Primärenergetische Bewertung von Fernwärme aus KWK · vorliegenden Energiemenge beispielsweise in...

Primärenergetische Bewertung von Fernwärme aus KWK

Endbericht © FfE, Juni 2009


Auftraggeber: AGFW e.V.

FfE-Auftragsnummer: AGFW-0001

Bearbeiter/in: Dipl.-Ing. P. Pfeifroth Dipl.-Ing. M. Beer

Fertigstellung: Juni 2009

Impressum:

Endbericht der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE)

zum Projekt:


Auftraggeber:

AGFW e.V.

Kontakt: Am Blütenanger 71 80995 München Tel.: +49 (0) 89 158121-0 Fax: +49 (0) 89 158121-10 E-Mail: [email protected] Internet: www.ffe.de

Wissenschaftlicher Leiter: Prof. Dr.-Ing. U. Wagner

Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. W. Mauch

Projekt-Manager: Dipl.-Phys. R. Corradini

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Schreibmaschinentext

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ISBN: 978-3-941802-16-2

Inhaltsverzeichnis i

Inhalt

1 Aktuelle Situation ............................................................................................. 1

1.1 Berechnungsverfahren im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) ..........1

1.2 Methodik der Stromgutschrift ......................................................................................3

1.2.1 Notwendigkeit eines Referenzsystems.............................................................4 1.2.2 Primärenergiefaktor ..........................................................................................5 1.2.3 Berechnung des PE-Anteils der KWK-Wärme mittels Stromgutschrift.............6 1.2.4 Entwicklung des Primärenergiefaktors des deutschen Strommixes.................8

2 Logik eines Verdrängungsmixes .................................................................. 12

2.1 Merit Order ...................................................................................................................12

2.2 Herleitung des Verdrängungsmixes..........................................................................13

2.2.1 Modellierung des Lastgangs der Stromerzeugung.........................................14 2.2.2 Anteil der verschiedenen Energieträger am Lastgang ...................................15 2.2.3 KWK-Lastgang ...............................................................................................17

2.3 Ergebnisse des Verdrängungsmixes ........................................................................19

2.4 PE-Faktor des Verdrängungsmixes...........................................................................20

3 Gegenüberstellung der Methoden ................................................................ 23

4 Fazit ................................................................................................................. 25

5 Literaturverzeichnis ....................................................................................... 26

1

PE-Faktor Für FW-KWK_2009_04_20 14.08.2009 11:11:00 B80515


1 Aktuelle Situation

Fernwärme aus Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zählt wegen ihrer guten Ausnutzung der Brennstoffe zu den effizientesten Heizkonzepten. So stellt die Förderung des Ausbaus der KWK im Rahmen des Integrierten Energie- und Klimaprogramms (IEKP) einen wichtigen Baustein zur Erreichung der festgesetzten Kohlendioxidminderungsziele der deutschen Bundesregierung dar.

Zur Sicherstellung eines Einsatzes energieeffizienter Heiztechnik wurde von der Bundesregierung im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) /EnEV 07/ ein Bewertungsverfahren auf Basis der Energiebilanz von Gebäuden unter Einschluss der Anlagentechnik festgelegt. Fernwärme zu Heizungszwecken in Privathäusern steht in Konkurrenz zu verschiedenen dezentralen Technologien, wie Gasbrennwertkesseln, ölbefeuerten Heizkesseln, solar- und geothermischen Anlagen sowie perspektivisch zu Brennstoffzellen. Wegen einer inkonsistenten Bewertungsmethode für den Primärenergieeinsatz in KWK-Anlagen könnte der Ausbau der Erzeugung von Strom aus regenerativen Quellen die rechnerische Wettbewerbsfähigkeit der KWK-Anlagen schmälern. Deshalb sollte eine Änderung des in der EnEV vorgeschriebenen Bewertungsverfahrens diskutiert werden.

1.1 Berechnungsverfahren im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV)

In der EnEV wurden 2002 die Wärmeschutzverordnung (WschV) und die Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlV) mit dem Ziel zusammengeführt, Hausbesitzern und Bauherren eine ganzheitliche Bewertung des Energieverbrauchs zu Heizzwecken, von der Gewinnung und dem Transport des Energieträgers bis zur Erzeugung und Speicherung der Wärme, vorzuschreiben (s. Abbildung 1-1 )

Die Bilanzierung wurde dafür um folgende Aspekte erweitert:

• Bewertung der Anlagentechnik: Damit erweitert sich der Fokus der Betrachtung von der Nutzenergie zu Heizzwecken in den Räumlichkeiten auf die an der Gebäudegrenze übergebene Endenergie in Form von Energieträgern wie Strom, Gas, oder Fernwärme

• Einführung eines Primärenergiefaktors: In diesem werden die während der Gewinnung, Umwandlung und Erzeugung von Endenergie anfallenden Verluste berücksichtigt und somit der komplette Einsatz von Primärenergie zur Bereitstellung der Endenergie an der Gebäudegrenze berücksichtigt.

Die wichtigste Bewertungsgröße für Gebäude ist in der EnEV der Jahresprimärenergiebedarf in Abhängigkeit von der Kompaktheit des Gebäudes. Die EnEV bietet Hausbesitzern somit die Möglichkeit, die gesetzlichen Anforderungen


sowohl durch moderne Heizanlagentechnik als auch durch Dämmmaßnahmen zu erfüllen.

Abbildung 1-1: Nutzenergie, Endenergie und Primärenergie am Beispiel eines Hauses /DIN 07/

Die Methodik zur Berechnung des Primärenergiebedarfs von Gebäuden wird in DIN 4701-10/A1 /DIN 07/ geregelt. Der Primärenergiebedarf errechnet sich aus der Multiplikation der Endenergie an der Gebäudegrenze mit vorgeschriebenen Primärenergiefaktoren für die verschiedenen Energieträger. Eine Auswahl der vorgeschriebenen Primärenergiefaktoren ist in Tabelle 1 aufgelistet.

3

Tabelle 1: Vorgabe für Primärenergiefaktoren nach DIN 4701-10/A1 /DIN 07/

insgesamt nicht erneuerbarer AnteilA B

Heizöl EL 1,1 1,1Erdgas H 1,1 1,1Flüssiggas 1,1 1,1Steinkohle 1,1 1,1Braunkohle 1,2 1,2Holz 1,2 0,2fossiler Brennstoff 0,7 0,7erneuerbarer Brennstoff 0,7 0fossiler Brennstoff 1,3 1,3erneuerbarer Brennstoff 1,3 0,1

Strom Strom-Mix 3 2,7Umweltenergie Solarenergie,

Umgebungswärme1 0

Nah-/Fernwärme aus Heizwerken

a Bezugsgröße Endenergie: Heizw ert H1b Angaben sind typisch für durchschnittliche Nah-/Fernw ärme mit einem Anteil der KWK von 70%.

