Effiziente, innovative Energiekonzepte
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EFFIZIENTE, INNOVATIVE ENERGIEKONZEPTE Nicht leitungsgebundene Fernübertragung von Nutzwärme per mobiler Großspeicher Vortrag zur Veranstaltung Praxis der Biomassenutzung - Wissenschaftszentrum Kiel Martin Schiewer I B. Sc. agr. I FH-Kiel I Fachbereich Agrarwirtschaft Osterrönfeld Dienstag, der 14. August 2012 Zur Person / Hintergrund ■ Student an der Fachhochschule Kiel Fachbereich Agrarwirtschaft ■ Studienschwerpunkte: Pflanzenproduktion & BWL ■ Gebürtig aus dem Kreis Lippe, NRW ■ Hintergrund ■ Mastermodul Konzepte Biomassenutzung ■ Daraus ist eine Geschäftsidee entstanden ■ -> Themenwahl für BA- und MA-Thesis mit technischem sowie konzeptionellem Fokus Dienstag, der 14. August 2012 2 Einleitende Problemstellung Dienstag, der 14. August 2012 3 Einleitende Problemstellung ■ Große Anzahl an dezentralen Biogasanlagen ■ Folge der energiepolitischen Wende ■ Günstige Markteintrittsbedingungen (EEG´s, zinsverbilligte Kredite, Tilgungszuschüsse) ■ Ziel der Verbrennung von Biogas ➙ Strom ■ 40 % elektrische Energieausbeute ■ 40 % thermische Energieausbeute ■ 20 % Verluste (Wirkungsgrade) Dienstag, der 14. August 2012 4 Einleitende Problemstellung ■ Dezentralität führt zu Problemen bei der Nutzung der thermischen Energie: ■ Für 100%ige Wärmekonzepte sind oftmals große Folgeinvestitionen notwendig (Stallbau, etc.) ■ Wärmeenergielieferung an externe Abnehmer ist im ländlichen Raum oft nur eingeschränkt möglich ■ Durch geringe Nutzung der thermischen Energie entstehen große monetäre Verluste (KWK-Bonus) ■ Mangelhafte Nachhaltigkeit nährt kritische BiogasDiskussion Dienstag, der 14. August 2012 5 Einleitende Problemstellung ■ Dezentralität führt zu Problemen bei der Nutzung der thermischen Energie: ■ Weitere Investitionsbereitschaft zum Bau eines eigenen Wärmekonzeptes oft nicht gegeben ■ In EEG auch zukünftig weitere Verschärfung der Auflagen zur Nutzung therm. Energie absehbar und in EEG2012 bereits umgesetzt ■ Für gesellschaftliche Akzeptanz der Biogasanlagen ist eine nachhaltige Input-Nutzung essentiell ! ! ■ Nutzung der thermischen Energie ist ökonomisch und ökologisch sinnvoll Dienstag, der 14. August 2012 6 Einleitende Problemstellung ■ Gesellschaftliche und ökonomische Rahmenbedingungen: ■ Fossile (endliche) Brennstoffe erleben starke Preissteigerungen ■ Gesellschaftliches Umdenken führt zu einer steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien ■ Die Nutzung von erneuerbaren Energien ist politisch und gesellschaftlich gewollt ➙ Förderung: ■ Finanzielle Anreize (Kredite, Einspeisevergütungen...) ■ Sanktionen (CO2-Zertifikate, Steuern...) Dienstag, der 14. August 2012 7 Gliederung 1. Innovation 2. Voraussetzungen an: - Speicher - Lieferanten - Abnehmer 3. Der richtige Preis für Wärmeenergie 4. Umsetzung 5. Fazit Dienstag, der 14. August 2012 8 Innovation Dienstag, der 14. August 2012 9 Innovation ■ Angebot in Form einer Dienstleistung: ■ Externes Wärmekonzept für Biogasanlagenbetreiber ■ Risikolos sowie ohne zusätzlichen Kapitalbedarf ■ Extrem flexibel, weil Trassenungebunden ■ Speicherung der dezentral produzierten thermischen Energie in mobilen Großspeichern ■ Transport der gespeicherten Wärmeenergie per LKW in dichter besiedelte Gebiete ■ Vermarktung der Wärme aus erneuerbaren Energiequellen an kommunale und industrielle (private) Abnehmer