Re: [Ag-bauen-verkehr] [Energiepolitik] Dezentrale KWK in der Wohnungswirtschaft (was: Wahlprüfsteine Bundestagswahl)

[Gunnar Kaestle <gunnar.kaestle AT gmx.net>]

La Caleta GmbH schrieb:

> > Grundlastkraftwerke mit über 8000 Bh pro Jahr sind nicht mehr
> > gefragt, aber man braucht disponible Erzeugungsleistung, die
> > zuverlässig auf Abruf aber nicht dauernd zur Verfügung stehen
> > muss.
>
> Das mit der disponiblen ist zwar ein richtiger Ansatz unter
> mehreren, eine Kompenente zur Lösung des Ganzen. Dabei reden wir aber
> über Anlagen im MW-Bereich, während Pirobbys Idee von der Ausrüstung
> von EFH, DHH, ZFH, DHH und meinetwegen auch MFH ausgeht.
> Wohnwirtschaft und BHKW gehen aber mit der Pirobby-Formel von der
> 100%-Kompatibilität eben nicht zusammen. Schon gar nicht, wenn wir
> von der Abhängigkeit von degenerativen Brennstoffen wegkommen
> wollen.

Dir ist sicherlich aufgefallen, dass ich der ganzen Power-to-Gas Ideen
etwas kritisch gegenüberstehe (zum jetztigen Zeitpunkt). Wenn man sowas
aktiviert, dann wird nähmlich solange noch kein EE-Überschuss generiert
wird (Restlast negativ) durch den Elektrolyseur eher Braun- bis
Steinkohlenstrom vergast. Gleiches gilt für Strom für Wärmepumpen.

Langfristig stellt das P2G-Konzept die Möglichkeit dar, über einen gut
speicherbaren chemischen Energieträger die Überschussenergie nicht nur
ein zwei Tage zwischenzupuffern, sondern für längere Zeithorizonte von
Wochen bis Monaten zu speichern und dann etwas vorrätig zu haben, wenn
die drei Wochen Nebelwetter ohne Wind im November zuschlagen. Daher ist
es durchaus nachhaltig, die Infrastruktur zur Speicher, Verteilen und
energieeffizienten Verwerten von Gasen in Schuss zu halten. Das ist
keine Brückentechnologie sondern gehört langfristig zum Portfolio (auch
wenn der absolute Gasverbrauch runter gehen wird).

> > KWK-Anlagen sind übrigens nicht nur Mini-BHKWs der Dachs-Klasse,
> > von denen es rund 30.000 Stück d.h. 150 MW gibt. Das sind vor allem
> > Heizkraftwerke zur Versorgung von Fernwärmenetzen und HKWs in der
> > Industrie (um die 15 GW installierte Leistung). Mittelgroße BHKWs
> > mit einigen 100 kW Leistung (Krankenhäuser, produzierendes Gewerbe,
> > Bürogebäude, etc) werden jedes Jahr mit einigen hundert MW
> > zugebaut.
>
> Und die haben mit dem Postulat von "Pirobby" nach Ausstattung der
> Wohngebäude im Bestand  nichts zu tun.

Warum nicht?
http://www.sic-freiburg.de/sic/home.nsf/HTML-Files/KWK_Vortrag_Ufheil_Lange130321/$File/KWK_Vortrag_Ufheil_Lange130321.pdf

> > Der Neubau betrifft ca 150.000 Wohneinheiten pro Jahr. KWK-Anlagen
> > für Nahwärmenetze und Mini-KWK-Anlagen für objektintegrierte Wärme-
> > und Stromerzeugung ist etwas für die energetische Sanierung im
> > Bestand.
>
> Nur dann, wenn man bedingungslos daran glaubt. Das mag meinetwegen
> für die Sanierung von Baudenkmälern und Altbauten vor 1945 gelten.
> Für den Rest aber nicht. Da ist es wirtschaftlicher, entweder die
> Abrissbirne zu schwingen und gleich neu zu bauen, denn zumeist
> liegen sowieso umfangreichere Sanierungen anderer Komponenten an,
> oder die Umrüstung auf verbrennungsfrei Beheizung per Wärmepumpe
> ermöglicht einen deutliche besseren Primärenergiebedarf, oft sogar
> eine Null-Bilanz auf der Primärenergieseite.

Wie funktioniert das PV auf dem Dach und damit die Wärmepumpe betreiben?
Mit so einem Konzept lügt man sich doch in die Tasche. Im Sommer erzeugt
die PV Überschüsse und im Winter wenn die WP anspringt, liefert die PV
nur noch ganz schmale Erträge, so dass eine Kapazitätsknappheit auf der
Stromseite wie im letzten Februar noch verschärft wird. Für die
Leistungsbilanz im Stromsektor ist es hilfreicher, da springt ein
simpler Brennwertkessel an. Eine Kältewelle hat einen hohen
Gleichzeitigkeitsfaktor, und die Luftwärmepumpen die für die ganz kalten
Tage noch einen E-Heizer eingebaut haben, aktivieren diesen dann auch
noch alle mehr oder weniger gleichzeitig.