Primärenergiefaktoren ƒp

Energieträgera

Brennstoffe

Nah-/Fernwärme aus KWKb

Alternativ zu diesen Vorgaben steht es den Anbietern von Fernwärme offen, für Ihr Produkt durch Berechnung einen eigenen Primärenergiefaktor zu bestimmen. Im Falle einer gemischten Fernwärmeerzeugung aus KWK-Anlagen und Heizwerken wird der PE-Faktor mit 0,7 angesetzt, sofern die Anbieter nicht den tatsächlichen Wert in einer detaillierten Berechnung nachweisen, Im Rahmen der EnEV wird der Primärenergieeinsatz von Fernwärme mit dem so genannten Stromgutschriftenverfahren bewertet. Dieses Verfahren wird im folgenden Kapitel erläutert.

1.2 Methodik der Stromgutschrift

Durch Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) werden, wie in Abbildung 1-2 dargestellt, gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Daraus ergeben sich Probleme bei der richtigen Bewertung der unterschiedlichen Energieformen. Bei diesen Anlagen sind Brennstoffeinsatz, Emissionen oder Kosten nicht eindeutig auf die entstehenden Produkte – Strom und Wärme – aufteilbar.


Abbildung 1-2: Kraft-Wärme-Kopplung

1.2.1 Notwendigkeit eines Referenzsystems Für die Bewertung der Auswirkungen eines Einsatzes von KWK-Anlagen müssen die Aufwendungen und Einsparungen mit denjenigen verglichen werden, die sich bei der Erzeugung der gleichen Strom- und Wärmemengen in ungekoppelten Systemen ergeben würden. KWK-Anlagen werden vorwiegend wärmegeführt betrieben. Das bedeutet, dass die Anlagen dann produzieren, wenn ein Bedarf für ihre Wärme besteht und sie diese absetzen können. Schon allein durch den Wechsel der Jahreszeiten variiert der Wärmebedarf stark. Anlagen, bei denen die Stromkennziffer, also das Verhältnis des erzeugten Stroms zur erzeugten Wärme, variabel ist, können dem Bedarf besser angepasst werden und weisen tendenziell höhere Laufzeiten auf. Da es im Bereich der allgemeinen Versorgung praktisch nicht vorkommt, dass eine KWK-Anlage mit den entsprechenden Strom- und Heizleistungen ein reines Kraftwerk zur Stromerzeugung und ein reines Heizwerk eins zu eins ersetzt, muss bei der Bewertung der KWK-Anlage immer ein „was wäre wenn“ - Ansatz zum Einsatz kommen.

Die Zuordnung (Allokation) der primärenergetischen Aufwendungen oder Emissionen kann prinzipiell auf unterschiedliche Weise erfolgen. So können die Aufwendungen entsprechend der verschiedenen Erlöse aufgeteilt werden, die mit Strom und Wärme erzielt werden (Monetäre Allokation). Bei der exergetischen Allokation werden die Aufwendungen entsprechend der Verwendbarkeit der Produkte aufgeteilt. Strom ist eine höhere Energieform als Wärme, deren Exergiegehalt1 von Temperaturniveau abhängt.

In der EnEV wird zur Bewertung der KWK die Methodik der Stromgutschrift vorgeschrieben. Diese ist ein Verfahren nach dem Prinzip der Energetischen Allokation,

1 Exergie: Anteil der Gesamtenergie, der Arbeit verrichten kann, wenn er in das thermodynamische Gleichgewicht mit

seiner Umgebung gebracht wird

5

bei der die Aufwendungen entsprechend der Energieströme aufgeteilt werden. Bei diesem Verfahren hat die Vorgabe für die primärenergetische Bewertung von Strom gleichzeitig großen Einfluss auf den zu errechnenden Primärenergiefaktor der KWK-Wärme.

1.2.2 Primärenergiefaktor Der Primärenergiefaktor (PE-Faktor) ist definiert als der Quotient aus Primärenergie und Endenergie.

PE-Faktor = Primärenergie / Endenergie

Er gibt somit an, wie effizient Strom oder Wärme als Formen der Endenergie aus Primärenergie wie fossilen Brennstoffen gewonnen werden kann. Die Primärenergie setzt sich zusammen aus dem Umwandlungseinsatz, also der am Kraftwerk vorliegenden Energiemenge beispielsweise in Form von aufbereiteter Steinkohle, und der zur Bereitstellung des Umwandlungseinsatzes benötigten Energiemenge in der Vorkette. Ein Beispiel für einen PE-Faktor ist in Abbildung 1-3 dargestellt. Bei einer ungekoppelten Stromerzeugung mit einem Wirkungsgrad von 40,7 % werden 40,7 % des Umwandlungseinsatzes in Strom umgewandelt. Die restlichen 59,3 % fallen als Abwärmeverluste auf einem niedrigen Temperaturniveau an.

Abbildung 1-3: Primärenergiefaktor bei der ungekoppelten Stromerzeugung


Der PE-Faktor ergibt sich als Quotient aus 110 Primärenergieeinheiten und 40,7 Einheiten Endenergie, in diesem Fall Strom, zu ca. 2,7.

PE-FaktorStrom = 110 / 40,7 = 2,7

1.2.3 Berechnung des PE-Anteils der KWK-Wärme mittels Stromgutschrift Bei einer Kraft-Wärme-Kopplung, der gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme in einer Anlage, ist für die Zuordnung der Primärenergie zu den beiden Endenergiearten eine geeignete Methodik auszuwählen. Das im Rahmen der EnEV vorgesehene Berechnungsverfahren zur Ermittlung des PE-Faktors von KWK-Wärme mittels Stromgutschrift, ist in Abbildung 1-4, unten dargestellt. In dem Beispiel werden mit einem Nutzungsgrad2 von 80 % und eine Stromkennziffer3 von 0,6 typische Werte für KWK-Anlagen verwendet.

Es werden 30 % der 100 Einheiten Umwandlungseinsatz in Strom und 50 % in Wärme umgewandelt. Die verbleibenden 20 % Prozent fallen als Verluste an. Nach dem Verfahren der Stromgutschrift wird zunächst der Anteil der Primärenergie, der dem Strom zuzurechnen ist, durch Multiplikation des erzeugten Stroms mit einem festgesetzten PE-Faktor für den deutschen Strommix errechnet. Die Höhe der Festsetzung dieses Faktors in der EnEV hat entscheidenden Einfluss auf die Konkurrenzfähigkeit von KWK-Wärme bei einer primärenergetischen Bewertung verschiedener Heizungssysteme.

