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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Date post: 02-Aug-2015
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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung : Vortrag von Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls, beim 4. Fachkongress "Kältetechnologien - Quo vadis?"
42
Kraft-Wärme-Kälte Kraft Wärme Kälte Kopplung ökologische und ökonomische Aspekte vorgestellt durch Marco Henning M.Sc., Dipl.-Ing (FH) Tel. 0201/2400-4107 Mobil 0162/ 1098458 Mobil 0162/ 1098458 Email [email protected] Vertriebsleiter HVAC Klima- & Kaltwassersysteme Deutschland * Österreich * Schweiz
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Page 1: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Kraft-Wärme-KälteKraft Wärme Kälte Kopplung

ökologische und ökonomische Aspekte

vorgestellt durch

Marco HenningM.Sc., Dipl.-Ing (FH)

Tel. 0201/2400-4107Mobil 0162/ 1098458Mobil 0162/ 1098458Email [email protected]

Vertriebsleiter HVAC Klima- & KaltwassersystemeDeutschland * Österreich * Schweiz

Page 2: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

Page 3: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetzt (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

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Johnson Controlsweltweit vertretenweltweit vertreten

E

150.000 Mitarbeiter an mehr als 1.300 Standorten beliefern

Kunden in 125 Ländern

Umsatz über 40 Mrd. US$

Europa

Nord-amerika

Asien&

Naher Osten & Afrika

Asien&Pazifik

Latein- und Südamerika

Seit 62 Jahren ununterbrochene

UmsatzsteigerungenSeit 18 Jahren

ununterbrochene Gewinnsteigerungen

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Johnson ControlsGeschäftsfelderGeschäftsfelder

Weltweiter Marktführer in den wachsenden Märkten

Automotive Experience Building Efficiency Power Solutions

GebäudeTechnologie von A t b tt iGebäude, die energieeffizient,

sicher und komfortabel sind.

Technologie von Weltklasse zur Differenzierung

der Fahrzeuginnen-

Autobatterien höchster Qualität

zu niedrigen Kosten unterstützen Kunden b i St i ihausstattung und

Steigerung der Nachfrage.

beim Steigern ihrer Marktanteile

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Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

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KWKK-Grundprinzip

elektr.

Strom

Gas-bezug

Wärme aus Gebäude(Kühllast)elektr.

Strom

Heiz-wärme

BHKWwärme

Abwärme Flüssigkeitskühler Verluste

& Abgas

Absorber

g

Rückkühlsystem

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KWKK-Grundprinzip

Das Blockheizkraftwerk 100% Erdgas(Gesamtwirkungsgrad 80-90%)

100% Erdgas (bezogen auf HU)

Wärmeauskopplung50-60% (je nach Modul)50 60% (je nach Modul)

Stromauskopplung30-40% (je nach Modul)

Großer Vorteil: Nutzung der thermischen und mechanischen Arbeitsfähigkeit (Exergie) des Gases

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KWKK-Grundprinzip

Der mit Warmwasser beheizte Absorber

Wärmeauskopplungaus BHKW

Wärme aus Kühllast Gebäude

Wärme-Verlusteca. 3%

Abwärme an Kühltürmeca 2 5-fach der Kühllast

Elektr. Strom< 10kW

ca. 2,5-fach der Kühllast

Großer Vorteil: Nutzung der ohnehin vorhanden Abwärme des BHKW, elektr. Leistung <10kW g g

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Absorptions-Flüssigkeitskühler u. KWKK-GrundprinzipKWKK-Grundprinzip

Der (Hybrid-) Rückkühler

Abwärme an Kühltürmeaus Absorber

Wasser aus Aufbereitungdi b t Kühl

Elektr. Strom

zur adiabaten Kühlung(ca. 45Tage / Jahr erforderlich)

Großer Vorteil: geringer Wasserverbrauch und elektr. Leistungsaufnahme

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Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

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Absorptions-Flüssigkeitskühler fü KWKK S tfür KWKK-Systeme

