12. Symposium Energieinnovation...12. Symposium Energieinnovation Graz :: 17.Februar 2012 4 2008...
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Dr. Jürgen Neubarth :: e3 consult :: Graz, 17. Februar 2012
12. Symposium Energieinnovation Energieeinsparung dezentraler Blockheizkraftwerke im Vergleich zu GuD-Kraftwerken unter Berücksichtigung überregionaler Versorgungsaufgaben
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Dezentrale KWK: Äpfel mit Birnen oder doch Äpfel mit Äpfeln vergleichen?
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Vergleich des Primärenergieeinsatzes bei der zentralen und dezentralen Erzeugung von Strom und Wärme
Abbildung: ASUE
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Bewertung dezentraler Erzeugung im Zielsystem der österreichischen Energiepolitik erforderlich
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Fallbeispiel: Effizienzvergleich BHKW und GuD bei „Übernahme“ Versor-gungsaufgabe Erdgas-GuD durch dezentrale Mikro-/Kleinst-BHKW-Anlagen
Abbildung: Energiestrategie Österreich
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Methodik und energiewirtschaftliche Randbedingungen
1. Modellierung Einsatz Erdgas-GuD-Kraftwerk am EXAA-Spotmarkt
2. Ermittlung Einsatzcharakteristik wärmegeführter BHKWs für zwei exemplarische Wärmeversorgungsaufgaben
3. Überlagerung Einsatzcharakteristik des wärmegeführten Betriebs mit GuD-Einsatzprofil zu strommarkt-/wärmegeführter BHKW-Betriebsweise
4. Gegenüberstellung Erdgaseinsatz dezentraler und zentraler Variante (Effizienzvergleich)
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Eingangsparameter zur Ermittlung Einsatz-charakteristik GuD-Kraftwerk am Strommarkt*
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2008 2009
Wirkungsgrad % 56 56
CO2-Emissionsfaktor tCO2/MWhHu 0,2 0,2
CO2-Zertifikatspreis €/tCO2 EEX CARBIX
Gaspreis €/MWhHo EEX Spotpreis
Netznutzung Gas €/MWhHo 0,429 0,425
Netzverlustentgelt Strom (Netzebene 3) €/MWhel 0 0,7
Systemdienstleistungsentgelt Strom €/MWhel 1,1 1,55
Sonstige variable Betriebskosten €/MWhel 4,0 4,0
An- und Abfahrkosten €/MWel*Start 27 27
* für einen fiktiven Standort in Oberösterreich; geplante und nicht geplante Nichtverfügbarkeiten werden für Analyse nicht berücksichtigt
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Exemplarische Einsatzplanung GuD-Kraftwerk für 1. - 7. Jänner 2008
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EXA
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in
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EXAA Spotpreis Einsatzkosten GuD
Di Mi Do Fr Sa So Mo
14 Einsatz-stunden
Anfahrtskosten > Erlöse
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13 Einsatz-stunden
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4 Einsatz-stunden
14 Einsatz-stunden
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Modellierte tägliche Einsatzstunden GuD-Kraftwerk für 2008 und 2009
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252008 (4.300 h)[h/d]
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252009 (4.800 h)[h/d]
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Referenzsystem Ein- und Mehrfamilienhaus mit BHKW-Kenndaten
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Weitere Randbedingungen: � Wärmespeicher so dimensioniert, dass Einsatzflexibilität über Kalendertag besteht� Kombination GuD mit Gasbrennwertkessel (90 % Jahresnutzungsgrad)� Berücksichtigung vermiedener Netzverluste bei dezentraler Variante (5 %)
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Tägliche Einsatzstunden wärmegeführter BHKW für Versorgungsaufgaben EFH und MFH (2009)
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25EFH 2009 (2.400 h)
ηges = 92 %[h/d]
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25MFH 2009 (5.000 h)
ηges* = 89 %[h/d]
*BHKW plus Spitzenlastkessel
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Einsatzcharakteristik GuD weitgehend unabhängig von Heizwärmebedarf im Gebäudebereich
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Korrelation EXXA-Spotpreise (Tagesmittelwert) und mittlere tägliche Gradtagzahlen ausgewählter Standorte in Österreich
Daten: EXAA, ZAMG
R² = 0,08290
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Tägliche Gradtage
2008
R² = 0,2170
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0 5 10 15 20 25EXA
A S
pot
pre
is [
€/M
Wh]
Tägliche Gradtage
2009
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Tägliche Einsatzstunden strommarkt-/wärmege-führter BHKW Versorgungsaufgaben EFH/MFH 2009
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EFH 2009 (7.100 h)ηges = 54 %
[h/d]
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MFH 2009 (7.000 h)ηges = 76 %*
[h/d]
*BHKW plus Spitzenlastkessel
Überschusswärmekann im System
nicht genutzt werden
Überschusswärmekann im System
nicht genutzt werden
Überschusswärmekann im System
nicht genutzt werden
Überschusswärmekann im System
nicht genutzt werden
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Dezentrale BHKW können Versorgungsaufgaben von Großkraftwerken heute nicht effizient ersetzen
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25 EFH 2009
GuD am Netz – „Stromdefizit“ bzw. Überschusswärme
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25MFH 2009
GuD nicht am Netz – „Überschussstrom“ aus BHKW
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Fazit
� Grundsätzlich Effizienzvorteile für dezentrale wärmegeführte KWK
� Verdrängung konventioneller Erzeugungsleistung durch wärmegeführte BHKW im Gebäudebereich aber vergleichsweise gering bzw. nur bei deutlichem Effizienzverlust möglich
� Kombination mit (großen) Wärmespeichern und Spitzenlastkessel zur Erhöhung der Einsatzflexibilität von dezentralen BHKWs sinnvoll
� Zentrale Einsatzoptimierung und -steuerung dezentraler BHKWs(virtuelles Kraftwerk) zur Systemintegration erforderlich
� Wechselwirkung mit Stromerzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien berücksichtigten
� Ausbau dezentraler, fossiler KWK hat potenziell negative Effekte auf nationale 2020 CO2-Ziele, da im Gegensatz zu Großkraftwerken nicht im ETS-System
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Dr. Jürgen Neubarth :: e3 consult :: Graz, 17. Februar 2012
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
www.e3-consult.at