Prognos-Studie zur KWK-Integration in das Energiesystem

  • Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) und der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e.V. (AGFW) veröffentlichten heute eine Studie, welche die Prognos im Auftrag der beiden Umweltverbände erstellt hat. Die Ergebnisse zeigen: Zum Erreichen der von der Bundesregierung gesteckten energiepolitischen Ziele ist die Kraft-Wärme-Kopplung unverzichtbar. Aus diesem Grund fordern sie von der Politik Änderungen bei den Rahmenbedingungen.


    Wenn Bedarf, über Mail anfordern habe das PDF


    Grüße aus Neuendorf


    Claus-H.

  • Die KWK-Studie "Maßnahmen zur nachhaltigen Integration von Systemen zur gekoppelten Strom- und Wärmebereitstellung in das neue Energieversorgungssystem" wurde von AGFW und BDEW in Auftrag gegeben und vor kurzem veröffentlicht. (Pressemitteilung vom 2013-07-19: Kraft-Wärme-Kopplung ist zum Erreichen der energiepolitischen Ziele unverzichtbar)


    Gruß,
    Gunnar

  • Der Klick auf "KWK-Studie" nicht...


    Das war dann offenbar ein dynamisch generierter Link mit begrenzter Gültigkeitsdauer. Was hältst Du von der Aussage auf Seite 6

    Zitat

    Eine zusätzliche Einführung leistungsbasierter Komponenten in der KWK-Förderung für große Anlagen fügt sich in die derzeit diskutierte Einrichtung von Kapazitätsmärkten ein.


    Gruß,
    Gunnar

  • Sollen zusätzliche KWK-Strommengen begrenzt werden auf die differenz zwischen "normaler" Entwicklung des Stromverbrauchs einerseits und der Erzeugung von Wind- und Solarstrom andererseits? Oder gibt es kein Zuviel an KWK-Strom, weil man immer etwas sinnvo 9

    1. 3. Nein nicht begrenzen. Es gibt kein Zuviel an KWK-Strom, man kann damit immer etwas Sinnvolles anstellen, notfalls exportieren. (7) 78%
    2. 2. ja begrenzen, KWK soll wie v. Prognos vorgeschl. die Lücke füllen zw. Verbrauch minus W&S minus sonst. unverzichtb. Mengen (2) 22%
    3. 1. Ja begrenzen, KWK-Strom kann maximal die Lücke füllen und das reicht. Wird sonst unnötig teuer. (0) 0%

    Liebe Leute, ich würde gerne mal Eure Meinung wissen zu der gängigen Vorstellung, dass sich die KWK irgendwo zwischen künftiger Stromverbrauchsentwicklung und Stromerzeugung aus Wind & Sonne reinquetschen muss. Darauf beruht nämlich der Ansatz von Prognos, und deshalb wird in der Studie nicht einmmal das im KWKG 2012 verankerte Ziel eines KWK-Stromanteils von 25% erreicht. Und danach stagniert es bei einem Anteil. von 23,4%. Ich habe diese Vorstellung in meinem KWK-Blog detailliert kritisiert, und auch sonst noch einige Punkte zu der Studie angemerkt, die ich aber alles in allem dennoch als hilfreich ansehe. Darf ich euch also mal kurz temporär zu meinem Blog entführen? Auf dass Ihr danach hier dazu Eure Kommentare schreibt (natürlich gerne auch direkt dort). --> http://kwkkommt.de/kwk-blog/bl…rognos-studie-zu-kwk.html .
    Und dann bitte in der nachfolgenden Umfrage Eure Stimme abgeben.
    Adi Golbach

  • nunja mal abgesehen davon würde ich sagen das die verkaufszahlen von bhkws weiter steigen.. sowie im kleinen als auch im großen bereich.. so mit müsste ja auch der anteil an kwk strom steigen oder?

  • achso ^^


    ja das ist schwierig zu sagen.. ist vielleicht daran kalkulierbar in weit der gaspreis in abhängigkeit vom strompreis steigt bzw das verhältnis dazwischen..


    wenn strom schneller steigt lohnt sich kwk immer mehr.