Kleinkälteserie WFC

• Kälteleistung: 18 bis 175 kW

• Arbeitsstoffpaar: H2O/LiBr

• Inhibitor: Molibdat

• Heizmedium: Warmwasser zw. 70 und 95°C

Eintritts-Temperatur

• Kaltwasser: 4,5 bis 18°C Austritts-Temperatur

• Kühlwasser: 24 bis 32°C Eintritts-Temperaturp

• Regelbarkeit: stetig, bis min. 20% der Nennkälteleistung

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Absorptions-Flüssigkeitskühler fü KWKK S tfür KWKK-Systeme

Großkälteserie YIA

• Kälteleistung: 200 bis 5.000 kW

• Arbeitsstoffpaar: H2O/LiBr

• Inhibitor: Molibdat

• Heizmedium: Warm- oder Heißwasser

zw. 75 und 128°C Eintritts-Temperatur

• Kaltwasser: 4,5 bis 18°C Austritts-Temperatur

• Kühlwasser: 24 bis 35°C Eintritts-Temperaturp

• Regelbarkeit: stetig, bis min. 20% der Nennkälteleistung

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Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

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KWKK- und BAFA Förderung

Novellierung des KWK-Gesetzes 2009 - VergütungsgrößenKWK-Zuschlag Maximal geförderte

Betriebsjahre Maximal geförderte

Vollbenutzungsstunden-anzahl

Brennstoffzelle(Inbetriebnahme ab dem

5,11ct/ kWh

10 Jahre( bet eb a e ab de01.01.2009 bis 31.12.2016)

ct/ kWh

KWK - Anlagen bis 50 KW ( Inbetriebnahme ab 01.01.2009 bis 31.12.2016)

5,11ct/ kWh

10 Jahre

KWK- Anlagen 50 KW –2MW(Inbetriebnahme ab dem 01.01.2009 bis 31.12.2016)

2,1ct/ kWh

6 Jahre 30.000

KWK Anlagen größer 2 1 5 6 Jahre 30 000KWK – Anlagen größer 2 MW( Inbetriebnahme ab 01.01.2009 bis 31.12.2016)

1,5ct/ kWh

6 Jahre 30.000

Modernisierte KWK – Anlagen (Inbetriebnahme ab dem 01 01 2009 bis

gemäß den entsprechenden Bestimmungen für Neuanlagen(Inbetriebnahme ab dem 01.01.2009 bis 31.12.2016)

KWK – Anlagen, die wärmeseitig direkt mit einem Unternehmen des Verarbeitenden Gewerbes verbunden und diese überwiegend mit Prozesswärme versorgen, erhalten die Vergütung maximal 4 Betriebsjahre und bis zu 30.000 Vollbenutzungsstunden.

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KWKK- und BAFA Förderung

Klima-Kälte-Impulsprogramm BMU – Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit,

Förderung von Maßnahmen an gewerblichen Kälteanlagen

• seit 24.06.2011 werden auch Sorptionskälteanlagen gefördert

• durch Bonusförderung (25% der Nettoinvestitionskosten*)

• ab einer Kälteleistung von 50kW

• wenn Beheizung mittels Sekundärwärme erfolgt ausa) Abwärme aus Produktion, BHKW-Anlagenb) Wärme aus Fern- oder Nahwärmenetzeb) Wärme aus Fern oder Nahwärmenetzec) Wärme aus thermischen Solaranlagen

• gilt für Neu- und Altanlagen

• Förderung umfasst Sorptionsanlage einschl. Peripherie

• Antrag über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)

* an bestimmte Randparameter geknüpft

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KWKK- und BAFA Förderung

Klima-Kälte-Impulsprogramm – Warum?

‚Bei der gewerblichen Kältetechnik sind noch außerordentliche Einsparungen an Geld, Energie und CO2-Emissionen möglich -d h l ßi W t i d h Ei t K tdurch regelmäßige Wartung sowie durch Einsatz von Komponenten des neuesten Standes der Technik:

> Elektronische Expansionsventile Quelle: > Drehzahlregelung der Verdichter > Regelung des Gesamtsystems > Anlagen-Komponenten mit hoher Effizienz

Allein mit am Markt verfügbarer Technik können in Kälteanlagen in Deutschland jährlich ca. 11 Mrd. kWh (zwei fossil-thermische Kraftwerke) eingespart werden.‘

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Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

Page 19: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und -stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

Page 20: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und –stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

Page 21: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Warum am Beispiel eines Rechenzentrums?Warum am Beispiel eines Rechenzentrums?