2 Nutzungsgrad: Verhältnis aus in einem bestimmten Zeitraum nutzbar gemachter zu zugeführter Energie 3 Stromkennziffer: Verhältnis von elektrischer Leistung zu genutzter Abwärmeleistung

7

Abbildung 1-4: Primärenergiefaktor für KWK-Wärme bei einem PE-Faktor des Strommixes von 3,0 (oben) und 2,7 ( unten)

Für die 30 % Strom errechnet sich mit dem PE-Faktor von 2,7 für den Strommix aus der aktuell gültigen EnEV ein PE-Anteil von 81 Einheiten an den 110 Einheiten Primärenergie. Die verbleibenden 29 Einheiten bilden den PE-Anteil der Fernwärme.


Das bedeutet, dass rein rechnerisch aus 29 Einheiten Primärenergie 50 Einheiten KWK-Wärme erzeugt werden. Daraus errechnet sich ein PE-Faktor von 0,58 für die erzeugte Wärme.

PE-FaktorWärme = 29 / 50 = 0,58

Durch die Vorgehensweise bei der Stromgutschrift-Methodik führt eine Absenkung des PE-Faktors für den Strommix zu einer Erhöhung des PE-Faktors der KWK-Wärme. In Abbildung 1-4, oben ist analog das Vorgehen zur Bestimmung des PE-Faktors von KWK-Wärme mit einem PE-Faktor für den Strommix von 3,0 dargestellt. Für die in diesem Beispiel erzeugten 30 % Strom ergibt sich durch Multiplikation mit 3,0 ein Anteil von 90 Einheiten an den 110 Einheiten Primärenergie. Die verbleibenden 20 Einheiten werden dem PE-Anteil der Wärme zugeordnet. Aus 20 PE-Einheiten werden in diesem Fall 50 Einheiten Wärme erzeugt was einem PE-Faktor von 0,4 entspricht.

PE-FaktorWärme = 20 / 50 = 0,4

Die Abbildungen verdeutlichen, dass für die in diesen Beispielen verwendeten Wirkungsgrade und Stromkennziffern die Absenkung des PE-Faktors für den Strommix von 3,0 auf 2,7 im Rahmen der Novellierung der EnEV von 2007, zu einer Erhöhung des PE-Faktors für KWK-Wärme von 0,40 auf 0,58 führte. Um den Heizenergiebedarfs eines Hauses primärenergetisch zu bewerten, wird die für den Heizbedarf aufgewendete Endenergie mit dem Primärenergiefaktor multipliziert. Die Erhöhung des PE-Faktors von 0,40 auf 0,58 führt in diesem Fall somit zu einer Erhöhung des errechneten Primärenergiebedarfs für die Heizung mit KWK-Wärme um 45 %.

1.2.4 Entwicklung des Primärenergiefaktors des deutschen Strommixes Wie oben dargestellt, ist die Festlegung des PE-Faktors für den deutschen Strommix eine wichtige Stellgröße für die Konkurrenzfähigkeit der KWK-Wärme bei einer primärenergetischen Bewertung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden. Daher sollen die festgesetzten Werte der Entwicklung des Primärenergieeinsatzes zur Stromerzeugung in Deutschland in den letzten Jahren gegenübergestellt und bewertet werden.

In Abbildung 1-5 ist die Entwicklung des Primärenergiefaktors des gesamten deutschen Strommixes grün dargestellt. Zur Berechnung des PE-Faktors werden Statistiken des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie /BMWI-0109/ und des Statistischen Bundesamtes /STB 08/ verwendet. Die blau gestrichelte Linie zeigt den Wert, mit dem der Strommix in der EnEV angesetzt wird. In der ersten EnEV von 2002 wurde der Wert auf 3,0 festgelegt. Nachdem der PE-Faktor in der Novellierung von 2004 auf dem Wert von 3,0 blieb, wurde er in der aktuell gültigen EnEV vom 01.10.2007 um 10 % auf den neuen Richtwert von 2,7 abgesenkt.

9

2,40

2,55

2,70

2,85

3,00

3,15

3,30

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Jahr

PE-F

akto

r Stro

mm

ix

Berechungsansatz nach EnEv 2002 Berechungsansatz nach EnEV 2007 Vorgabe

Abbildung 1-5: Entwicklung des PE-Faktors des deutschen Strommixes und Vorgaben der EnEV nach /BMWI-0109/und /STB 08/

Bei Gebäuden mit Warmwasserbereitstellung durch Elektroheizung, ein Beispiel für ein wenig effizientes Heizungssystem, führt eine Absenkung des PE-Faktors für den Strommix zu einem niedrigeren rechnerischen PE-Verbrauch und somit zu einer Reduzierung des Anforderungsniveaus durch die EnEV. Deshalb wurden gleichzeitig die Grenzwerte für den Jahresprimärenergiebedarf gesenkt. Im Rahmen der Europäischen Effizienzrichtlinie wird für die Fälle, in denen in den Mitgliedsländern der Wert nicht ausreichend genau ermittelt wurde, ein PE-Faktor von 2,5 angesetzt.

Mit der Absenkung auf 2,7 in der Novellierung der EnEV von 2007 soll in einem neuen Ansatz im PE-Faktor nur der primärenergetische Input an nicht erneuerbaren Energieträgern berücksichtigt werden /DENA 07/. Diese Änderung in der Definition des PE-Faktors soll in Abbildung 1-6 verdeutlicht werden.


Abbildung 1-6: Verschiedene Berechnungsvarianten für den PE-Faktors in der EnEV

Bisher wurde in der Berechnung des PE-Faktors der regenerative erzeugte Strom nach der Wirkungsgradmethode mit einem Wirkungsgrad von 100 % in einen Primärenergieverbrauch zurückgerechnet (Berechnungsmethode A). Die rote Linie in Abbildung 1-5 zeigt den PE-Faktor nach der aktuellen Berechnungsmethode nach der EnEV 2007, also für den Fall, dass der regenerativ erzeugte Strom nicht gleichzeitig als Primärenergieträger berücksichtigt wird (Berechnungsmethode B).

In Abbildung 1-7 wird der Entwicklung des PE-Faktors zur Verdeutlichung die Nettostromerzeugung nach /BMWI-0109/ und /STB 08/ für denselben Zeitraum gegenübergestellt. Im Diagramm oben ist die Nettostromerzeugung nach Energieträgern aufgetragen. Man erkennt deutlich den wachsenden Anteil der Windkraft ab der Jahrtausendwende und die Zunahme des Einsatzes von „übrigen Brennstoffen“ wie Müll in der Stromerzeugung. Innerhalb der fossilen Brennstoffe ist der wachsende Anteil von Erdgas, vor allem auf Kosten der Erzeugung auf Basis von Kohle, zu erkennen.