  • ... ist ja auch unumstritten. Die strittige Frage ist, wieviel er steigen soll.

    Ich halte es für grundsätzlich sinnvoll, bei dem Entwurf für ein zukünftiges "CO2-armes" Strom- bzw. Energieversorgungssystem für alle Erzeugungskapazitäten Zielkorridore anzusetzen. Am Ende des Tages ist m.E. nicht die Frage, ob es für das Angebot an KWK-Strom eine Grenze gibt, sondern durch welchen Bedarf dieses begrenzt wird:
    a) Durch den Wärmebedarf (Gesamtbedarf nach Sanierungserfolgen mal wirtschaftlich erschließbarem KWK-Anteil mal durchschnittlicher Stromkennzahl)
    b) Durch den Strombedarf (Gesamtbedarf minus erneuerbare minus "unvermeidbare").


    Nach meiner Meinung wird langfristig der Wärmebedarf wichtiger werden als der (in der Umfrage angesprochene) Strombedarf. Begründung:


    1) Entscheidend für den zukünftigen Wärmebedarf ist die Sanierung der Altbauten. Die Prognos-Annahmen hierzu sind auf Seite 40 dargestellt. Rechnet man das um, so bedeuten sie, dass der Wärmebedarf der Altbauten zwischen 2010 und 2050 lediglich um 24% (EFH/ZFH) bzw. 28% (MFH) zurückgeht. Das mag unter den heutigen Vorgaben realistisch sein. Wenn wir aber bei der Energiewende wirklich etwas erreichen wollen (und nur unter dieser Voraussetzung ist die Diskussion, die wir hier führen, überhaupt sinnvoll), so muss die Sanierungsrate wenigstens verdoppelt werden. Dann würde aber der häusliche Wärmebedarf (einschl. Warmwasser) von jetzt gut 600 TWh auf weniger als 300 TWh zurückgehen. Damit vermindert sich natürlich auch das KWK-Potential entsprechend.


    2) Das "obere Szenario" bei Prognos (S. 39) geht insbesondere von einem sehr ehrgeizigen Ausbau der Fernwärme aus. Dort wo in Städten der Anschlussgrad erhöht wird (Netzverdichtung) oder dicht bebaute Stadtviertel neu einbezogen werden (Netzerweiterung teilweise), macht das zweifellos sowohl ökologisch als auch ökonomisch Sinn. Äußerst kritisch sehe ich dagegen Erweiterungen oder den Bau neuer Fernwärmenetze in Vorstädten oder gar ländlichen Gemeinden mit lockerer Bebauung (EFH, ZFH, Reihenhäuser): Sobald die Häuser saniert sind, steigen die Leitungsverluste wegen der fehlenden Abnahmedichte schnell auf Werte zwischen 20% und 40%. Damit wird der ökologische KWK-Vorteil vollständig zunichte gemacht, und ökonomisch werden solche Vorhaben schnell zum Desaster. Beispiel: Schon Prognos erwartet (auf Basis geringerer Sanierungszahlen) zwischen 2030 und 2050 einen Bedarfsrückgang von 190 TWh auf 150 TWh, also um gut 20%. Wie sich das auf die Wirtschaftlichkeit von FW-Netzen auswirkt, die zwischen 2020 und 2030 in Betrieb gegangen sind, kann man sich vorstellen.


    Ein Teil dieses (für Fernwärme m.E. unerreichbaren) Potentials ließe sich übrigens ohne Leitungsverluste durch zusätzliche Objekt-KWK decken. Hier halte ich die Prognos-Annahmen im "oberen Szenario" für erreichbar, aber da geht es nur um ca. 18 TWh im Jahr 2030. Insgesamt erscheint es unwahrscheinlich, dass die von Prognos aus dem "mittleren Szenario" abgeleitete KWK-Stromerzeugung von ca. 100 TWh (2030) wesentlich überschritten werden kann. Selbst wenn diese danach konstant bliebe, wäre das immer noch deutlich weniger als die für 2050 vorgesehene "konventionelle Erzeugung" (123 TWh). Es besteht also für absehbare Zeit kein Anlass für eine Begrenzung von KWK-Strom.


