Option für Quartiere und zur Netzintegration erneuerbarer Energien

Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Berliner Energietage 2015: Beiträge dezentraler Energiesysteme
zum Klimaschutz – Perspektiven und Technologien
Achim Neuhäuser, Jan Correll
Berliner Energieagentur GmbH
Prof. Dr.-Ing. Lutz Dittmann
Beuth Hochschule Berlin
Berlin, 27. April 2015
Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Inhalt
1. Definition und Rahmenbedingungen
2. Energetische Ergebnisse,
Wirtschaftlichkeit und
Sensitivitätsanalyse
3. Schlussfolgerung und Empfehlungen
4. KWK als Flexibilitätsoption zur
Netzintegration EE (BET Aachen)
© Berliner Energieagentur GmbH
Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Inhalt
1. Definition und Rahmenbedingungen
2. Energetische Ergebnisse,
Wirtschaftlichkeit und
Sensitivitätsanalyse
3. Schlussfolgerung und Empfehlungen
4. KWK als Flexibilitätsoption zur
Netzintegration EE (BET Aachen)
Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Untersuchte Versorgungsfälle
1. Versorgung von BestandsWohngebäuden
2. Versorgung von Quartieren
Folie 4
Quelle: bing.com, Wikipedia
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Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Definition Objekt- und Quartierversorgung
Objekte
30 WE
Quartiere
BHKW 20 kW
1.
2.
3.
4.
Folie 5
60 WE
90 WE
BHKW 100 kW
120 WE
Bestand
Mix (Bestand/Neubau)
Neubau
Neubau mit Hotel und KWKK
(AKM* = 400 kWth)
* AKM: Absorptionskältemaschine
100 WE
150 WE
200 WE
BHKW 199 kWel
BHKW 280 kWel
BHKW 401 kWel
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Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Randbedingungen Objekt- und Quartiersversorgung
Umsetzung mit einem Energiedienstleister
Abführung 100 % EEG-Umlage
Wohnungsnutzerstromquote (WSQ) 75 % für Objektversorgung und 50 % für
Quartierversorgung
Beistellungsmodelle ohne Grundpreis – Einhaltung Bestandskosten
Wärmegutschriften gemäß Wärme-Erzeugungskosten eines Heizkessels
Untersuchung stromgeführte Betriebsweise bei gleicher Auslegung
betriebswirtschaftliche Bewertung mit folgenden wirtschaftlichen Parametern:
Interner Zinsfuß (vor Steuern)
→ Orientierung auf einen Wert zwischen 7,5 und 15 %/a
Amortisationszeit
→ Orientierung auf einen Wert zwischen 6 und 11 Jahren
Stromgestehungskosten sinken mit BHKW-Größe
Folie 6
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Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Inhalt
1. Definition und Rahmenbedingungen
2. Energetische Ergebnisse,
Wirtschaftlichkeit und
Sensitivitätsanalyse
3. Schlussfolgerung und Empfehlungen
4. KWK als Flexibilitätsoption zur
Netzintegration EE (BET Aachen)
Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Vollbenutzungsstunden & Vergleich wärme-/stromgeführt
Objektversorgung
Quartierversorgung Neubau
Vollbenutzungsstunden zwischen 4.000 h (20 kWel 30 WE)
und 7.600 h (200 kWel mit Kälte)
deutlich geringere Wärmeproduktion und Vollbenutzungsstunden bei stromgeführter
Betriebsweise bei gleicher Auslegung
Folie 8
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Wirtschaftliche / ökologische Ergebnisse Objektversorgung
Im Bereich der kleinen BHKW ist
eine umfangreiche
Stromeigennutzung
unumgänglich (Vergütung
Einspeisung 9 … 10,5 ct/kWh)
Unter den Rahmenbedingungen
nur bei optimaler Auslegung
Wirtschaftlichkeit möglich
Anhebung der KWKGFördersätze würde auch
Varianten mit geringeren VBH
wirtschaftlich interessant machen
Erhöhung der KWKG-Bonus um
mindestens 4 ct/kWh erforderlich
um geringere VBH zu
kompensieren
Folie 9
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Sensitivitätsanalyse Objektversorgung - 1
Vollständige Abgabe der
EEG-Umlage
Wirtschaftlichkeit schwer