• Ganzjahresbetrieb

• sehr hohe Anforderungen an Betriebssicherheit – Redundanzen

• sehr hohe Anforderung an den Amortisationszeitraum g

• vergleichsweise hoher spezifischer Stromverbrauch pro Fläche (1-2 kW/m²)

• Stromverbrauch ist Indiz für ähnlich hohe Kühllasten

• ggf. sinnvolle Kombination mit Freier Kühlung möglich

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Wie ist die wirtschaftliche & ökologische Bewertung aufgebaut ?

‚Bilanzhülle‘1. Definition eines Gebäudes in einer ‚Bilanzhülle‘

2. Definition der Versorgungsanforderungen an Strom & Kälte C

O2

Rechenzentrum3. Darstellen der benötigten Medien

an Strom & Kälte Gesamtkosten• jährlich dynamisiert

• kumuliert über 10 Jahre

C

4. Mögliche Konzepte mit Varianten darstellen

5. Bewertung der Gestehungs- u. BetriebskostenStrom

Bedarf an:

St

System-Lösung A1

6. Bewertung der jeweiligen Gesamtkosten jährlich kumuliert und innerhalb von 6 Jahren

• Strom

• KälteGas

Wasser

System-Lösung A2

System-Lösung B1

7. Bewertung des CO2-Äquivalent inTonnen pro Jahr

System-Lösung B2

*Förderung nach KWK-Gesetz 2009 / ohne Inanspruchnahme der BAFA-Förderung

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Grunddaten des Gebäudes

• Rechenzentrum mit 450 m² Nutzfläche am Standort Hannover

• Betriebszeit an 8 760 Stunden pro Jahr• Betriebszeit an 8.760 Stunden pro Jahr

• durchschnittliche elektrische Leitungsaufnahme (ohne Kälteerzeugung) 324 kW

• Spitzenlast Kühlung im Sommer 345 kW, im Winter 250 kW

• Kühlbedarf 2.609 MWh/a

• Kaltwassernetz 6/12°C zur Versorgung von Lüftungsanlage, EDV-Klimaschränke

• Notbeheizung im Winter erforderlich (Störfall)• Notbeheizung im Winter erforderlich (Störfall)

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und -stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

2 Grundkonzepte – jeweils 2 Varianten

Konzept A: mit BHKW-Technik & Absorber (KWKK)• A1: BHKW + Absorber + Hybridkühler mit Wasseraufbereitung + Einbindung Freikühlung

• A2: BHKW + Absorber + Hybridkühler mit Wasseraufbereitung

Konzept B: mit ‚konventioneller‘ Kältetechnik• B1: Scroll Kältemaschine +Trockenkühler + Einbindung Freikühlung• B1: Scroll-Kältemaschine +Trockenkühler + Einbindung Freikühlung

• B2: Turbo-Kältemaschine + Hybridkühler mit Wasseraufbereitung + Einbindung Freikühlung

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Variante A1 Rechenzentrum

2 842MWh el/a2.842MWh el/a(ohne Energiezentrale)EVU

elektr.

St

Gas

StromWärme

elektr.

Strom

AbsorberBHKW Kompression

Wärme(Redundanz)

AbwärmeVerluste &

Abgas

Hybrid-Rückkühler FreikühlungWasseraufb. Wasser

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Variante A2 Rechenzentrum

2 842 MWh el/a2.842 MWh el/a(ohne Energiezentrale)EVU

elektr.

St

Gas

StromWärme

elektr.

Strom

AbsorberBHKW Kompression

Wärme(Redundanz)

AbwärmeVerluste &

Abgas

Hybrid-RückkühlerWasseraufb. Wasser

Page 28: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Variante B1+2 Rechenzentrum

2 842 MWh el/al k 2.842 MWh el/a(ohne Energiezentrale)EVU

elektr.

