New 080306 AP3 Gelsenkirchen · 2012. 12. 11. · asfasf. Folie 6 Othmar Verheyen...

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Othmar Verheyen

Kraft-Wärme-KopplungGelsenkirchen, 06. 03. 2008

Kompetenz-Netzwerk Kraftwerkstechnik NRW

AP 3: Optionen zukünftiger Energieversorgung


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Othmar Verheyen


Fakultät für Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau

Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik

Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel

www.uni-due.de/energietechnik

Gründungs- und Vorstandsmitglied

www.bkwk.de

Othmar M. VerheyenDipl.-Phys.Ing.

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• Technologien und Potenziale der KWK

• Wirtschaftliche Rahmenbedingungen

• KWKG-Novelle

• Optionen für eine KWK-Stärkung

Agenda

06.03.2008Quelle: www.bdi-online.de (EUROSTAT)

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• KWKG-Novelle


Agenda


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Adas

asfasf

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1500

1000

500

€/kW

MW

0,3 10,1 3 10 30 100 300 1000

Kolbenmaschine 42 %

30 %

Gas Turbine

25 %

40 %

50 %

58 %

Gas und Dampf

Vergleich verschiedener KWK-Technologien

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Rücklauf

Vorlauf

Generator

G

Motor

Abgas-Wärmeaustauscher

Wärmeaustauscher

Ölkühler

Kühlwasser-

Kraft-Wärme-Kopplung mit Motor-BHKW

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BHKW-Module 4 x 50 kWel

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Gasturbine / GuD-Prozess

Quelle: energytech.at – TechnologiePortrait Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), Wien, Mai 2002

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Quelle: E & M

Foto und Spezialpapiere – Weißenborn - 2005

5,5 MW-Gasturbine SolarTaurus 60 von Turbomach SA, zusatzgefeuerter Abhitzekessel vonVKK Standardkessel Köthen GmbH

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Dampfprozess

mit Gegendruckturbine / Entnahmekondensationsturbine

Quelle: energytech.at – TechnologiePortrait Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), Wien, Mai 2002

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Dampfturbine

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Biomasseheizkraftwerk Ulm

Quelle: Peter Humbold, Vortrag 16.05.2006

Elektr.

Leistung

9,6 MW

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

• Kälteleistung 422 bis 4840 kW

• 21 Modelle

• Stoffpaar: H2O/LiBr

• Heizmedium: Heizwasser oder Dampf

Quelle: York Deutschland GmbH

� Wärmeabsatz im Sommer durch verstärkten Einsatz im Kältebereich.

� Die höheren Investitionskosten für Absorptionskältemaschinen können durch

niedrige Wärmegestehungskosten und lange Laufzeiten kompensiert werden.

� Schon durch kleine Änderungen in den Auslegungsbedingungen können ernorme

Investitionskosten gespart werden.

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aus: B.KWK

Wärme, die aus Brennstoffen in Heizkesseln bzw. Heizwerken erzeugt wird, könnte im Prinzip immer auch gekoppelt mit Strom erzeugt werden.

Potenziale für KWK

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Entwicklung der installierten KWK-Leistung in den Niederlanden

010002000300040005000600070008000

1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999

MW elektrisch

Verdopplung in 5 Jahren

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aus: B.KWK

Potenziale für KWKDie Bundestags-Enquete-Kommission „Nachhaltige

Energieversorgung“ befand 2002: es lasse sich in der

längerfristigen

Perspektive „… in

grober Näherung

ein technisches

Potenzial für die

KWK-Stromerzeugung

in der Bandbreite von

220 bis 380 TWh

abschätzen.“

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KWK-Potenzial in Deutschlandnach Enquêtekommission des Bundestages 2002

„Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und Liberalisierung“

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Wirtschaftliches KWK-Potenzial

Quelle: Eikmeier, Schulz, Krewitt, Nast, EuroHeat & Power, 6/2006

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Wärmepotenzial in der Industrie

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Strukturelle Hemmnisse für den KWK-Ausbau

Schwache Motivation der potenziellen Betreiber

– KWK-Investition nicht betriebsnotwendig

– Keine Fachpersonal in den Unternehmen

– Kerngeschäft lässt keine Zeit

– Industrie/Gewerbe: Amortisationserwartung

– Fernwärme (Stadtwerke): hohe Investitionen (Anlaufverluste)

Elektrizitätswirtschaftliche Situation

- Preisentwicklung für Strom und Wärme unklar

- Gesetze und Richtlinien komplex

- KWK-Strom mindert Absatz des vorgelagerten EVU

- Verhinderung durch Gestaltung der Konditionen für

Zusatz-Reservestrom, Vergütung Überschussstrom

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• KWKG-Novelle


Agenda


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2000: Sinkende Strompreise

• Übergang „liberalisierter Strommarkt“ bis etwa 2005

• Umsatzeinbußen bei Hersteller u.ä.