erreichbar
Diskriminierungsfreie
Fördertatbestände
Gleichstellung von
Eigenerzeugung und
Mieterstrom würde
Wirtschaftlichkeit
verbessern
Folie 10
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Wirtschaftliche / ökologische Ergebnisse Quartierversorgung
200 kWel bei allen
Quartieren mit hoher
Rentabilität, da hohe VBh
(rd. 6.500 h)
280 kWel und 400 kWel
mit solider Rentabilität
KWKK deutlich weniger
wirtschaftlich
Stromgestehungskosten
(zw. 14 und 9,5 ct/kWh)
erfordern auch bei
größeren BHKW eine
(zumindest anteilige)
Eigennutzung des Stroms
(Vergütung Einspeisung
7 … 8,5 ct/kWh)
Folie 11
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Vergleich strom- mit wärmegeführter Betriebsweise
Wirtschaftliche
Umsetzbarkeit gegeben –
spezifischer Mehrerlös Storm
in etwa so hoch wie Einbuße
Wärmeerlös
30 – 32 % Wärmeanteil bei
stromgeführt (EEWärmeG
50 % - Anteil nicht erreicht)
Folie 12
Beispiel Quartier Neubau:
stromgeführt
wärmegeführt
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Inhalt
1. Definition und Rahmenbedingungen
2. Energetische Ergebnisse,
Wirtschaftlichkeit und
Sensitivitätsanalyse
3. Schlussfolgerung und Empfehlungen
4. KWK als Flexibilitätsoption zur
Netzintegration EE (BET Aachen)
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Schlussfolgerungen
1. CO2-Einsparungen von BHKW sind hoch
2. Wirtschaftlichkeit kleiner BHKW (hier 20 und 100 kWel) schwierig zu erreichen – nur unter
optimalen Bedingungen (z.B hohe VBh und hohe Stromquote) möglich.
3. Entwicklung von energetischen Quartiersversorgungen ist sinnvoll:
Einhaltung Bestandskosten oder sogar -reduktion möglich
4. Eine stromgeführte Betriebsweise wirtschaftlich adäquat möglich, keine nachweisbaren
ökonomischen Vorteile, aber ökologische Nachteile, erforderliche Wärmequote nach
EEWärmeG wird oft nicht erreicht.
5. Thermische Speicher sind wichtig zur Vermeidung von häufigen Lastwechseln und damit
einhergehender Effizienzminderung der KWK-Anlagen.
6. Unter den untersuchten Bedingungen verbessern thermische Kältemaschinen die
Wirtschaftlichkeit eines KWK-Systems mit BHKW – trotz vorhandener Erhöhung der CO2Einsparung - nicht. Erhöhung der Kältegrundlast kann auch im Quartiersbezug zu einer
wirtschaftlichen Betriebsweise dieser Anlagen führen
Folie 14
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Empfehlungen und Ausblick
1. Der Erhalt der aktuellen Systematik im KWKG ist weiterhin sehr wichtig für den
wirtschaftlichen Einsatz dezentraler BHKW.
2. Eigenstrom und Mieterstrom müssen gleichgestellt werden.
3. Überprüfung der erforderlichen Wärmequote für hocheffiziente KWK-Anlagen im Neubau
gemäß EEWärmeG.
4. Einbeziehung von Energiedienstleistern wichtig, um die nachweisbaren Vorteile der
quartiersbezogenen Energieversorgung zu generieren.
5. Weiterentwicklung von Speichertechnologien ist unumgänglich.
Folie 15
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Inhalt
1. Definition und Rahmenbedingungen
2. Energetische Ergebnisse,
Wirtschaftlichkeit und
Sensitivitätsanalyse
3. Schlussfolgerung und Empfehlungen
4. KWK als Flexibilitätsoption zur
Netzintegration EE (BET Aachen)
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KWK als Flexibilitätsoption zur Netzintegration EE
Thematik:
Bedingt durch einen weiteren Ausbau der EE kommt es in Zukunft zu negativen
residualen Lasten
Sommer: geringe KWK-Auslastung; hohe PV-erzeugte Residuallast
Wärmepuffer, KWK-Betrieb außerhalb Mittagszeiten
Winter: hohe KWK-Auslastung, hohe neg. Residuallast morgens durch
Windeinspeisung
KWK-Betrieb in hohe Lastzeiten verlegen
KWK-Anlagen stellen grundsätzlich eine Flexibilität dar, welche Einfluss auf die
residuale Last haben können.
