteil

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Auswirkungen der Änderung von PEFStromam Beispiel eines konkreten Nahwärmenetzes

Primärenergiefaktor des Nahwärmenetzes nach EnEV 2009 ursprünglich fp=0,59

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Auswirkungen der Änderung des PEFStromauf den Primärenergiefaktor des Nahwärmenetzes

43

0,59

0,43 0,430,50 0,49

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

EnEV 2009 AGFW EnEV 2009 nachAuslegung

DIN V18599:2011-12

EnEV 2014 ab01.Januar 2016

PEF Strom 2,6 2,6 2,6 2,4 1,8

PEF Verdrängung 2,6 3,0 3,0 2,8 2,8

Primärenergiefaktor des Nahwärmenetzes stark von der Bewertung des KWK-Stroms

(primärenergetischer Gutschrift) abhängig

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Primärenergiefaktor einer Brennstoffzelle mit Spitzenlast-Brennwertkessel in Abhängigkeit von Deckungsanteil BZ und

Primärenergiefaktor für KWK-Strom

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FAZIT Technologie und Wirtschaftlichkeit von Mikro-KWK

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Dynamische Entwicklung bei Stirling- und Otto-Motoren, Geräte markverfügbar

Brennstoffzellen-Heizgeräte in der Markteinführungsphase

Investitions- und Betriebskosten wie bei anderen Effizienztechnologien relativ hoch, dafür aber deutliche Energiekosteneinsparungen gegenüber alten Bestandskesseln

Wirtschaftlichkeit im Einzelfall von Randbedingungen abhängig Auslastung (Vollbenutzungsstunden) Vorteile im Bestand Anteil des selbst verbrauchten Stroms am insgesamt erzeugten Strom Vergütung des erzeugten Stroms und sonstige Förderungen Politik

Mikro-KWK trägt im Gebäudebestand zu deutlichen CO2- und Primärenergieeinsparungen bei Beitrag zur Erfüllung Klimaschutzziele der Bundesregierung