Präsentation

Kieler Energie- und
Klimaschutzkonzept
06. März 2014
Dipl.-Phys. Jens-Peter Koopmann
Klimaschutzkoordinator Landeshauptstadt Kiel
Alter
52 Jahre
Ausbildung
Diplom Physiker
Berufsbegleitend
Energie & Umweltmanagement
Berufliche Stationen
Raum & Energie
Büro für Stadt- & Regionalplanung
IES Institut für Entwicklungsplanung
und Strukturforschung an der
Universität Hannover
Landeshauptstadt Kiel
Umweltschutzamt
Klimaschutzkoordinator
Jens-Peter Koopmann
Woher kommt die Energie
Die meiste derzeit vom Menschen
genutzte Energie kommt von der
Sonne und wurde von Pflanzen
gespeichert.
Vor Millionen von Jahren
abgestorbene Pflanzen bildeten
Kohle, Erdöl und Erdgas.
Sonstige:
Regenerative
Sonne, Wind,
Wasser, Biomasse
Kernfusion
ITER-Experimentalreaktor
Kernspaltung
AKW
Kernzerfall
Erdwärme
Gravitation
Gezeitenkräfte
Das Energie-Problem
„...von nichts kommt nichts“
... um ein Gewicht hoch zu
heben (z.B. Aufzug)
... um eine Masse zu
beschleunigen (z.B. Zug)
... damit eine Pflanze wachsen
kann
ist Energie erforderlich.
Das Pferd braucht Futter zum Leben und Arbeiten.
Die Frage, kann man eine Maschine bauen, die nicht mehr „Futter“
braucht als ein Pferd und trotzdem dieselbe Arbeit leistet, führte zum
Bau der Dampfmaschine.
Der Energieerhaltungssatz
Die Gesamtenergie bleibt erhalten – was die Sonne an energiereichen
Licht-Teilchen einstrahlt und von den Pflanzen gespeichert wird, kann in
Arbeit und Wärme umgewandelt werden.
C:\Daten\Glück sburg\Klima\NatTec18.fol.001.gif
14.03.2014
6
Das Problem der Wärmeverluste
Alle Formen von Energie
können zu 100 % in Wärme umgewandelt werden.
Wärmeenergie kann nicht zu 100 %
wieder in andere Energieformen zurückgewandelt
werden.
Jede Energieanwendung, bei der Wärme als Energieform
auftritt, führt letztlich zu einer „nutzlosen“ Erwärmung der
Umwelt.
Temperaturausgleich durch Wärmefluss
Wenn zwei Körper mit unterschiedlicher Temperatur
Kontakt haben, dann findet ein Wärmefluss statt.
Die Wärme fließt immer vom Körper mit der höheren Temperatur
zum Körper mit der tieferen Temperatur.
Die Wärme fließt solange, bis beide Körper die gleiche
Mischtemperatur haben.
hohe Temperatur
tiefe Temperatur
Wärmefluss
Mischtemperatur
Der Energieproblem in der Praxis
Da Wärme immer vom Gegenstand mit der höheren Temperatur zum
Gegenstand mit der tieferen Temperatur übergeht, führt jede
Energieanwendung letztlich zu einer „nutzlosen“ Erwärmung der Umwelt.