KWK-Anlage kann durch zuschalten die Residuallast senken und durch abschalten
Residuallast steigen lassen
Marktsignale via Installation höherer KWK-Leistungen
bei gleichzeitiger Schaffung einer Wärmeflexibilität (Wärmespeicher)
Kleine KWK-Anlagen werden heutzutage in der Regel weitgehend unabhängig von
Marktsignalen betrieben.
Folie 17
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Entwicklung und Diskussion möglicher Marktsignale
Auslegungsvarianten:
1. Herkömmliche Auslegung nach Grundlast (30 %)
und Pufferspeichergröße für 2 h
2. Größere Auslegung (doppelte Leistung (60 %) und
3-fache Pufferspeichergröße (6 h)
Vorschläge Vergütungskonzepte
a) Stromvergütung über „üblichen Preis“
b) Direktvermarktung Strom (EPEX-Preis)
c) Direktvermarktung und 2-Zonen-KWK-Zuschlag
(Anreize zum Betrieb in Hochlastzeiten und mindert
den Anreiz zum Betrieb in Schwachlastzeiten)
d) Direktvermarktung und strompreisabhängiger
KWK-Zuschlag (Ziel: Stromvergütung sinkt in
Zeiten niedriger Lasten/Preise und steigt bei hohen
Lasten/Preise)
Folie 18
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Energetische und ökonomische Ergebnisse
Energetisch:
Herkömmliche Auslegung bietet geringere
Flexibilität
außer strompreisabhängiger
KWK-Zuschlag kein Beitrag zur
Netzentlastung
Größere Auslegung (außer „üblicher Preis“)
durch größere Flexibilität mit großen
Speichern können Residuallast senken bzw.
Netz entlasten
Herkömmliche Auslegung verhindert
wirtschaftlichen Betrieb bei Direktvermarktung
Ökonomisch:
Geringste Wärmekosten bei 2-Zonen-KWK-Zuschlag bei größerer Auslegung (wärmegeführt)
Strompreisabhängiger KWK-Zuschlag geringfügig schlechter bei größerer Auslegung, aber
energetisch sinnvoll
Vorrausetzung für Stromsteuervorteil ist wärmgeführte Betrieb. Ohne Stromsteuervorteil
entstehen massive Nachteile gegenüber rein wärmegeführten Anlagen.
Folie 19
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Dezentrale KWK: Option für Quartiere
und zur Netzintegration erneuerbarer Energien
Zusammenfassung / Ausblick
KWK kann einen Beitrag zur Integration der fluktuierender EE leisten
ausreichende Flexibilität notwendig. Dazu Hebung der Potenziale durch
höhere Anlagenleistung gegenüber klassischer Auslegung
Entkopplung von Wärme- und Stromproduktion durch Wärmespeicher
Marktsignale schaffen, welche Betreiber adaptiert und eine Voraussetzung
für den wirtschaftlichen Betrieb darstellen
Erfolgt eine Betrieb zur Eigenstromnutzung (Nutzung
Eigenerzeugungsprivileg) ist praktisch kein Marktsignal vorhanden.
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Zusammenfassung / Ausblick
Für kleine Anlagen mit Netzeinspeisung bestehen aufgrund der heutigen
Stromerlösstruktur keine ausreichenden Marktsignale, da diese meist zum
üblichen Preis vermarktet werden.
Ziel muss daher sein:
Marktsignale auch bei Eigenstromerzeugung (etwa flexible EEGUmlagebefreiung) zu setzen.
Die Direktvermarktung attraktiv zu gestalten.
Anreize zur netzdienlichen Fahrweise etwa durch zeitvariable KWKZuschläge schaffen.
Die Vorteile einer Stromsteuerbefreiung auch bei stromgeführter
Fahrweise zu gewährleisten.
Anlagenleistung erhöhen sowie Entkopplung von Wärme- und
Stromproduktion durch Wärmespeicher
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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www.berliner-e-agentur.de
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