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0

100

200

300

400

500

600

700

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

[TW

h]

übrige Brennstoffe Windkraft Wasserkraft Mineralöl Erdgas Braunkohlen Steinkohlen Kernenergie

0

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800

900

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

[TW

h]

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,4

2,7

3

3,3

PE-F

akto

r Stro

mm

ixRegenerative EnergieträgerNicht regenerative Energieträger Berechungsansatz nach EnEV 2002 Berechungsansatz nach EnEV 2007 Vorgabe

Abbildung 1-7: Entwicklung der Zusammensetzung der deutschen Stromversorgung und des PE-Faktors nach /BMWI-0109/und /STB 08/

Das Diagramm unten zeigt, dass die Absenkung des Richtwerts für den PE-Faktor in der EnEV, die Tendenz der Veränderungen in der Stromerzeugung, also einen geringeren spezifischen Verbrauch an Primärenergieträgern auf Grund eines wachsenden Anteils der regenerativen Energien und einer gesteigerten Effizienz, nachbildet. Der in der aktuellen EnEV angesetzte Wert von 2,7 entspricht ungefähr dem PE-Faktor, berechnet nach dem Ansatz vor 2007 (Berechnungsvariante A). Bei einer Berechnung, bei der die

12 Logik eines Verdrängungsmixes

regenerativen Energieträger auf der Primärenergieseite nicht berücksichtigt werden (Berechnungsvariante B), ergibt sich dagegen ein Wert unter der Vorgabe der aktuellen EnEV.

Die Tendenz der bisherigen Festsetzungen des PE-Faktors für den deutschen Strommix im Rahmen der Energieeinsparverordnungen wird durch die dargestellten Daten also bestätigt. Der in der Europäischen Effizienzrichtlinie angesetzte Wert von 2,5 ist dagegen für den deutschen Strommix zu niedrig angesetzt. Da für Deutschland aber ausreichend detaillierte Daten vorliegen, kommt dieser Hilfswert ohnehin nicht zum Tragen.

Die Höhe des festgesetzten PE-Faktors liegt somit leicht über dem aus den Statistiken errechneten Wert, führt aber dennoch zu der unsinnigen Konsequenz, dass KWK-Wärme primärenergetisch zunehmend schlechter bewertet wird. Unabhängig von der Festsetzung des PE-Faktors für den gesamten Strommix weist die dargestellte Methodik einen entscheidenden Fehler auf: Dem Ansatz liegt die Annahme zu Grunde, dass KWK sämtliche Energieträger in gleichem Maße verdrängt. Nach der Merit4 Order am Strommarkt gelten aber regenerative Stromerzeuger, genauso wie KWK-Anlagen, als „Must-Run-Anlagen“. Regenerative Erzeuger wie Windkraftanlagen und Laufwasserkraftwerke werden deshalb in der Realität nicht durch KWK-Anlagen verdrängt. Im nächsten Kapitel soll eine an der FfE entwickelte, verbesserte Methodik dargestellt werden, die diesen Realitäten des heutigen Strommarktes Rechnung trägt.


Seit der Liberalisierung des deutschen Strommarktes und der Einführung der deutschen Strombörse European Energy Exchange (EEX) im Jahr 2000, bestimmt sich die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke, die so genannte Merit Order durch deren Grenzkosten5 zur Stromproduktion.

2.1 Merit Order

Die Preisbildung am Strommarkt ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Die Angebotsblöcke der verschiedenen Anlagen reihen sich entsprechend ihrer Grenzkosten aneinander bis die prognostizierte Nachfrage erreicht wird. Das letzte Kraftwerk, das noch einen Zuschlag bekommt, bestimmt mit seinen Grenzkosten den Strompreis für alle Anlagen, die einspeisen dürfen.

Regenerative Erzeuger wie Windkraftanlagen und Photovoltaikmodule, gelten laut Abnahmeverpflichtung des Erneuerbaren Energie Gesetzes (EEG) als so genannte „Must Run“-Anlagen, die immer zu einem fest gelegten Preis einspeisen dürfen. Wegen fehlender Brennstoffkosten, weisen Windkraftanlagen Grenzkosten von nahezu Null auf. Deshalb würden sie auch allein nach der Logik der Merit Order immer laufen. Andere regenerative Erzeuger auf Basis von Biomasse können erst durch diesen gesetzlich geregelten Vorzug wirtschaftlich betrieben werden. „Must Run“-Anlagen stehen in der Merit Order gang am Anfang (links) und verdrängen somit Kraftwerke mit relative 4 Merit (engl.): die Leistung, das Verdienst, der Vorzug 5 Grenzkosten: Kosten, die durch die Produktion einer zusätzlichen Einheit eines Produktes entstehen

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hohen Grenzkosten, die aber meistens immer noch niedriger als die tatsächlichen Stromgestehungskosten der regenerativen Erzeuger sind.

Abbildung 2-1: Merit Order und Merit Order-Effekt

Die regenerativen Erzeuger reduzieren also die an der Börse gehandelte Strommenge und führen somit theoretisch zu einer Absenkung des Strompreises. Das letzte Kraftwerk, das noch einen Zuschlag bekommen hat und den Strompreis für alle produzierenden Kraftwerke bestimmt, weist niedrigere Stromgestehungskosten auf als das letzte und bestimmende Kraftwerke bei der nicht reduzierten Strommenge. Diese Absenkung des Strompreises wird als Merit-Order-Effekt bezeichnet

Auch KWK-Anlagen werden im Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) als „Must Run“-Anlagen definiert und verdrängen mit ihrer Produktion jeweils die Kraftwerke mit den höchsten Grenzkosten. Welche Kraftwerke das bei einer konkreten Ausschreibung sind, ergibt sich aus dem Strombedarf, dem aktuellen Aufkommen an regenerativem Strom und der Menge produzierten KWK-Stroms. Vereinfachte Annahmen, wie die, dass KWK-Anlagen anteilig den gesamten Strommix oder den Strommix ohne regenerative Erzeuger verdrängen, greifen deshalb zu kurz. Dass durch diese vereinfachten Annahmen die KWK, als effiziente und ökologische Technologie abgewertet wird, verdeutlicht den Bedarf für ein neues Festlegungsverfahren für die verdrängten Erzeugungstechnologien mit dem entsprechenden PE-Faktor. Die Methodik zur Ermittlung des tatsächlichen Verdrängungsmixes wird im Folgenden dargestellt.