Kieler Klimaschutzziele
•
Übernahme der CO2 - Reduktionsziele der
Bundesrepublik Deutschland:
- Reduzierung CO2-Ausstoß um 40 %
bis zum Jahr 2020 gegenüber 1990
•
Seit 2004 ist Kiel Mitglied im Klimabündnis Alianza
del Clima:
- Reduzierung CO2-Ausstoß alle 5 Jahre um 10 %
- Halbierung der Pro-Kopf-Emissionen bis
spätestens 2030
- langfristig angestrebtes Niveau von 2,5 Tonnen
CO2-Äquivalent pro Einwohner und Jahr
Energie- & CO2-Bilanzen
Rest- Bio-
CO2
Wasser, Wind
Sonne, Biogas
Müll
Kohle
1.575.000 Tonnen
S
t
r
o
m
n
e
Wasserkraftwerk Raisdorf
t
Wasserkraftwerk
z
6 GWh
236 GWh
4
5
201
GWh
Kohle
1.24
1
GWh
888
GWh
E
r
d
g
a
s
H
e
i
z
ö
l
3.048 GWh
Müllheizkraftwerk
Solaranlage Friedrichsort
Endenergiebilanz 2000
Kohleheizkraftwerk
Kohle
Erdgas
1
Heizkraftwerk Wik
- 1992 stillgelegt -
Erdgas
2
Heizkraftwerk
Humboldtstrasse
3
Heizwerk West
Mettenhof
519 GWh
Heizöl
105 GWh
Fernwärmeversorgungsgebiet
10%
- Standorte der Heiz- und Heizkraftwerke -
24%
53%
13%
Industrie
Kleinverbrauch
Öffentliche Einrichtungen
Endenergieeinsatz
Gesamt
4.227 GWh
Fernwärme 1.101 GWh ( 26 %)
Strom
961 GWh ( 23 %)
Erdgas
1.241 GWh ( 29 %)
Heizöl
888 GWh ( 21 %)
Sonstige
36 GWh ( 1 %)
Haushalte
CO2
187.000 t
CO2
436.000 t
CO2
230.000 t
CO2
722.000 t
Industrie
Kleinverbrauch
Öffentliche
Einrichtungen
Haushalte
424 GWh
1.074 GWh
Energieverbrauch und CO2-Emission
der Nutzergruppen
Industrie
10%
25%
52%
13%
Kleinverbrauch
Öffentliche
Einrichtungen
Haushalte
563 GWh
2.166 GWh
Zielgruppen
Kommunales Klimaschutzkonzept
Aus den Energie- und CO2-Bilanzen lassen sich Schwerpunkte
der Klimaschutzpolitik ableiten.
Typischerweise erfolgt die Einteilung nach den Bereichen
•
Energieeinsparung
•
Einsatz Regenerativer Energieträger
•
Energieversorgung
Klimaverträgliches
Energiekonzept für Kiel
Frühjahr 2008: Ratsbeschluss zum Kieler Energieund Klimaschutzkonzept.
Herbst 2008: Ratsbeschluss, in Kiel kein neues
Kohlekraftwerk zu bauen.
2009 / 2010: Mit BMU-Förderung erstellen Gutachter
das klimaverträgliche Energie-erzeugungs- und
Versorgungskonzept für Kiel.
Frühjahr 2011: Stellungnahmen aus dem
Beteiligungsverfahren werden berücksichtigt.
Am 09. Juni 2011 wird das Konzept von der Kieler
Ratsversammlung beschlossen.
CO2-Emissionen
nach Nutzergruppen
in 1.000 Tonnen
Klimaverträgliches Energieerzeugungsund Versorgungskonzept für Kiel
Ratsbeschluss vom 09. Juni 2011
Klimaschutzziele bis 2020
• Reduzierung Primärenergiebedarfs um 40 %.
• Reduzierung Nutzwärmebedarf um ca. 10 % trotz Wohnungsneubau.
• Reduzierung Stromverbrauch um ca. 10 %.
• Erhöhung Fernwärmeversorgung von 37,4 % (2006) auf ca. 50 %.
• Verringerung Fernwärmenetzverluste von ca. 20 % (2006) auf 12%.
• Erhöhung Anteil in der Kiel-Region regenerativ erzeugter Strom am
Kieler Stromverbrauch von ca. 2,5 % (2006) auf 17 %.
• Erhöhung Anteil regenerativ erzeugter Wärme von < 1% auf ca. 10 %.
Klimaverträgliches Energieerzeugungsund Versorgungskonzept für Kiel
Handlungsfelder und Schwerpunkte
1.
Ambitionierte Einsparstrategie für Wärme und Strom
1.1 Sanierung des Gebäudebestandes
1.2 Stromsparkampagne in Gewerbe & Kleinverbrauch
2.
Optimale Nutzung regionaler regenerativer Energieträger
2.1 Biomasseheizkraftwerk am Standort MVK
2.2 Biogaseinspeisung und Nutzung in dezentraler KWK
3.