Dienstag, der 14. August 2012 10 Innovation ■ Generierter Zusatznutzen: ■ Externes Wärmekonzept für Alt- und Neuanlagen ■ Nachhaltigkeit der Biogasanlagen kann gesteigert werden ■ Ungenutztes Potential thermischer Energie aus erneuerbaren Brennstoffen wird erschlossen ■ “Erneuerbare“ Wärmeenergie wird für breite Abnehmerzahl beziehbar (vorher nur begrenzt möglich) ■ Nennenswerte CO2-Einsparung wird realisiert (Zertifikateeinsparung und Image...) ■ Auch weitere Wärmequellen denkbar (Deponiegas etc.) Dienstag, der 14. August 2012 11 Voraussetzungen (technisch + konzeptionell) ■ Ausreichendes Angebot aus leistungsfähigen Wärmequellen und entsprechende Nachfrage ■ Praxisreife Speichertechnologie (Einsatzsicherheit) ■ Angemessene Entfernung zwischen Wärmequelle und Wärmesenke ( < 30 km ) ■ Ein wettbewerbsfähiger Energieverkaufspreis ■ Eine optimierte Transportlogistik, um eine termingerechte und gleichzeitig kostengünstige Belieferung mit Wärmeenergie realisieren zu können Dienstag, der 14. August 2012 12 Voraussetzungen an Speicher ■ Latentwärmespeicher ■ Speicherung der Wärme im Phasenübergang „Taschenwärmerprinzip“ ■ Grundsätzlich zahlreiche Speichermedien verfügbar ■ In Praxis hat sich Natriumacetat-Trihydrat etabliert ■ Phasenübergang bei 58,5 °C ■ Dementsprechendes Temperaturniveau ■ Zukünftig mehr thermochemische Speicher Dienstag, der 14. August 2012 13 ches Natriumacetat (dieser ungefährliche Lebensmittelzusatz wird unter anderem auch als Pökelsalz verwendet). Der Beladungsprozeß dauert – je nach Temperatur und Wärmemenge der Wärmequelle – nur wenige Stunden. Der tägliche Wärmeverlust beträgt weniger als 0,5 Prozent. Der aufgeladene Container wird von einem ausgewählten Partner mit einem handels- dividuelles nständigen üblichen Transportsystem zum Kunden transportiert, dort abgestellt und an das vorhandene Heizungssystem angeschlossen. An der Ladeund Entladestation werden zwei leckagefreie Schnellkupplungen DN 50 verwendet. Wartungsfreie Ausführung mit unbegrenzter Nutzungsdauer (> 15 Jahre), Gewährleistung bei ordnungsgemäßer Handhabung 5 Jahre. Voraussetzungen an Speicher Technische Daten Maße Spezifikation Länge Breite Höhe Gewicht (ohne Trailer) Speichervolumen (Innenwanne) Wert 6,06 m 2,44 m 2,44 m ca. 26 t ca. 17 m3 Wärmeinhalt Temperatur voll/leer Temperatur voll/leer 100 °C / 40 °C 90 °C / 40 °C 2,5 MWh 2,3 MWh Leistungen im Natriumacetat-Schmelzbereich Beladeleistung Wasser Entladeleistung Wasser Druckverlust bei 10,8 m3 / h Wärmeverlust pro Tag 90 °C / 65 °C 52 °C / 40 °C 250 kW 125 kW 200 mbar < 0,5 % Technische Änderungen vorbehalten. Dienstag, der 14. August 2012 14 ches Natriumacetat (dieser ungefährliche Lebensmittelzusatz wird unter anderem auch als Pökelsalz verwendet). Der Beladungsprozeß dauert – je nach Temperatur und Wärmemenge der Wärmequelle – nur wenige Stunden. Der tägliche Wärmeverlust beträgt weniger als 0,5 Prozent. Der aufgeladene Container wird von einem ausgewählten Partner mit einem handels- dividuelles nständigen üblichen Transportsystem zum Kunden transportiert, dort abgestellt und an das vorhandene Heizungssystem angeschlossen. An der Ladeund Entladestation werden zwei leckagefreie Schnellkupplungen DN 50 verwendet. Wartungsfreie Ausführung mit unbegrenzter Nutzungsdauer (> 15 Jahre), Gewährleistung bei ordnungsgemäßer Handhabung 5 Jahre. Voraussetzungen an Lieferanten Technische Daten Maße