    3) Auf der anderen Seite hat Prognos m.E. die Strom-Bedarfsseite nicht ausreichend berücksichtigt:


    Zum Einen glaube ich ganz allgemein und grundsätzlich nicht an eine Verringerung des Strombedarfs. Alle bisher erzielten Einsparungen wurden stets durch wirtschaftliches Wachstum und neue Anwendungsgebiete aufgezehrt. Vieles davon ist auch sinnvoll, so würde z.B. ein Anteil von 10% Elektrofahrzeugen bei gleicher Fahrleistung vielleicht 50 TWh Benzin sparen, aber 10 TWh mehr Strom verbrauchen. Nach meiner Meinung hätten wir also schon viel erreicht, wenn wir den Stromverbrauch in den nächsten vierzig Jahren konstant halten könnten.


    Zum Anderen wird m.E. bei den ganzen Überlegungen zum Abgleich von KWK-Stromerzeugung und -Bedarf das Potential elektrischer Wärmepumpen unterschätzt. Beispiel: Ungefähr 40% der Wohnfläche in Deutschland befindet sich in ca. 11,4 Mio EFH (durchschnittlich 120 qm). Nach einer maßvollen Sanierung braucht ein solches Haus vielleicht noch 10.000 kWh Wärme im Jahr, mit einer Solarthermie noch deutlich weniger. Das ist für ein BHKW meist zu wenig (und für Fernwärme völlig uninteressant, siehe oben), für eine Wärmepumpe dagegen gerade richtig. Würde z.B. die Hälfte dieser Häuser mit Wärmepumpen beheizt, so würde ein Bedarf von 50-60 TWh Wärme mit 15-20 TWh Strom abgedeckt, und zwar mit einem Bedarfsprofil, welches sich zu jeder Jahres- und Tageszeit und bei jedem Wetter exakt mit dem Erzeugungsprofil der nicht-industriellen KWK deckt. Das entspricht ungefähr der von Prognos langfristig erwarteten Stromerzeugung aus Objekt-KWK.


    Ich halte daher Überlegungen zum stromgeführten Einsatz kleiner KWK unterhalb - sagen wir - 50 kW Leistung auch langfristig weder für notwendig noch sinnvoll, jedenfalls nicht "ferngesteuert" zur Netzstabilisierung. (Wenn das jemand vor Ort macht, um seinen Eigenverbrauchs-Anteil zu erhöhen, ist das ja OK, aber statistisch wäre das belanglos.) Auch der Einsatz von Elektroheizstäben u.dgl. zur kurzfristigen Energiespeicherung ist in meinen Augen nichts als Verschwendung hochwertiger Energie, die anderswo zeitgleich in Wärmepumpen sinnvoller verwendet werden könnte.


    Bei großen KWK-Betreibern (Stadtwerken) sieht das ganz anders aus, die können heute schon den Strom - jedenfalls Stunden- und Tageweise - zu knappen Zeiten erzeugen und die Wärme im Puffer speichern. Sie machen das auch, wenn es an der Strombörse mehr Geld bringt.

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie 14 qm Flachkollektoren seit 2004 (Vorgänger 8 qm 1979-2003)

  • Nach meiner Meinung wird langfristig der Wärmebedarf wichtiger werden als der (in der Umfrage angesprochene) Strombedarf.

    Ja. Ich sehe es ja auch vom Wärmebedarf her, und das ist der KWK-Anteil noch enorm ausbaufähig. Die Herausforderung ist doch, den in konventionellen Kesseln verschwendeten "Abstrom" (= ungenutzes Exergiepotenzial im Brennstoff) zu nutzen. Selbst Brennwertkessel sind doch nur die Perfektionierung des steinzeitlichen Lagerfeuers. Erst mit Kraftmaschinen haben wir begonnen, das Exergiepotenzial zu nutzen. Und mit KWK heizen wir und fangen zudem noch den Abstrom ein.