2.2 Herleitung des Verdrängungsmixes

Die Ergebnisse, die der Darstellung der Methode des Verdrängungsmixes zugrunde liegen, wurden im Verbundprojekt „EduaR&D – Ganzheitliche dynamische Bewertung der KWK mit Brennstoffzellentechnologie“ /BEE 07/ erarbeitet und in dem zugehörigen


Forschungsbericht und der Zeitschrift EuroHeat&Power /BVR-01 08/ im Detail erläutert. Hier sollen nur kurz die wichtigsten Annahmen für die Herleitung und die gewonnen Ergebnisse dargestellt werden. Der tatsächliche Verdrängungsmix wird auf der Basis eines stundenscharfen elektrischen Gesamtlastgangs nach Energieträgern und eines stundenscharfen Jahreslastgangs der KWK-Erzeugung ermittelt. Das Vorgehen ist in Abbildung 2-2 dargestellt

Kraftwerkseinsatznach Energieträgern

1h-Auflösung

Jahreslastgang KWKel1h-Auflösung

Verdrängung durch KWK:Strom aus Kraftwerks-MixBerechnung 1h-Auflösung

Temperatur-verlauf

1h-Auflösung

Funktion KWK-

Lastgang

Jahresstrom-erzeugung aus

KWK

Jahreslastgang1h-Auflösung

Mittwochsbilanzenvertikale Netzlast

Kennzahlen

Verdrängter Brennstoffmixdurch KWK

mittlere Nutzungsgrade (brennstoffspezifisch)

Netto-Stromerzeugung

nach Energieträger

Abbildung 2-2: Methodik zur Ermittlung des verdrängten Brennstoffmixes durch Kraft-Wärme-Kopplung

2.2.1 Modellierung des Lastgangs der Stromerzeugung Für die Generierung des Erzeugerlastgangs für das Jahr 2005, wurde die vertikale Netzlast so korrigiert, dass sowohl die Erzeugungsmenge, als auch die Charakteristik inklusive der Jahreshöchstlast möglichst gut abgebildet werden. Ein weiteres Qualitätsmerkmal dieser berechneten Lastkurve ist die Abbildung der Stundenwerte der Mittwochsbilanzen. Die einzelnen Punkte der vertikalen Netzlast werden dazu mit Hilfe einer durch Splines erstellten Ausgleichsfunktion um den jeweiligen Fehlbetrag zu Erzeugungsmenge und Mittwochsbilanz verschoben. Die Charakteristik der Erzeugung konnte mit dieser verwendeten Methode nachgebildet und die Abweichung in der Jahresbilanz auf 3,7 % reduziert werden. In den Mittwochsbilanzen ist nur die Erzeugung der allgemeinen Versorgung und nicht die Windstromeinspeisung abgebildet. Für den gesamten Erzeugungslastgang muss der Windlastgang daher zur korrigierten vertikalen Netzlast addiert werden.

Abbildung 2-3 zeigt den mit Hilfe von Splines ermittelten Erzeugerlastgang für das Jahr 2005 als Rasterdiagramm. Diese Form der Darstellung ermöglicht ein schnelles visuelles Erfassen von großen Datenmengen. Dabei sind die einzelnen Tage auf der Abszisse und die einzelnen Stunden des Tages auf der Ordinate aufgetragen. Der jeweilige Wert ist farblich codiert dargestellt, hohe Werte in rot und niedrige Werte in blau.

15

Abbildung 2-3: Erzeugerlastgang für das Jahr 2005 als Rasterdiagramm

Es ist beispielsweise zu erkennen, dass im Winter zwei Verbrauchsspitzen, mittags und abends, auftreten, während im Sommer und der Übergangszeit nur eine Mittagsspitze erkennbar ist. Des Weiteren zeigt sich, dass der morgendliche Lastanstieg zu deutlich konstanteren Zeiten auftritt, als der Rückgang der Last am Abend. Die senkrechte Streifenbildung ist auf die einzelnen Wochenlastgänge und den niedrigeren Stromverbrauch am Wochenende zurückzuführen.

2.2.2 Anteil der verschiedenen Energieträger am Lastgang Der Kraftwerkseinsatz wurde energieträgerspezifisch modelliert, d. h. es wurden alle Kraftwerke mit dem gleichen Energieträger zusammengefasst. Für die Charakteristik des Kraftwerkseinsatzes wurden die zwölf Mittwochsbilanzen ausgewertet. In Abbildung 2-4 und Abbildung 2-5 sind die Erzeugungsbilanzen der allgemeinen Versorgung am 3. Mittwoch im Januar und Juli 2005 dargestellt.


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10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Stunde des Tages

Leis

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in M

W

Kernenergie BraunkohleLaufwasser SonstigeSteinkohle ErdgasPump/Speicherw. Heizöl

Abbildung 2-4: Mittwochsbilanz der allgemeinen Versorgung im Januar 2005 nach /STB 08/

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Stunde des Tages

Leis

tung

in M

W

Kernenergie BraunkohleLaufwasser SonstigeSteinkohle ErdgasPump/Speicherw. Heizöl

Abbildung 2-5: Mittwochsbilanz der allgemeinen Versorgung im Juni 2005 nach /STB 08/

Die Auswertung der Mittwochsbilanzen zeigt die Charakteristik des Einsatzes der verschiedenen Kraftwerkstypen. Die Braunkohle- und Kernenergiekraftwerke als typische Grundlastkraftwerke fahren tagsüber mit nahezu konstanter Leistung. Sie variieren jedoch saisonal deutlich. Im Januar betrug beispielsweise die Leistung von Braunkohle- und Kernenergiekraftwerke in etwa 40 GW und im Juni lediglich ca. 30 GW. Andere Kraftwerkstypen fahren hingegen stark den Tageslastgang nach, wie beispielsweise Steinkohlekraftwerke. Der Kraftwerkseinsatz erfolgt im liberalisierten Markt nach der Merit Order, d. h. dass die Kraftwerke in der Reihenfolge der geringsten Grenzkosten eingesetzt werden. Die Auswertung der Mittwochsbilanzen zeigt auch in

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Zeiten geringer Last den Betrieb von Erdgas-Kraftwerken. Dies resultiert aus mit Erdgas betriebene KWK-Anlagen, die zur Deckung der thermischen Last laufen müssen, Erdgas betriebenen Kraftwerken zum Ausgleich von Lastschwankungen und modernen GuD-Kraftwerken mit hohen Nutzungsgraden (bis fast 60 %) und somit zu Steinkohlekraftwerken konkurrenzfähigen Grenzkosten.