• Stillegung bestehender KWK-Anlagen

(kommunale, industrielle, private), bedroht waren:

Industrielle KWK: 5.000 MW (VIK),

Kommunale KWK: > 1/3 der KWK-Kapazität (VKU)

• Know-How-Verlust

• Verlust an Arbeitsplätzen

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KWK-Einflussfaktoren

Investitions- und Betriebskosten

Erlöse für Strom und Wärme

Vermarktung (Strom - freier Netzzugang- gesicherte Lieferung

Wärme - Anschlusszwang)

Brennstoffkosten (-verfügbarkeit)

Wettbewerbsverzerrung (Subventionen, gesetzlicherRahmen (Emissionshandel))

Allgemein fAllgemein füür alle Brennstoffe und Anlagentypenr alle Brennstoffe und Anlagentypen

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Ölproduktion in Mio. Barrel pro Tag

Quelle: Dr. W. Zittel, J. Schindler, "Crude Oil: The Supply Outlook„Background paper prepared by the Energy Watch Group October 2007, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

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Ölpreisentwicklung Sorte Brent für 1 Barrel - Stand 29.02.2008

$20

$30

$40

$50

$60

$70

$80

$90

$100

$1101

5.1

1.2

00

2

16

.05

.20

03

25

.07

.20

03

02

.10

.20

03

12

.12

.20

03

28

.02

.20

04

14

.05

.20

04

23

.07

.20

04

01

.10

.20

04

10

.12

.20

04

25

.02

.20

05

06

.05

.20

05

15

.07

.20

05

23

.09

.20

05

02

.12

.20

05

10

.02

.20

06

21

.04

.20

06

30

.06

.20

06

08

.09

.20

06

05

.04

.20

07

15

.06

.20

07

24

.08

.20

07

02

.11

.20

07

18

.01

.20

08

© Othmar Verheyen, Universität Duisburg-Essen, Quelle: iw rpressedienst

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Grenzübergangspreis Erdgas

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

€/kW

h

Quelle: BMWI, BAFA, eigene Darstellung

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• KWKG-Novelle


Agenda


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Vereinbarung Bundesregierung und der deutschen Wirtschaft

1. KWK-Gesetz 11 Mio t CO2

2. Selbstverpflichtung KWK-Zubau 9 Mio t CO2

3. Selbstverpflichtung sonstigeMaßnahmen (Modernisierung desKraftwerksparks, beschleunigter Ausbauerneuerbarer Energien, verbesserteHeizungs- und Warmwassertechnik,Energieeffizienzkampagnen,Erdgasfahrzeuge und Brennstoffzelle)

25 Mio t CO2

Summe 45 Mio t CO2

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KWKG• Zuschlagszahlungen von insgesamt ca. 8,7 Mrd. DM

• Begünstigt wird nur der ins Netz eingespeiste Strom

• KWK-Anlagen mit Vergütungsanspruch nach EEG erhalten keinen Zuschlag

• Höhe und Absenkungszeitraum der Zuschlagszahlungen können geändert werden.

• Bonuszahlungen werden über einen Belastungsausgleich auf alle Netzbetreiber und von diesen auf die Netzkosten umgelegt.

• Bei Letztverbrauchern werden Grenzen gesetzt:Jahresverbrauch > 30.000 kWh: max. 0,05 Cent/kWh Gewerbebetrieben mit hohem Stromkostenanteil (4 %): max. 0,025 Cent/kWh.

• Ende 2004 gemeinsames Monitoring von BMWI und BMU. Bei Zielverfehlung sind von der Bundesregierung geeignete Maßnahmen vorzuschlagen.

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§ 7 Höhe des Zuschlags und Dauer der Zahlung

1,941,59--2010

2,101,590,56-2009

2,101,640,82-2008

2,251,641,23-2007

ab Dauerbetrieb2,251,691,230,972006

für 10 Jahre2,401,691,381,382005

2,401,741,381,382004

2,561,741,531,532003

5,112,561,741,531,532002

Brennstoff-zellen und Klein-Anlag. bis 50 kW

Neue KWK-Anlagen (bis 2MW) ab 01.01.2002

Modernisierte Anlagen (> 50% Kosten) vor 01.01.1990

Neue Bestands-anlagen ab 01.01.1990

Alte Bestands-anlagen vor dem 01.01.1990

KWKG

in Cent/kWh

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Quelle: VDN

Finanzvolumen aus dem KWKG

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Mio

€

BZ

Neu < 50 kW

Neu < 2MW

Mod.