Aufbau einer hocheffizienten Energieversorgung
3.1 Ausbau der Kieler Fernwärme
3.2 Zentrales Gas- und Dampf-Heizkraftwerk GuD
Einsatz von Biomasse
- Biomasseheizkraftwerk BMHKW Biomasseheizkraftwerk
20 MW thermisch am Standort MVK.
Holzhackschnitzel
Potenzial "Endenergie"
Jahresnutzungsgrad
Stromkennzahl
Holzheizkraftwerk
Vollbenutzungsstunden
Feuerungsleistung
el. Leistung
Wärmeleistung
Stromproduktion
Wärmeproduktion
200.000 MWh/a
85 %
0,5
h/a
MW
MW
MW
MWh/a
MWh/a
7.500
35,0
10,1
20,0
75.750
150.000
CO2 - Einsparung bei
Einspeisung in das FWSystem
bezogen auf 2006
96.478
t/a
6,8
%
Einsatz von Biogas / Biomethan
für dezentrale KWK
Errichtung von ca. 4 - 5
regionalen Anlagen zur
Aufbereitung und Einspeisung
von Biomethan in das
Erdgasnetz.
2.
Erschließung von 5 neuen
Nahwärmegebieten.
3.
4.
Errichtung von 8,8 MWel
dezentraler KWK.
Versorgung von 6,5 MWel
dezentraler KWK mit Biogas bzw.
Biomethan.
4.500
4.000
3.500
el. Leistung kW
1.
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
500
0
BHKWs bis 2009
SWK
Heizzentralen
Kieler Schulen
gew erbl.
Einzelstandorte
Nahw ärme
Wohnungsbau
Sonstige
Standorte
Der allgemeine Trend zur Nutzung
regenerativer Energieträger wird unterstützt.
Die Wind- und Wasserkraftprojekte werden weiter aktiv unterstützt:
- Wasserkraftwerk in der Schwentinemündung (Drs. 0714/2010)
- Windkraft (Drucksache0511/2009).
Die Nutzung von Solarthermischen Anlagen, Photovoltaik-Anlagen,
Holzpelletanlagen und Oberflächennaher Erdwärme wird im Rahmen der
Öffentlichkeitsarbeit und Beratungstätigkeit weiter unterstützt.
Einsatzmöglichkeit von Strohpellets und Holz aus Kurzumtriebsplantagen
wird im Zusammenhang mit der Planung des Biomasseheizkraftwerkes
weiterverfolgt.
Für den Kieler Klärschlamm wird eine energieeffiziente Lösung im Hinblick
auf die Nutzung des Klärschlamms als Ersatzbrennstoff auf der Basis
vorliegender Untersuchungen weiterentwickelt.
Vortrag
Prof. Gernot Klepper
IfW Kiel
Ambitionierte Energiesparstrategie
- Sanierung Gebäudebestand a)
Erhöhung der Sanierungsrate im Gebäudebestand
von derzeit 0,8 % auf 2 % pro Jahr.
b) Erhöhung der Effizienz-Standards:
Entwicklung des Spezifischen Nutzwärmebedarfs
Neubauten mit
Zielwerte für Neubau und Sanierung und
Durchschnittswerte im Wohngebäudebestand (Sanierungsrate 2 % pro Jahr)
bis 2015
83,5 kWh/m²/a
bis 2030
40 kWh/m²/a
ab 2030
140
15 kWh/m²/a (Passivhaus
+ reg.Energie)
180
Durchschnitt Bestand kWh/m²a
Zielwert Sanierung kWh/m²a
Zielwert Neubau kWh/m²a
160
120
kWh/m²a
WW-Bedarf gemäß Bilanz ohne relevantem Solaranteil100
Sanierung auf 130 % von Neubaubedarf
80
bis 2015
108,55 kWh/m²/a
60
bis 2030
52 kWh/m²/a
40
ab 2030
19,5 kWh/m²/a
20
0
bis 2015
bis 2020
bis 2030
Jahr
bis 2050
Energiesparende Bau-Standards
Energiebedarf verschiedener Gebäudetypen
in Kilowattstunden pro m²-Wohnfläche
(10 Kilowattstunden entsprechen 1 Liter Heizöl)
Das Passivhaus
300
250
Elektrizität
Heizenergie
15 kWh/m²a
Warmwasser
Raumheizung
200
3-ScheibenVerglasung
150
Lüftung mit
Wärmerückgewinnung
> 80 %
100
50
0
Ge b äud e b e s t a nd
D e ut s c hl a nd
W ärme s c hut z v e ro rd nung
19 9 5
Ene rg ie e i ns p a rv e ro rd nung
EnEV 2 0 0 2
N ie d rig e ne rg ie häus e r
P as s ivhäus e r
N ull he i z e rne rg i e häus e r
Ene rg ie a ut a rke
Häus e r
Innovative Bauausstellung® Kiel 2008
Energy Efficiency Standard
– U-factors and R-values
In the model project garden-city Elmschenhagen, a
combined consulting and funding program for energy
efficient refurbishment of historic and monumental
buildings in a residential area in Kiel is developed and
implemented.