Daher wurde auf Basis der Mittwochsbilanz eine Mindest-Erdgasleistung definiert. Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke wurden zusammengefasst und ein typischer Wochenlastgang hinterlegt. Dieser Lastgang wurde auf Basis einer wirtschaftlichen Optimierung der Fahrweise anhand der EEX-Preise ermittelt.

Der Jahreslastgang der allgemeinen Versorgung wurde mit den Kraftwerken mit den geringsten Grenzkosten beginnend unter Einhaltung der oben ermittelten Kennzahlen und der energieträgerspezifischen Jahreserzeugung aufgefüllt. Der synthetisierte Kraftwerkseinsatz für das Jahr 2005 ist in Abbildung 2-6 dargestellt.

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70.000

80.000

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

Leis

tung

in M

W

Kernenergie BraunkohleLaufwasser SonstigesSteinkohle ErdgasPump/Speicherw. Heizöl

Abbildung 2-6: Modellierter Kraftwerkseinsatz für 2005

2.2.3 KWK-Lastgang Die gesamte ins Stromnetz einspeisende KWK-Stromerzeugung betrug 2005 58,8 TWh /VDN 07/. Die KWK-Stromerzeugung der allgemeinen Versorgung betrug hingegen 52,3 TWh /STB 08/. Die Monats-Charakteristik der allgemeinen KWK-Erzeugung ist Abbildung 2-7 dargestellt. Wie erwartet, ist sowohl der Anteil der KWK-Wärme-, als auch der Stromerzeugung im Sommer geringer, als im Winter. Die Stromkennzahl nimmt 2003 in den Sommermonaten zu. Daher nimmt auch der Gesamtnutzungsgrad der Anlagen von maximal 80 % im Dezember auf knapp 67 % im Juni ab. Verglichen mit anderen Jahren ist dieses Verhalten im Jahr 2003 aufgrund des „Jahrhundert“-Sommers besonders ausgeprägt.


2

4

6

8

10

12

14

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

Erze

ugun

g in

TW

h

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

Stro

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Nut

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KWK-Strom KWK-WärmeStromkennziffer Durchschnittliche StromkennzahlGesamtnutzungsgrad

Abbildung 2-7: Monatsgang der KWK-Strom- und Wärmeerzeugung 2003 /STB 08/

Auf der Basis von Fernwärmelastgängen von vier großen Stadtwerken konnte eine Funktion ermittelt werden, mit der sich ein auf die mittlere Leistung normierter stundenscharfer Fernwärmelastgang für Deutschland berechnen lässt. Der Fernwärmelastgang wurde im nächsten Schritt durch Multiplikation mit der Stromkennzahl in einen normierten KWK-Stromlastgang umgerechnet. Da die Stromkennzahl nicht konstant ist (vgl. auch Abbildung 2-7), wurden auf Basis der Monatsbilanzen des Statistischen Bundesamtes die mittleren Stromkennzahlen für jeden Monat im Jahr 2005 ermittelt /STB 08/.

Der normierte KWK-Lastgang wurde im folgenden Schritt mit der von der AGFW veröffentlichten mittleren KWK-Stromerzeugung für 2005 skaliert. Die KWK-Strom-erzeugung wird im Arbeitsbericht der AGFW mit 35.604 GWh angeben /AGFW 06/. Dies entspricht einer mittleren Leistung von 4,06 GW. Mit dem so erzeugten KWK-Lastgang konnten Monatsbilanzen aufgestellt werden und mit den Monatsbilanzen des Statis-tischen Bundesamtes in /STB 08/ abgeglichen werden. Die Differenz wurde durch Addition einer konstanten Leistung zum KWK-Lastgang ausgeglichen. Der modellierte stundenscharfe KWK-Lastgang für 2005 ist in Abbildung 2-8 dargestellt.

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5

10

15

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

Stunde im Jahr

KW

K-L

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W

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0

20

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° C

KWK-LastgangAußentemperatur

Abbildung 2-8: Modellierter KWK-Lastgang für 2005

Wie in der Abbildung zu erkennen ist, besteht eine hohe Temperaturabhängigkeit bei der KWK-Stromerzeugung. Dennoch ist auch im Sommer ein wesentlicher Grundlast-anteil bei der KWK-Erzeugung zu erkennen.

2.3 Ergebnisse des Verdrängungsmixes

Auf Basis des stundenscharfen Kraftwerkseinsatzes im Jahr 2005 kann nun berechnet werden, welche Kraftwerkstypen durch Erzeugung aus neu zugebauten Quellen substituiert werden. Es wird die Annahme getroffen, dass zusätzliche KWK-Erzeugung zunächst in jeder Stunde Mittellast- und Spitzenlastkraftwerke verdrängt. Des Weiteren wird angenommen, dass die Erzeugung dieser Kraftwerke anteilig - entsprechend der Leistung zu diesem Zeitpunkt - verdrängt wird.

Bei den Erdgaskraftwerken wurde, wie oben erläutert, auf Basis der Auswertung der Mittwochsbilanzen eine monatliche Mindestleistung festgelegt, die immer am Netz ist. Regenerative und sonstige Energieträger sind i. d. R. Must-Run-Anlagen bzw. weisen Grundlastcharakteristik auf. Die Fahrweise der Pump- und Speicherkraftwerke wird i. d. R. allein durch die Preischarakteristik, d. h. dem Verhältnis zwischen Hoch- und Niedrigpreisen bestimmt. Da die grundsätzliche Preischarakteristik an der EEX nicht wesentlich durch die zusätzliche KWK-Erzeugung verändert werden würde, wird angenommen, dass diese Kraftwerke ebenfalls nicht verdrängt werden. Nur wenn in einer Stunde die KWK-Leistung die Leistung der verdrängbaren Kraftwerke übersteigt, wird auch Erzeugung aus Grundlastkraftwerken ersetzt. Es kann von einer alleinigen Verdrängung von Braunkohlekraftwerken ausgegangen werden, da der CO2-Zertifikatehandel Braunkohlekraftwerke in der Merit Order deutlich schlechter stellt.


Die Veröffentlichung von Kraftwerkseinsatzdaten bei der EEX bestätigt diese Annahme /EEX 07/.

Abbildung 2-9 zeigt den Verdrängungsmix für eine zusätzliche KWK-Stromerzeugung von 10 TWh für das Jahr 2005. Mit 86,5 % werden überwiegend mit Steinkohle befeuerte Anlagen verdrängt. Erdgas macht 11,4 % des Verdrängungsmixes aus. Heizöl mit 0,7 % und Braunkohle mit 1,4 % sind von eher untergeordneter Rolle. Durchgeführte Sensitivitätsanalysen zeigen, dass der Verdrängungsmix bei Ausbauszenarien von bis zu 30 TWh zusätzlicher KWK-Stromerzeugung relativ stabil ist. Grundsätzlich ergibt sich bei höherer KWK-Stromerzeugung ein größerer Anteil an verdrängten Grundlastkraftwerken.