    Dann würde aber der häusliche Wärmebedarf (einschl. Warmwasser) von jetzt gut 600 TWh auf weniger als 300 TWh zurückgehen. Damit vermindert sich natürlich auch das KWK-Potential entsprechend.

    Eine Halbierung auf 300 TWh ist wahrscheinlich nicht einmal genug für die 80%-CO2-Senkung. Jedenfalls muss noch eine mehr als Halbierung der spezifischen CO2-Emissionen pro kWh Nutzwärme dazu kommen. Und das geht jedenfalls nicht mit Erdgas + SolarWW. Das geht nur mit KWK und zwar zunehmend Bio-KWK (bis 2030 schon 30%). Da die KWK-Anlagen zunehmend größere Anteile der Wärmesenke in Objekten abdecken (dank Verlagerung der Betriebszeiten in die Strom-Hochpreiszeiten mit Wärmespeichern), und wegen immer höherer Stromeffizienz mit irgendwann nach 2020 hoffentlich auch Brennstoffzellen, wird die mittlere Stromkennzahl massiv ansteigen. Sie könnte nach 2030 durchaus 1 erreichen. Dann wären es bei 300 THh Wärme genau so viel Strom. das KWK-Strompotenzial könnte also weiter steigen trotz rückläufigen Wärmebedarfs. Hinzu kommt die Industrie-KWK, die Prognos klein lässt, wohl mit Rücksicht auf die Auftraggeber, weil nach ihrer Philosophie ja sonst kein Platz mehr für die fernwärme da ist.

    Sobald die Häuser saniert sind, steigen die Leitungsverluste wegen der fehlenden Abnahmedichte schnell auf Werte zwischen 20% und 40%. Damit wird der ökologische KWK-Vorteil vollständig zunichte gemacht, und ökonomisch werden solche Vorhaben schnell zum Desaster. Beispiel: Schon Prognos erwartet (auf Basis geringerer Sanierungszahlen) zwischen 2030 und 2050 einen Bedarfsrückgang von 190 TWh auf 150 TWh, also um gut 20%. Wie sich das auf die Wirtschaftlichkeit von FW-Netzen auswirkt, die zwischen 2020 und 2030 in Betrieb gegangen sind, kann man sich vorstellen.

    Bei
    neuen und modernisierten FW-Leitungen sind die Verluste wegen guter Wärmedämmung gering, unter 10%. Sie lassen sich
    auch noch weiter senken durch Preisanreize bei den Verbrauchern für eine Senkung der
    Rücklauftemperatur. Wird schon praktiziert.

    Ein Teil dieses (für Fernwärme m.E. unerreichbaren) Potentials ließe sich übrigens ohne Leitungsverluste durch zusätzliche Objekt-KWK decken. Hier halte ich die Prognos-Annahmen im "oberen Szenario" für erreichbar, aber da geht es nur um ca. 18 TWh im Jahr 2030. Insgesamt erscheint es unwahrscheinlich, dass die von Prognos aus dem "mittleren Szenario" abgeleitete KWK-Stromerzeugung von ca. 100 TWh (2030) wesentlich überschritten werden kann. Selbst wenn diese danach konstant bliebe, wäre das immer noch deutlich weniger als die für 2050 vorgesehene "konventionelle Erzeugung" (123 TWh). Es besteht also für absehbare Zeit kein Anlass für eine Begrenzung von KWK-Strom.


    Wenn die Brennstoffzelle kommen sollte, geht viel mehr als 18 THW. Eine neue noch unveröffentlichte Studie des holländischen Instituts "Energy Matters" schätzt für Deutschland in 2030 50% KWK-Anteil im Kesselmarkt.
    !00 TWh sind nichts. Wir haben jetzt schon über 90. Alleine die nachweislich mögliche Verdreifachung des industriellen KWK-Stroms brächte uns auf über 140 TWh.