Bestand neu

Bestand alt

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EEG wurde am 2. April 2004 im Bundestag beschlossen:

Änderung in §8 Vergütung für Strom aus Biomasse

Absatz 3 und 3a

„(3) Die Mindestvergütung ... erhöht ich um 2,0 Cent/kWh,

soweit es sich um Strom im Sinne von §3 Abs.4 des KWKG

handelt...

(3a) Die Mindestvergütung erhöht sich um weitere

2,0 Cent/kWh, wenn dieser Biomasse-KWK-Strom durch

innovative Verfahren oder Techniken (aufgelistet) erzeugt

wird.

Nachbesserung (1)

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Veränderung Einspeisevergütung

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Nachbesserung (2)

Änderung KWKG wurde am 2. April 2004 im Bundestag beschlossen:

„üblicher Preis“

Nach §4 Abs.3 Satz 2 des KWKG ... wird folgender Satz ein

gefügt „Als üblicher Preis gilt der durchschnittliche Preis für

Baseload-Strom an der Strombörse EEX in Leipzig im jeweils

vorangegangenen Quartal.“

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Baseload-Strom EEX Leipzig

0

10

20

30

40

50

60

70

Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

© Othmar Verheyen, Universität Duisburg-Essen, Quelle:w w w .eex.com/de/Dow nloads

€/M

Wh

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KWKG-Novelle (1)

• Regierungsentwurf vom 04.01. 08

• Empfehlung des Bundesrates vom 04.02.08

• Sitzung des Bundesrates am 15.02.08

• 1. Lesung des Bundestages 06.03.08

2./3. Lesung des Bundestages

Stellungnahme Bundestag

• Inkrafttreten 01.01.09 (evtl. früher)

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KWKG-Novelle (2)

§ 1 - Förderung KWK-Anlagen und Wärmenetze.

Keine konkreten Ausbauziele

Bundesrat - …Verdopplung … auf ca. 25 %

§ 3 - Hocheffiziente KWK-Anlagen nach EU-Richtline

92/42/EWG (gestrichen in § 6 Bezug auf FW 308)

- Wärmenetze sind öffentliche Netze mit mind. 10

Abnehmer.

Bundesrat - auch objektinterne Wärmenetzt

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KWKG-Novelle (3)

§ 4 - Abnahmeverpflichtung von KWK-Strom gleichrangig

zum EEG-Strom.

Bundesrat - Ist Nutzwärmebedarfsdeckung

gefährdet, so ist KWK-Strom vorrangig abzunehmen.

- Zuschlag auch für KWK-Strom im nichtöffent-

lichen Netz, wenn er der Eigenversorgung nach

§ 110 Abs. 3 EnWG des Produzierenden Gewerbes

dient.

Bundesrat - Streichung … Produzierendes Gewerbe

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KWKG-Novelle (4)

§ 5 - Bestandsanlagen, die modernisiert oder erneuert

werden, müssen bis 31.12.2014 in Dauerbetrieb

genommen worden sein.

Bundesrat - 31.12.2016

§ 5a - Wärmenetze – mind. 60 % KWK-Wärme

Bundesrat - 50 %

§ 5a - Mindestwärmedurchsatz 1 MWh/a m

Bundesrat - streichen!

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KWKG-Novelle (5)

§ 7 - Für modernisierte und neue Anlagen:

5 Jahre, 30.000 Voll-Bh - 1,5 ct/kWh

Industrienetze – Degression um 0,2 ct/kWh pro Jahr

B.KWK - entspricht ca. 1 ct/kWh – streichen!

§ 7 - Kleine KWK-Anlagen 50 kW bis 2 MW – 2,1 ct/kWh

(sonst wie oben)

Bundesrat - Änderung - Bonus (50 – 250 kW) für

jeweils 8 Jahre (Inbetriebnahme) von 4,0 ct/kWh

(2009/2010), 3,5 ct/kWh (2011/2012), 3,0 ct/kWh (2013/2014)

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KWKG-Novelle (6)

§ 7 - Bonus kleine KWK-Anlagen (50 kW)

jeweils 8 Jahre (Inbetriebnahme) von 5,0 ct/kWh

(2009/2010), 4,5 ct/kWh (2011/2012), 4,0 ct/kWh (2013/2014)

Brennstoffzellen – 10 Jahre, 5,11 ct/kWh

Bundesrat - Rückgängig machen (5,11 ct/kWh, 10 a)

§ 7 + 7a - Deckel: 750 Mio. € pro Jahr für KWK und

150 Mio. € pro Jahr für Wärmenetze

Bundesrat - 950 Mio. € pro Jahr

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• KWKG-Novelle


Agenda


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Volkswirtschaftliche Relevanz

17 Atomkraftwerke in Deutschland mit einer elektrischen Leistung von 21,3 GW und einem elektrischen Wirkungs-grad von 35 % produzieren jährlich ca. 155 TWh/a Strom.