Braunkohle1,4 %

Heizöl0,7 %

Steinkohle86,5 %

Erdgas11,4 %

Abbildung 2-9: KWK-Verdrängungsmix 2005

2.4 PE-Faktor des Verdrängungsmixes

Zur Berechnung des PE-Faktors des ermittelten Verdrängungsmixes werden die in Kapitel 1.2.4 zitierten Statistiken des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie und des Statistischen Bundesamtes verwendet, in denen der Brennstoffeinsatz und die Stromerzeugung für die verschiedenen Energieträger aufgelistet sind.

In Abbildung 2-10 oben ist die Entwicklung der Bruttonutzungsgrade nach /BMWI-0109/ dargestellt. Die starken Schwankungen der Nutzungsgrade in der Statistik, insbesondere bei Mineralöl, sind technisch nicht nachvollziehbar. Eventuell können sie durch Lagerhaltung erklärt werden. Um die Auswirkung solcher Effekte auf die Ergebnisse zu vermeiden, werden zur weiteren Berechnung über mehrere Jahre gemittelte Werte verwendet. Der Verlauf der 10-Jahres-Mittelwerte seit 2000 ist in Abbildung 2-10 unten dargestellt. Im Folgenden wird der PE-Faktor des

21

Verdrängungsmixes mit dem Mittelwert der Nutzungsgrade über die letzten 10 statistisch bereits erfassten Jahre, von 1996 bis 2007, berechnet.

31 %

33 %

35 %

37 %

39 %

41 %

43 %

45 %

47 %

49 %

51 %

1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007

Brut

tonu

tzun

gsgr

ade

SteinkohleErdgasHeizölBraunkohle

32 %

34 %

36 %

38 %

40 %

42 %

44 %

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Mitt

elw

erte

Bru

ttonu

tzun

gsgr

ade

SteinkohleErdgasHeizölBraunkohle

Abbildung 2-10: Entwicklung der Bruttonutzungsgrade nach /BMWI-0109/ (oben); Verlauf der 10-Jahres-Mittelwerte der Bruttonutzungsgrade (unten)

Die Nettonutzungsgrade werden aus den oben dargestellten Bruttonutzungsgraden mit den prozentualen Eigenverbräuche nach Tabelle 2 berechnet.

Tabelle 2: Prozentuale Eigenverbräuche der allgemeinen Versorgung nach /STB 08/


Energieträger 2003 2004 2005 2006 2007 MittelwertSteinkohle 7,8 % 7,8 % 8,0 % 7,8 % 7,7 % 7,8 %Erdgas 3,8 % 3,6 % 3,4 % 3,3 % 3,1 % 3,4 %Heizöl 8,3 % 8,2 % 7,2 % 8,4 % 8,4 % 8,1 %Braunkohle 7,8 % 7,7 % 8,0 % 8,2 % 8,1 % 7,9 %

Da die Statistik relativ konstante Werte ausweist, werden hierbei nur die für die letzten 5 statistisch erfassten Jahre von 2003 bis 2007 gemittelten Eigenverbräuche verwendet. Netzverluste werden bei der Berechnung des PE-Faktors nicht berücksichtigt, da der KWK-Strom zum Großteil aus Anlagen stammt, die genauso wie die verdrängten Kraftwerke ins Hochspannungsnetz einspeisen und deshalb mit denselben Verlusten behaftet sind.

Zur Berechnung des PE-Faktors des Verdrängungsmixes in Berechnungsvariante C1 werden die in Tabelle 3 aufgelisteten Faktoren für die Vorketten der einzelnen enthaltenen Energieträger verwendet. Diese wurden in der Studie /FFE-10 99 / ermittelt und in der Studie /FFE-13 07/ aktualisiert. Damit ergibt sich ein PE-Faktor des Verdrängungsmix von 2,81.

Tabelle 3: PE-Faktor des Verdrängungsmixes, Parameter für die Berechnung, Vorkettenfaktoren nach /FFE-13 07/

Energieträger

KWK-Verdrängungsmix

AnteilPE-Faktor für

VorketteMittelwert Netto-Nutzungsgrade PE-Faktor

Steinkohle 86,5 % 1,05 37,76 % 2,78

Erdgas 11,4 % 1,12 37,84 % 2,96

Heizöl 0,7 % 1,11 35,45 % 3,13

Braunkohle 1,4 % 1,03 34,23 % 3,01Gesamt 100,0 % 1,06 37,70 % 2,81

In Rahmen der EnEV werden zur primärenergetischen Bewertung verschiedener Endenergieträger die in der DIN 4701-10/A1 aufgelisteten Vorkettenfaktoren vorgeschrieben (s. Tabelle 1). Der PE-Faktor des Verdrängungsmixes, berechnet mit diesen Vorkettenfaktoren liegt bei 2,92 (Berechnungsvariante C2) (s. Tabelle 4). Die in der DIN-4701-10/A1 aufgelisteten Vorkettenfaktoren unterscheiden sich von denen nach /FFE-13 07/ und den häufig zitierten Statistiken von /GEMIS 06/, da sie für die Bewertung von Endenergieträgern an der Gebäudegrenze aufgestellt wurden und somit eine andere Vorkette als die von Endenergieträgern an der Kraftwerksgrenze abbilden.

23

Tabelle 4: Parameter für die Berechnung des PE-Faktors des Verdrängungsmixes, Vorketten nach DIN 4701-10/A1

Energieträger

KWK-Verdrängungsmix

AnteilPE-Faktor für

VorketteMittelwert Netto-Nutzungsgrade PE-Faktor

Steinkohle 86,5 % 1,1 37,76 % 2,91

Erdgas 11,4 % 1,1 37,84 % 2,91

Heizöl 0,7 % 1,1 35,45 % 3,10

Braunkohle 1,4 % 1,2 34,23 % 3,51Gesamt 100,0 % 1,10 37,70 % 2,92

Der PE-Faktor des Verdrängungsmixes wird vor allem durch den Wert für die Erzeugung aus Steinkohle geprägt. Die ausgewiesen PE-Faktoren werden wie erläutert aus mittleren Nutzungsgraden berechnet. Da im Sinne der Merit Order zunächst immer die Kraftwerke mit den schlechtesten Nutzungsgraden verdrängt werden, würde der Wirkungsgrad der verdrängten Kraftwerke in der Realität eher unter den angegebenen Werten liegen. Dies würde zu entsprechend höheren PE-Faktoren für die einzelnen Brennstoffe führen. Des Weiteren wird bei den mit Erdgas betriebenen Kraftwerken in den amtlichen Statistiken nicht zwischen GuD-Kraftwerken, die wegen ihrer hohen Wirkungsgrade nicht verdrängt würden, und reinen Gasturbinenkraftwerken unterschieden. Die Berechnung mit den Werten aus Tabelle 4 führt entsprechend zu einer unteren Abschätzung des PE-Faktors des Verdrängungsmixes.