    Zum Einen glaube ich ganz allgemein und grundsätzlich nicht an eine Verringerung des Strombedarfs. Alle bisher erzielten Einsparungen wurden stets durch wirtschaftliches Wachstum und neue Anwendungsgebiete aufgezehrt. Vieles davon ist auch sinnvoll, so würde z.B. ein Anteil von 10% Elektrofahrzeugen bei gleicher Fahrleistung vielleicht 50 TWh Benzin sparen, aber 10 TWh mehr Strom verbrauchen. Nach meiner Meinung hätten wir also schon viel erreicht, wenn wir den Stromverbrauch in den nächsten vierzig Jahren konstant halten könnten.

    ok


    Zum Anderen wird m.E. bei den ganzen Überlegungen zum Abgleich von KWK-Stromerzeugung und -Bedarf das Potential elektrischer Wärmepumpen unterschätzt. Beispiel: Ungefähr 40% der Wohnfläche in Deutschland befindet sich in ca. 11,4 Mio EFH (durchschnittlich 120 qm). Nach einer maßvollen Sanierung braucht ein solches Haus vielleicht noch 10.000 kWh Wärme im Jahr, mit einer Solarthermie noch deutlich weniger. Das ist für ein BHKW meist zu wenig (und für Fernwärme völlig uninteressant, siehe oben), für eine Wärmepumpe dagegen gerade richtig. Würde z.B. die Hälfte dieser Häuser mit Wärmepumpen beheizt, so würde ein Bedarf von 50-60 TWh Wärme mit 15-20 TWh Strom abgedeckt, und zwar mit einem Bedarfsprofil, welches sich zu jeder Jahres- und Tageszeit und bei jedem Wetter exakt mit dem Erzeugungsprofil der nicht-industriellen KWK deckt. Das entspricht ungefähr der von Prognos langfristig erwarteten Stromerzeugung aus Objekt-KWK.


    meine rede: alleine
    schon deshalb können wir gar nicht genug KWK-Strom produzieren.





    Ich halte daher Überlegungen zum stromgeführten Einsatz kleiner KWK unterhalb - sagen wir - 50 kW Leistung auch langfristig weder für notwendig noch sinnvoll, jedenfalls nicht "ferngesteuert" zur Netzstabilisierung. (Wenn das jemand vor Ort macht, um seinen Eigenverbrauchs-Anteil zu erhöhen, ist das ja OK, aber statistisch wäre das belanglos.) Auch der Einsatz von Elektroheizstäben u.dgl. zur kurzfristigen Energiespeicherung ist in meinen Augen nichts als Verschwendung hochwertiger Energie, die anderswo zeitgleich in Wärmepumpen sinnvoller verwendet werden könnte.


    Stromgeführter Einsatz kleiner KWK ferngesteuert widerspricht dem
    doch nicht, warum soll nicht über Preissignale gesteuert der Strom in den Zeiten erzeugt werden, wenn er gebraucht
    wird? Nur weil es statistisch ohnehin so pi mal Daumen hinkommt?

  • Stromgeführter Einsatz kleiner KWK ferngesteuert widerspricht dem
    doch nicht, warum soll nicht über Preissignale gesteuert der Strom in den Zeiten erzeugt werden, wenn er gebraucht
    wird? Nur weil es statistisch ohnehin so pi mal Daumen hinkommt?

    "Stromgeführter Einsatz" im Sinne der Prognos-Studie bedeutet doch, dass (nicht der Besitzer der Anlage sondern) der Netzbetreiber die BHKW's ferngesteuert ab- und zuschalten kann, je nachdem ob deren Leistung gerade benötigt wird oder nicht.


