Management Summary Chancen für die Kraft - RWTH

Deutscher Verein des
Gas- und Wasserfaches e.V.
FORSCHUNG
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www.dvgw-forschung.de
Management Summary
Chancen für die Kraft-Wärme-Kopplung
im Wohnungsbau
Oktober 2011
Sebastian Stinner
Prof. Dr.-Ing. Dirk Müller
Management Summary
Chancen für die Kraft-Wärme-Kopplung im Wohnungsbau (E.ON
Energy Research Center an der RWTH Aachen)
Kernaussage:
Die optimale Kombination innovativer Technologien der gasbetriebenen,
dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit moderater Gebäudedämmung
erzielt Spitzenwerte bei der Energieeffizienz. Durch den Einsatz hocheffizienter
KWK kann bis zu 20 Zentimeter Dämmstärke eingespart und trotzdem die
gleiche Primärenergieeinsparung erreicht werden. Die Kosten dieser
Kombination liegen deutlich unter denen der reinen Isolierung.
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Durch den Einsatz hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung kann auf übermäßige
Gebäudedämmung verzichtet werden. Gerade für Bestandsgebäude und
Altbauten eröffnet sich hiermit eine hochinteressante technische und
wirtschaftliche Option, bei gleicher Primärenergieeinsparung innovative
Technologien zur Strom- und Wärmeproduktion einzusetzen, statt eine starke
Außenwandisolierung vorzunehmen, die oft auch gar nicht möglich ist. Die
Einführung einer dezentralen Energieversorgung für Wohngebäude ist besonders
im Kontext der laufenden Umstellung der Stromerzeugung von fossilen
Brennstoffen zu regenerativen Systemen (Wind, Photovoltaik) eine große
Herausforderung und Chance zur Stabilisierung des regenerativen
Stromerzeugungssystems.
Bereits bei einer Kombination hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung mit einer
gemäßigten Gebäudedämmung von fünf Zentimetern wird eine Energieeffizienz
erzielt, die einer 25 Zentimeter dicken Dämmung entspricht. So konnte für die
Kombination verschiedener Dämmstoffe und unterschiedlicher dezentraler KWKTechnologien jeweils das energetische Optimum ermittelt werden. Damit wird
energetisches Sanieren des Gebäudebestandes deutlich kostengünstiger. Ein
Zusatznutzen entsteht dadurch, dass die KWK-Technologie preiswerter und in
kürzeren Zeitabständen erneuert werden kann als die Fassade eines Gebäudes.
Somit nimmt das Gebäude durch neue und innovative Technologie energetisch
verbessert kontinuierlich am technischen Fortschritt teil.
Aufgrund
der
Flexibilität
von
verbrennungsmotorisch
betriebenen
Blockheizkraftwerken (BHKW) ist die Mikro-KWK-Anlagentechnik im Rahmen
des „Aktivhaus“-Konzepts der ideale Partner für die Erneuerbaren Energien, da
sie deren Erzeugungsschwankungen ausgleichen kann. Somit kann die MikroKWK auf zwei verschiedene Weisen eingesetzt werden, da Sie sowohl
Regelenergie bereitstellen („Aktivhaus“) als auch für die Abdeckung der
Grundlast unter konstanten Betriebsbedingungen eingesetzt werden kann
(„Powerhaus“).
Mit der „Powerhaus“-Technologie produziert ein Hausbesitzer selbst elektrischen
Strom und kann zusätzlich die Wärmeversorgung seines Gebäudes ganzjährig
sichern. Im „Powerhaus“ steht Abwärme zur Verfügung, die durch den Einsatz
einfacher Wärmespeichertechnik ganzjährig genutzt werden kann. Dadurch wird
eine weitere Effizienzsteigerung erzielt. Hinzu kommt, dass durch den geplanten
Ausbau der regenerativen Stromproduktion in Deutschland in Zukunft auf allen
Spannungsebenen des Stromnetzes Speicherkapazität bereitgestellt werden
muss, um Strom zur Verfügung zu haben, wenn die regenerative
Stromerzeugung nicht den Bedarf deckt. Die thermischen Speicher können dann
die in einem stromgeführten Blockheizkraftwerk („Aktivhaus“) produzierte Wärme
speichern und zu einem späteren Zeitpunkt zur Beheizung und
Warmwasserversorgung im Gebäude genutzt werden.
Beim Einsatz der Brennstoffzellentechnik mit elektrischen Wirkungsgraden von
bis zu 60 Prozent kann diese Art der dezentralen Stromerzeugung mit dem
besten Referenzsystem der zentralen Stromerzeugung, einem Gas- und
Dampfturbinenkraftwerk, konkurrieren. In Zukunft wird sowohl in der Hoch- als
auch in der Mittelspannungsebene der Stromnetze eine erhebliche Volatilität in
der Erzeugung erheblich zunehmen. Diese muss insbesondere durch eine
flexible, komplementäre Stromerzeugung und eine geeignete Speichertechnik
kompensiert werden.
Die oben beschriebene dezentrale KWK-Lösung ist in der Lage, eine
stromgeführte, flexible Stromerzeugung darzustellen. Diese „Netzkompatibilität“
der Gebäude kann einen wesentlichen Beitrag zur Einbindung von Wind- und
Solarstrom in unsere Energieversorgung leisten. Damit werden erstmalig die
Anforderungen der lokalen Energiesysteme mit denen der übergeordneten
Netzinfrastruktur verbunden. Gebäude müssen somit nicht nur effizient, sondern
auch netzkompatibel sein.