3 Gegenüberstellung der Methoden

Der nach der Methodik des Verdrängungsmixes (Berechnungsvarianten C1 und C2) für das Jahr 2005 berechnete PE-Faktor für KWK-Strom liegt mit 2,81 bzw. 2,92 über der aktuellen Vorgabe durch die Novellierung der EnEV von 2007.

Die Probleme bei der Festsetzung des PE-Faktors für die Bewertung von KWK-Wärme als PE-Faktor des gesamten deutschen Strommixes (Berechnungsvariante A, 2002 bis 2007) bzw. als PE-Faktor des gesamten deutschen Strommixes ohne die regenerativen Energieträger auf Primärenergieträgerseite (Berechnungsvariante B, ab 2007) werden in Zukunft, bei einem weiteren Ausbau der regenerativen Erzeuger immer offensichtlicher werden. Ein verstärkter Einsatz von Windkraft, Photovoltaik und Biomasse führt zu einem immer niedrigeren PE-Faktor für den gesamten Strommix. Bei der aktuell vorgeschriebenen Berechnungsvariante B wird die Absenkung sogar noch deutlicher ausfallen als bei Berechnungsvariante A.

Diese Absenkung des PE-Faktors für den deutschen Strommix ist folgerichtig und eine Tatsache. Problematisch ist aber die Gleichsetzung dieses Wertes mit dem PE-Faktor für den Strom, der durch KWK-Strom verdrängt wird, im Rahmen der Stromgutschriftmethode zur Bewertung von KWK-Wärme. Der KWK-Strom verdrängt, wie in Kapitel 2.2 gezeigt, nicht den gesamten Strommix. Seit der Novellierung in der EnEV 2007 werden regenerative Erzeuger besonders berücksichtigt

24 Gegenüberstellung der Methoden

(Berechnungsvariante B). Insbesondere diese sollten aber als “Must Run“-Anlagen nicht den PE-Faktor für KWK-Strom und somit KWK-Wärme beeinflussen.

Da der Verdrängungsmix detaillierte Berechnungen benötigt, die zudem auf wichtige Eingangsgrößen, wie den angesetzten Wirkungsgrad für Steinkohlekraftwerke äußerst sensibel reagieren, ist diese Methodik für die Festlegung im Rahmen eines Gesetzes oder einer Norm eventuell nicht geeignet. Als Alternative könnte hier der Ansatz dienen, als Vergleichswert für den PE-Faktor für KWK-Strom den deutschen Strommix zu verwenden, die regenerativen Erzeuger als „Must Run“-Anlagen aber sowohl auf Primär- als auch Endenergieseite auszuklammern. Diese Berechnungsvariante D wird in Abbildung 3-1 den bisher vorgestellten Varianten gegenübergestellt.

Abbildung 3-1: Vergleich verschiedener Berechnungsvarianten für den PE-Faktor

Durch Berechnungsvariante D könnte, wie bei der Berechnung nach Verdrängungsmix, sichergestellt werden, dass auch bei dem geplanten massiven Ausbau der Erzeugung aus regenerativen Energieträgern, die Kraft-Wärme-Kopplung als effiziente und sinnvolle Erzeugungstechnologie nicht allein auf Grund von Inkonsistenzen in der Berechnungs- und Bewertungsmethodik, an Konkurrenzfähigkeit einbüßt.

In Abbildung 3-2 ist der Verlauf des PE-Faktors berechnet mit dem Verdrängungsmix (Berechnungsvarianten C1 und C2) und nach Berechnungsvariante D für die letzten Jahre dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Ansatz nach Variante D im Vergleich zu den ersten beiden Berechnungsvarianten zu einem deutlich geringeren Abfall des PE-Faktors führt.

25

2,40

2,55

2,70

2,85

3,00

3,15

3,30

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Jahr

PE-F

akto

r Stro

mm

ix

Berechungsansatz nach EnEV 2002 Berechungsansatz nach EnEV 2007 Verdrängungsmix C1 und C2 nur konv.Erzeuger EnEV-Vorgabe

Abbildung 3-2: Entwicklung des PE-Faktors für verschiedenen Berechnungsvarianten

Die Veränderung des PE-Faktors wird bei dieser Variante allein durch die Entwicklung der Effizienz der fossilen Kraftwerke und der Kernkraftwerke bestimmt.

4 Fazit

In der vorliegenden Ausarbeitung wurde aufgezeigt, dass der aktuell mit 2,7 angesetzte PE-Faktor für den Strommix unter dem Wert berechnet mit den laut Verdrängungsmix ersetzten Anlagen liegt. Für den von Steinkohle dominierten Verdrängungsmix ergibt sich ein PE-Faktor von 2,81 bzw. 2,92.

Eine weitere Absenkung des PE-Faktors, die sich auf Grund eines intensiven Ausbaus der regenerativen Erzeugung für die aktuelle Berechnungsvariante ergeben würde, sollte durch geeignete Weichenstellungen durch die Politik vermieden werden. Sowohl die Methodik des Verdrängungsmixes als auch die Variante, für den PE-Faktor allein die fossilen und nuklearen Anlagen zu berücksichtigen, könnten, auch bei einem großen Anteil regenerativer Energie am deutschen Strommix, bei der primärenergetischen Bewertung von Heizsystem im Rahmen der EnEV garantieren, dass die effiziente und somit auch ökologische Kraft-Wärme-Kopplung nicht allein durch unpassende Vorgaben an Konkurrenzfähigkeit einbüßt.

26 Literaturverzeichnis

5 Literaturverzeichnis

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/DENA 07/ Die neue Energieeinsparverordnung (EnEV 2007), Berlin: Deutsche Energie-Agentur GmbH, 2006

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/GEMIS 06/ Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.3, Öko-Institut e.V., Darmstadt, 2006

/STB 08/ Statistisches Bundesamt: Monatsberichte über die Elektrizitätsversorgung, laufende Aktualisierung, Wiesbaden: Statistisches Bundesamt verschiedene Monate, 2008

/VDN 07/ Verband der Netzbetreiber VDN e.V. beim VDEW, www.vdn-berlin.de, Stand: Mai 2007

Primärenergetische Bewertung von Fernwärme aus KWK · vorliegenden Energiemenge beispielsweise in...

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