    Bei kleinen Anlagen gibt es aus meiner Sicht zwei Gründe, die dagegen sprechen:


    Erstens kostet diese Fernsteuer-Mimik Geld, und zwar für eine (Regel-)Leistung von 1 kW wahrscheinlich nicht weniger als für eine von 50 kW. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass sich das rechnet, von Vergütungen ganz abgesehen. Bei der PV (wo das eine Rolle spielen könnte als zulässige Alternative zu der fixen 70%-Abregelung) wendet das jedenfalls unterhalb 30 kWp praktisch keiner an.


    Zweitens (und aus meiner Sicht wichtiger): Die Wirtschaftlichkeit kleiner BHKW's hängt ausschließlich ab vom Eigenverbrauch des erzeugten Stroms. Das verträgt sich nicht damit, dass einem der Netzbetreiber jederzeit den eigenen Strom abstellen kann, nur weil in Norddeutschland gerade viel Wind weht. Einziger Ausweg dafür wäre das "Lichtblick"-Modell, wo der Haushalt nur noch die (Ab-)Wärme abnimmt und ansonsten mit dem BHKW und dessen Stromerzeugung nichts zu tun hat.


    Trotzdem kann man natürlich alles Mögliche machen, wenn es dafür eine zwingende Notwendigkeit gibt, aber die sehe ich eben nicht - jedenfalls nicht für Kleinanlagen.


    Selbstbestimmten stromgeführten Betrieb von Klein-BHKW sehe ich übrigens zukünftig sehr wohl, nämlich wenn es mal (bezahlbare) Brennstoffzellen o.dgl. gibt. Dann könnte ein Haushalt mindestens acht Monate im Jahr seinen gesamten Stromverbrauch (einschl. 5 kW Kochspitze am Abend) aus dem BHKW decken, weil er das bisschen Wärme über den Puffer immer wegbringt. Ich glaube übrigens, wenn das viele Haushalte machen stabilisiert das in der Summe die Netze durchaus, jedenfalls auf der Nachfrageseite. Mit dem fluktuierenden Windangebot müssen dann allerdings andere klarkommen.

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie 14 qm Flachkollektoren seit 2004 (Vorgänger 8 qm 1979-2003)

  • Indirekt kann man jedenfalls erraten, was darin steht.
    Ich selbst habe auf 50 Meter Länge eine Wärmeverteilungsleitung verlegt, mit einer Vorlauftemperatur von 40 und einem Rücklauf von 30 Grad (Glashaus, 4kW,bei -15 Grad).


    Die Verluste sind nicht unerheblich und wegen dem exponentiellen Anstieg der isolationsmaterialmasse rechnet sich eine bessere Isolierung nicht.
    Das Klein-BHKW ist eindeutig die bessere Lösung, aber 100 Meter Wärmeverteilung sind bei mäßig dichter Bebauung durchaus im Rahmen der Wirtschaftlichkeit.
    Das privateStromnetz kann hingegen auf weit größere Entfernungen ausgelegt werden und kostet nur einen überaus geringen Bruchteil des Aufbaus eines Wärmenetzes.
    Eine Versorgungsentfernung von einem Kilkometer bedeutet bei Nutzung einfacher nd preiswerter Wandlertechnik übrigens kein Hindernis.
    Sind die gesetzlichen Voraussetzungen erst einmal geschaffen, werden Physik und Technik von selbst das Übrige tun. Im Moment herrscht noch lähmende Protektionswirtschaft. Die vorhandenen Atommeiler und Großkraftwerke müssen ja erst einmal abbezahlt werden...


    Ist das erst einmal geschehen, hat die Industrielobby abzutreten und die Energiewende kann beginnen. In diesem Forum weiß man, wie diese auszusehen hat.


    Die entfernteren Teile des Wärmeversorgungsnetzes sind nur zur Versogung von Niedertemperaturheizungen sinnvoll. Zu diesem Zweck können einzelne Gebäude mit Hochtemperaturheizung mit einen preiswerten elektrischen "Wärmepumpenbooster" ausgestattet werden.


    Solche individuellen Planungen sind den großen Energieversorgern fremd und einfach nur lästig.