Strom

Gas

Wärme

Scroll oder TurboHeizkessel Redundanz(Notbeheizung)

AbwärmeVerluste &

Abgas

Hybrid-Rückkühler FreikühlungWasseraufb. Wasser

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und -stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

Page 30: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Gestehungskosten der Varianten

Variante A1Absorber + BHKW

F ikühl

Variante A2Absorber + BHKW

Variante B1Kompression

S ll

Variante B2Turbo +

F ikühlde a a te

+ Freikühlung Scroll + Freikühlung

Freikühlung

Blockheizkraftwerk 225.000 225.000 --- ---

Absorber 92 000 92 000 --- ---Absorber 92.000 92.000

Kompressionskälte --- --- 45.000 70.000

Kompressionskälte, Redun. 45.000 45.000 45.000 70.000

Hybrid-Rückkühler 95.000 95.000 --- 70.000y

Trocken-Rückkühler --- --- 50.000 ---

Heizkessel Notbeheizung --- --- 20.000 20.000

Kühlwassersystem 40.000 40.000 25.000 35.000

BHKW-Peripherie 15.000 15.000 --- ---

Wasseraufbereitung 5.000 5.000 --- 5.000

Freikühleinrichtung 10.000 --- 10.000 10.000

Flächenkosten 170.000 170.000 90.000 90.000

Summe Investition 697.000 687.000 285.000 365.000

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Kapitalkosten als Annuitäten

Variante A1Absorber + BHKW

+ Freikühlung

Variante A2Absorber + BHKW

Variante B1Kompression

Scroll + F ikühl

Variante B2B2: Turbo + Freikühlung

Freikühlung

Tilgungszeitraum 6 Jahre 6 Jahre 6 Jahre 6 Jahre

Zinssatz 4,7 % 4,7 % 4,7 % 4,7 %

Investitionssumme 697.000.- 687.000.- 285.000.- 365.000.-

Annuitätsfaktor 0,195 0,195 0,195 0,195

Errechnete Annuität 136.007.- 134.055.- 55.612.- 71.223.-

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und -stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

Page 33: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Dipl.-Ing. Marco Henning, Johnson Controls)

Betriebskosten der Varianten

Variante A1

Absorber +

Variante A2

Absorber +

Variante B1

Kompression

Variante B2

B2: Turbo + BHKW +

Freikühlung

BHKW Scroll +

Freikühlung

Freikühlung

Strombezugskosten 158.- €/MWh 158.- €/MWh 158.- €/MWh 158.- €/MWh

Teuerungsrate Strom 4,0 %/a 4,0 %/a 4,0 %/a 4,0 %/a

Gasbezugskosten 53.- €/MWh 53.- €/MWh 53.- €/MWh 53.- €/MWh

Teuerungsrate Gas 4 0 %/a 4 0 %/a 4 0 %/a 4 0 %/aTeuerungsrate Gas 4,0 %/a 4,0 %/a 4,0 %/a 4,0 %/a

Wartung & Instandhaltung 35.050.-€ 43.523.-€ 6.600.-€ 9.040.-€

Fremdbezug Strom gesamt 158.325.-€ 67.835.-€ 529.656.-€ 504.648.-€

Fremdbezug Gas 340.825.-€ 446.799.-€ 0.-€ 0.-€

F db W 3 406 € 3 406 € 0 € 1 698 €Fremdbezug Wasser 3.406.-€ 3.406.-€ 0.-€ 1.698.-€

Energiekosten Fremdbezug 502.556.-€ 518.040.-€ 529.656.-€ 506.346.-€

KWK-Bonus/ Energiesteuer -111.094.-€ -145.637.-€ 0.-€ 0.-€

Energiekosten gesamt 391.462.-€ 372.403.-€ 529.656.-€ 506.346.-€

Betriebskosten gesamt 426.512.-€ 415.926.-€ 536.256.-€ 515.386.-€ (im ersten Jahr)