The goal of the model project is to motivate and to support
the house owners in this quarter to implement particularly
high energy standards when refurbishing their houses.
At the same time advice is given how to meet the design
designations contained within the binding land-use plan.
Impressions from garden-city Elmschenhagen
house
type 296
row houses
Measures for the
energy efficient refurbishment
Cavity wall insulation
Drilling, blowing, pressure measurement
External wall insulation with brick slips
Tiroler Ring 483 - 497
10 apartments
•
•
•
•
External wall insulation with brick slips,
U-factor: 0.20 W/m²K,
Thickness of insulation: 14 cm,
heat conductivity: 0.032 W/mK
Windows with triple-glass-system,
U-factor: 0.95 W/m²K
Entrance door, U-factor: 0.90 W/m²K
Energy savings 35 %
Investment approx. 100.000 € + personal contributions
Mehrfamilienhaus
mit erhaltenswerter Klinkerfassade
Baujahr 1950
Innendämmung der Aussenwand
Detailausbildung
Dämmkeil
Stromsparkampagne im Gewerbe
Anstieg des Stromverbrauchs im Bereich
„Kleinverbraucher“
stoppen.
Maßnahmen zur Stromeinsparung
Initiierung einer Energieeffizienzkampagne im Gewerbe:
•
Beleuchtung
•
Pumpen
350.000
•
Druckluft
300.000
•
Kälte, Klima
250.000
•
EDV
Einsparziel
•
ca. 10 % bis 2020
Strombedarf in MWh/a
•
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Wärme
(Heizen+WW)
1990
Haushalte
1997
Kleinverbraucher
2000
2006
öff. Gebäude
Industrie
Energiesparende Beleuchtung - LED
Bäckerei Brotgarten am Exerzierplatz
vorher: 2,8 kW
nachher: 0,45 kW
Leistungsreduzierung 2,35 kW
Produkt:
A.I.E. Heijtech, komplette Lösung
Stromverbrauch:
Leistungsreduzierung um 84%
Investitionskosten: ca. 10.000 Euro,
Bemerkung:
Betriebszeiten von ca. 3.600 h/a
Stromlastganganalyse
Induktionsleuchten
Was sind Induktionsleuchten
Die Induktionsleuchte
unterscheidet sich
grundlegend von der
konventionellen Entladungslampe und funktioniert nach
dem Prinzip der Induktion. Ankommende
Netzspannung wird durch ein Vorschaltgerät in
Gleichstrom umgewandelt und damit eine
elektromagnetische Induktion erzeugt. Mit der
erzeugten Spannung wird durch die an der
Leuchtröhre befestigten Magnetspulen ein
Magnetfeld aufgebaut, welches die im
Leuchtkörper enthaltenen Atome in schnelle
Bewegung versetzt. Diese reagieren mit der
Leuchtkörperbeschichtung und erzeugen Licht.
Heizenergieversorgung
Eisheizung – Heizen mit Eis
Eis als Enegergiequelle der Zukunft
für Ihr Einfamilienhaus oder
Gewerbe hört sich erst einmal
paradox an.
Mit einer
Eisheizung
bestehend
aus einem
Eisspeicher
und einer
Wärmepumpe
ist es möglich
zu heizen.
Beim Gefrieren von Wasser wird Energie frei, die
sog. Kristallisationsenergie. Diese Energie können
wir nutzen. Beim Gefrieren von 1 kg Wasser bei
0°C wird soviel Energie frei wie beim Abkühlen
von 1 kg Wasser von 80°C auf 0°C. Die Energie,
die beim Gefrieren des Wasser freigesetzt wird,
kann mittels Wärmepumpe nutzbar gemacht
werden.
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Die zukunftsweisende Lösung
Die Hybrid-Wärmezentrale von MHG.
Der Pufferspeicher
Druckloser 500-Liter-Pufferspeicher als Herzstück
Die Wärmepumpe
Luft/Wasser-Wärmepumpe mit 7,3 kW Leistung
Der Heizkessel
Gas-Brennwertkessel modulierend von 4,4 bis 25 kW
Die Regelung
Die intelligente Systemregelung steuert alle
Komponenten sowie einen Mischerkreis.