Spezifikation Länge Breite Höhe Gewicht (ohne Trailer) Speichervolumen (Innenwanne) Wert 6,06 m 2,44 m 2,44 m ca. 26 t ca. 17 m3 Wärmeinhalt Temperatur voll/leer Temperatur voll/leer 100 °C / 40 °C 90 °C / 40 °C 2,5 MWh 2,3 MWh Leistungen im Natriumacetat-Schmelzbereich Beladeleistung Wasser Entladeleistung Wasser Druckverlust bei 10,8 m3 / h Wärmeverlust pro Tag 90 °C / 65 °C 52 °C / 40 °C 250 kW 125 kW 200 mbar < 0,5 % Technische Änderungen vorbehalten. Dienstag, der 14. August 2012 15 ches Natriumacetat (dieser ungefährliche Lebensmittelzusatz wird unter anderem auch als Pökelsalz verwendet). Der Beladungsprozeß dauert – je nach Temperatur und Wärmemenge der Wärmequelle – nur wenige Stunden. Der tägliche Wärmeverlust beträgt weniger als 0,5 Prozent. Der aufgeladene Container wird von einem ausgewählten Partner mit einem handels- dividuelles nständigen üblichen Transportsystem zum Kunden transportiert, dort abgestellt und an das vorhandene Heizungssystem angeschlossen. An der Ladeund Entladestation werden zwei leckagefreie Schnellkupplungen DN 50 verwendet. Wartungsfreie Ausführung mit unbegrenzter Nutzungsdauer (> 15 Jahre), Gewährleistung bei ordnungsgemäßer Handhabung 5 Jahre. Voraussetzungen an Abnehmer Technische Daten Maße Spezifikation Länge Breite Höhe Gewicht (ohne Trailer) Speichervolumen (Innenwanne) Wert 6,06 m 2,44 m 2,44 m ca. 26 t ca. 17 m3 Wärmeinhalt Temperatur voll/leer Temperatur voll/leer 100 °C / 40 °C 90 °C / 40 °C 2,5 MWh 2,3 MWh Leistungen im Natriumacetat-Schmelzbereich Beladeleistung Wasser Entladeleistung Wasser Druckverlust bei 10,8 m3 / h Wärmeverlust pro Tag 90 °C / 65 °C 52 °C / 40 °C 250 kW 125 kW 200 mbar < 0,5 % Technische Änderungen vorbehalten. Dienstag, der 14. August 2012 16 Der richtige Preis für Wärme!?! ■ Heizöl: 8 Cent/kWh Brennstoff ( x 0,8 - 0,9 Wirkungsgrad) ■ Erdgas: ab 5 Cent/kWh Brennstoff (Wirkungsgrad/Qual.?) ■ Prozessgas ist konkurrenzlos preiswert ( < 4 Cent/kWh) ■ Weiterer Preisanstieg absehbar (Inflationsrate > 5 %) ■ Fernwärme nicht in allen Regionen verfügbar ■ Geothermie, Solarthermie etc. bisher nur Nischenprodukte ■ Kohle spielt in Heizanwendungen keine Rolle mehr ■ Nachfrage nach erneuerbarer Wärmeenergie steigt Dienstag, der 14. August 2012 17 Der richtige Preis für Wärme!?! ■ Derzeit extrem schwankende Abnehmerpreise für thermische Energie aus KWK-Anlagen: ■ vom verschenkt werden bis zu 5 Cent/kWh ■ Nicht an Energiepreise aus anderen Brennstoffen gekoppelt ■ Tatsächlicher Wert der Wärmeenergie wird durch massive politische „Überförderung“ nicht berücksichtigt ■ Bisher keine Marktpreisbildung Dienstag, der 14. August 2012 18 Umsetzung ■ Speicherbeladestationen an BHKWs ■ Entladestationen bei Abnehmern ■ Latentwärmespeicher in ISO-20“-Seecontainern auf Containerlafette ■ Eine Versorgungskette besteht aus 3 Speichern ■ Zeitgleiche Beladung von einem Speicher und Entladung von zwei Speichern zur Vermeidung von Wartezeiten ■ Sattelzugmaschine zum Transport der Trailer ■ Belade- und Logistiksoftware zur ständigen Prozesssteuerung und Optimierung Dienstag, der 14. August 2012 19 Fazit Dienstag, der 14. August 2012 20 Fazit ■ Keine Produktinnovation sondern Dienstleistungsinnovation ■ Technisch umsetzbares externes Wärmekonzept ■ Ökonomisch und ökologisch sinnvoll ■ Hochinteressante Förderbedingungen (KFW) ■ Absoluter Wachstumsmarkt mit großem Potential Dienstag, der 14. August 2012 21