Würde die entsprechenden Abwärme (45 %) genutzt –199.000.000 MWh/a – könnten mit 60 €/100 l Heizöl (2006) etwa 11,9 Mrd. €/a vermieden werden (ohne Invest) .

Rohölpreis frei deutsche Grenze: 379 €/t (2006) führte zu Gesamtkosten von 41,5 Mrd. € (2006). Gegenüber 2005 etwa 2 % geringerer Verbrauch und etwa 18 % höhere Kosten.

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Präsidium (seit 09.10.2007)

Präsident: Dr. Dieter Attig, Stadtwerke Saarbrücken (m.)

Vize-Präsidenten: Dr. Edmund Baer, Stadtwerke Duisburg (r.)Engelbert Giesen, BTB Berlin (l.)Prof. Dr. Klaus Traube, Oberursel (Porträt)

Gründung des B.KWK am 22.01.2001

33 Gründungsmitglieder, darunter industrielle Anlagenbetreiber, Stadtwerke, Anlagenhersteller, Planungs-, Beratungs- und Finanzdienstleister, Energieagenturen,

Gewerkschafter, Umweltverbände und wissenschaftliche Institute.

Geschäftsführer: Adi Golbach, Geschäftsstelle in Berlin

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PräambelEine nachhaltige Wirtschaftsentwicklung und die

Verpflichtung zum Schutze des Klimas erfordern für den

Energiebereich ein deutliches Umdenken.

Zusätzlich zur verstärkten Nutzung regenerativer Energien

ist der rationelle Einsatz von Energie dabei ständige

Verpflichtung.

Eine wesentlich erweiterte Nutzung des Prinzips der Kraft-

Wärme-Kopplung ist zum Klimaschutz und zur

Ressourcenschonung unabdingbar.

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Othmar Verheyen


Präambel (2)

Ein wachsender Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung bedeutet zugleich eine

Dezentralisierung der Stromerzeugung hin zu Fernwärme-, Nahwärme-

und Objektversorgungssystemen.

Der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung fördert dieses technische

Organisationsprinzip, unabhängig von der Art und der Größe der

Anlagen, vom Einsatzbereich und vom verwendeten Energieträger.

Wichtigstes Ziel bleibt dabei die Effizienzsteigerung bei der

Energieumwandlung und die Reduktion der Treibhausgas-Emissionen.

Der Verein strebt ein möglichst breites gesellschaftliches Bündnis an, das

sich auch in der Mitgliedschaft und in der Zusammensetzung des

Vorstandes widerspiegeln soll.

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Mitgliederentwicklung

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Handlungsoptionen (1)

Information

– Erneuerbare Energie sind verständlich (fühlbar) und finden

allgem. Zuspruch in der Bevölkerung – die Bürger wissen

aber nicht was KWK ist.

– Einer KWK-Anlage sieht man ihre ökologische Bedeutung

nicht an – Kraftwerk bleibt Kraftwerk.

Energiewirtschaftliche Situation

• Preisentwicklung für den Brennstoff einerseits und für Strom und

Wärme andererseits führen zum Öffnen oder Schließen der

Wirtschaftlichkeitsschere (unvorhersehbar).

• Vergütung von Überschussstrom.

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Handlungsoptionen (2)

Flankierende Förderung

– z. B. auch des nichteingespeisten Stroms (KWKG II)

– für den Ausbau dezentraler Strukturen (Nah- und Fernwärme,

Objektversorgung), sie helfen der KWK und der Erneuerbaren

Energien sowie den Zukunftstechnologien (Brennstoffzelle).

– konkreter Studien für KWK-Anwendungen in der Industrie.

Gesetzgeber

– Anschluß- und Benutzungszwang (Ordnungsrecht?)

– Gesetze und Richtlinien VEREINFACHEN

– Aufbau von Leuchtturmprojekten (kommunale und

Landesliegenschaften)

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