Die Solaranlage
Bekannte Solaranlagen der SOLARMAT-Baureihe
Schwierigkeiten bei Innovationen
Enwicklung bei Brennstoffzellenheizgeräten tritt in entscheidende Phase
Erste Hersteller kündigen Geräte für 2013 an
Die Entwicklung stationärer Brennstoffzellen, die Kleinverbraucher
effizient in Kraft-Wärme-Kopplung mit Strom und Wärme versorgen,
tritt in eine entscheidende Phase. Mit Baxi Innotech und Hexis haben
die ersten Hersteller die Markteinführung von
Brennstoffzellenheizgeräten für 2013 angekündigt. Vaillant geht
derweil mit einem neuen Wandgerät in den Praxistest. Und Ceramic
Fuel Cells hat ihre Produktion in Deutschland ausgeweitet.
VDI nachrichten, Hannover, 8.4.11
Bundesverband Pflanzenöle e.V. (BVP) –
Energiepflanzen I/2007
Pflanzenölkraftstoff wird besteuert –
dezentrale Energieversorgung wird erdrosselt
Trotz aller parlamentarischer Bemühungen und dem Versuch, in Gemeinden, in
Landkreisen und auf Länderebene eine erträgliche Steuerbelastung von
Pflanzenölkraftstoff zu erreichen: Energiesteuergesetz
und Biokraftstoffquotengesetz sowie die zugehörigen Durchführungsverordnungen
wurden mehrheitlich in Bundestag und Bundesrat verabschiedet und sind in Kraft.
Bereits seit dem 01.08.2006 unterliegt Biodiesel, ab 01.01.2007 auch reines Pflanzenöl
der Energiesteuer. Ausnahmen gibt es nur bei Bhkws und in der Landwirtschaft.
Blauer Turm Herten – Wasserstoff
aus Biomasse
Das Aus im Jahr 2012.
Schwungrad-Energie-Speicher
Das Unternehmen rosseta Technik GmbH entwickelt und produziert
Energiespeicher mit Schwungrädern aus Kohlefaserverbundringen oder aus
Stahl und einem integrierten Elektromotor zum Laden oder Entladen. Der
mechanische Aufbau der Systeme ermöglicht wesentliche Vorteile gegenüber
Batterien und Akkumulatoren.
•Lebensdauer über 20 Jahre im Dauerbetrieb, entspricht über 5 Mio.
Volllastzyklen
•Die speicherbare Energie und die geplante Leistung lassen sich unabhängig
voneinander einstellen. Der Ladezustand ist aus der Drehzahl des Schwungrades
sofort erkennbar. Die Kennlinien sind unabhängig von der Vorgeschichte und
verändern sich nicht im Laufe der Zeit.
•Die Schwungradspeicher der rosseta Technik GmbH erreichen sowohl sehr
hohe Leistungen als auch eine große Speicherfähigkeit bei einer vergleichsweise
geringen Masse.
Entwicklung von Sondermotoren
•Für die Schwungradspeicher wurden Synchronmotore
mit sehr hoher Leistungsdichte und geringen Verlusten
entwickelt.
•Wir sind in der Lage auf Kundenwunsch
Spezialmotore mit Drehzahlen bis 250.000
Umdrehungen pro Minute zu entwickeln und zu
produzieren. Hier links auf dem Bild sehen Sie einen
Spezialmotor für 30.000 Umdrehungen pro Minute
und eine Leistung bis 250 kW. Bitte sprechen Sie uns
an, wenn Sie Bedarf für einen Motor mit besonderen
Anforderungen haben.
ENARO Quarnbek GmbH
Gut Quarnbek, 24107 Quarnbek
Mitwirkung in folgenden Projekten:
Feldversuch ORC-Prozesse
Aus ungenutzter Abwärme von Motoren-BHKW soll mittels ORCProzessen zusätzlich Strom gewonnen werden. Dazu wird die
entsprechende Technologie entwickelt und erprobt sowie ein
Hersteller-Zulieferer-Cluster für Motor-ORC-Anlagen aufgebaut.
Insgesamt werden 8 ORC-Module an 6 Standorten als
Feldtestanlagen installiert, in Betrieb gesetzt, optimiert und einem
intensiven Monitoring unterzogen.