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Betriebsstunden pro Jahr

+ Freikü

hlung

Absorb

er + B

HKW

A1: Abso

rber +

BHKW

+ F

ngScroll +

Freikü

hlungA2: Ab

A1:

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

B2: Tur

bo + Fr

eikühlu

ng

B1: Kompres

sion S

BHKW Kälteerzeuger Freikühlung

B

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Verteilung Energieanteile Strom pro Jahr

11%

13%

31%

Selbstnutzung BHKW-Strom

Einspeisung BHKW-Strom

Fremdbezug

0%

0%A2: Absorber + BHKW

11%

A1: Absorber + BHKW + Freikühlung

Fremdbezug

76%

61%

8%

B1+2: Konventionelle Kältetechnik

76%

100%100%

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Unterpunkte:

• Begründung für gewähltes Beispiel

D t ll ö li h (Kält ) K t it V i t• Darstellung möglicher (Kälte-) Konzepte mit Varianten

• Gestehungskosten der Varianten

• Betriebskosten und -stunden pro Jahr

• Gesamtkosten und CO2-Äquivalent

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Kosteneinsparung nach

6 Jahren (B1-A1): Kosteneinsparung

Ca. 144.000 € (!!)g

nach

6 Jahren (B2-A1):

ca. 100.000 € (!!)

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Zunehmende Wirtschaftlichkeit

Vollständige Tilgung der Kapitalkosten im 6. Jahr

ab dem 6. Jahr

Konzept A

Ende KWK-Bonus >50kW

21 €/MWhKonzept A

schon ab dem

1. Jahr wirtschaftlich!

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

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Kraft-Wärme-Kälte Kopplungökologische und ökonomische Aspekte

Inhalte/ Agenda

ökologische und ökonomische Aspekte

g1. Johnson Controls

Unternehmens Kurzübersicht

2. KWKK-GrundprinzipZusammenspiel der Komponenten von KWKK-Systemen

3. Absorptions-Flüssigkeitskühler für KWKK-SystemeWarm- und Heißwasser-beheizte Absorptionsflüssigkeitskühler zur Einbindung in KWKK-Systeme

4. KWK- und BAFA-Förderung4. KWK und BAFA FörderungFörderungen gem. KWK-Gesetz (2009) und BAFA-Förderung für Absorptionsflüssigkeitskühler

5. Betrachtung einer KWKK-Gesamt-Anlage Wirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums (Kurzfassung)

6. Fazit

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Betrachtung einer KWKK-GesamtanlageWirtschaftlichkeit und CO2-Äquivalent am Beispiel eines RechenzentrumsWirtschaftlichkeit und CO2 Äquivalent am Beispiel eines Rechenzentrums

Fazit zu KWKK-Systemen• etablierte Technologien der Komponenten von KWKK-Systemen verfügbar

• Verbesserungspotentiale bei allen Komponenten gegeben (COP, Stromkennzahl etc.)

• voraussichtlich verbesserte KWK-Vergütungen ab 2012 möglich

• zukünftig höheres CO2-Einsparpotential durch KWKK-Systeme als konventionell

• KWKK trotz hoher Investitionskosten bei entsprechender Laufzeit wirtschaftlich sehr• KWKK trotz hoher Investitionskosten bei entsprechender Laufzeit wirtschaftlich sehr interessant

• BAFA Förderung positiv für Projekte mit geringerer jährlicher Betriebsdauer

• Laufzeit von Absorptionsflüssigkeitskühlern > 20 Jahren bedeutet reduzierte Kosten für Neubeschaffung gegenüber Kompressionskälteanlagen

• CO2-Äquivalent von KWK(K)-Systemen um mindestens 50% gegenüber Netzbezug reduziert und besser als Kompression

• Marktanteil von Absorptionsflüssigkeitskühlern in Deutschland <10%, damit Wachstumschancen dieses Segments

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

vorgestellt durch

Marco HenningM.Sc., Dipl.-Ing (FH)

Tel. 0201/2400-4107Mobil 0162/ 1098458Email [email protected]

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