> > Von den 40 Mio WE sind ca 15 Mio Ein- und Zweifamilienhäuser, der
> > Rest sind MFH unterschiedlicher Größenordnung.
>
> Richtig. Und all diese EFH sind entweder rentabel durch Dämmung zu
> verbessern und dann locker umrüstbar auf Wärmepumpen,

Ich habe mal folgende Reihenfolge (der Rendite nach absteigend geordnet)
gelernt:
1. Verringerung der Lüftungsverluste
2. Modernisierung des Heizungssystems
ƒ Brennwerttechnik f PE, Wärmevers.= 1,1
ƒ Fernwärme f PE, Wärmevers.= 0,7
ƒ Mini-BHKW f PE, Wärmevers.= 0,5 - 0,6
3. Dämmung der Gebäudehülle
4. Einbau einer Wärmeschutzverglasung
5. Aktive Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung

Die Dachdämmung bringt noch am meisten etwas, weil nicht sehr teuer.
Gleiches gilt für das Einblasen von Dämmaterial in ein zweischaliges
Mauerwerk. die Kellerdecke ist auch noch relativ easy, aber man dämmt
gegen lauwarme Kellerräume, d.h. das delta T ist nicht so groß. Wenn
sowieso die Fassade gemacht werden muss, dann kann man auch die
Aussenwände angehen. Aber um 10-20% der Heizölrechnung über 2000 l zu
sparen, lohnt sich ein Investment von 20 k€ eher nicht. Das macht man
nur, wenn der Putz hinüber ist und sowieso was gemacht werden muss.

> die sich exzellent zum Lastverschiebungspotenzial eignen (demand
> Site management), indem man sie z. B. tagsüber bei hohem Windertrag
> laufen lässt und über die Smart Grid Ansätze ansteuert,

Wärmepumpen lassen sich nur dann als netzdienlich bezeichnen, wenn man
sie über mindestens einen halben Tag abstellen kann. Wenn das Must Run
Anlagen im bitteren Winternächten sind, dann sind sie dann wenn's
kritisch wird, kontraproduktiv. Da nützt es auch nichts, wenn man damit
im Sommer auch PV Strom verheizen kann. Das Problem ist meist nicht das
zuviel sondern das zu wenig. Abregeln von Erzeugungsanlagen geht immer.

> Bausubstanz wird aus finanziellen Gründen eben nicht saniert, oder
> ohne Beachtung der EnEV etc. privat verbastelt oder sie wird
> schlicht weggerissen und dafür neu gebaut. Das gilt auch für MFH.

> Selbst bei denen ist der Einsatz eine BHKW zu rentablen Bedingungen
> eher die Ausnahme.

Wenn es gut läuft, ist das BHKW irgendwann im Plus. Von einer schnöden
Heizung oder einer Wärmepumpe habe ich das noch nie gehört. Die
Verbrauchen immer nur Strom oder Erdgas.

> > Nein, man lässt ein Mini-BHKW nur dann laufen, wenn Wärme und Strom
> > gebraucht wird.
>
> Widerspruch. Das rechnet sich nicht, da die Beschaffungspreise viel
> zu hoch sind. Wenn die Teile 1.000 Euro/KW kosten, dann kann man
> darüber reden. Und nur, wenn der Gaspreis dann zuverlässig die
> nächsten zehn Jahre bei 5 Cent/kWh liegt.

Nö, da hast du was missverstanden. Wenn man ein BHKW auch laufen liesse,
wenn kein Wärmebedarf da ist, dann erzeugt das Ding einen negativen
Deckungsbeitrag. Damit wird die Wirtschaftlichkeit schlechter. Somit
lässt man ein BHKW immer dann laufen, wenn man sowohl mit der Wärme als
auch mit dem Strom etwas anfangen kann.

http://asue.de/cms/upload/broschueren/2011/bhkw-kenndaten/asue-bhkw-kenndaten-0311.pdf
Abb. 3-7: Spezifische Richtpreise S. 12

Ein BHKW Modul für ca. 1000 €/kW gibt's schon ab etwa 150 kW. Die
1-kW-Maschinen fürs EFH müssen übrigens nicht 1000 € Kosten, sondern da
darf man als Referenz einen Brennwertkessel plus Solarthermieanlage
nehmen. Das BHKW darf langfristig nicht mehr als 2000 € mehr kosten. Das
ist m.E. machbar, wenn man ähnlich viel Geld in diese Technik investiert
hätte wie in die Photovoltaik.

> Und wann rechnet sich der ECO-Power bei einem Preis von 16.000 Euro
> plus Installation plus laufenden Gaskosten und Wartung? Noch bevor
> der Motor das zweite Mal hinüber und erneuert wurde oder doch nie?

Keine Ahnung, kommt dein Wärme- und Stromprofil an. Hilfreich wäre
übrigens auch gewesen, wenn man beim Einführungsangebot von Vaillant von
rund 8000 Euro für den Eco 1.0 im letzten Herbst zugeschlagen hätte.

> Eben. KWK ist klasse. Aber eben nur im entsprechenden Maßstab. Und
> den erreicht die Wohnwirtschaft in der Regel nie.

Doch, bei der Wohnungswirtschaft kommt das BHKW an sich gut an, es sind
allerdings steuerliche und gesetzliche Hemmnisfaktoren, die den Einsatz
verzögern.
http://www.bkwk.de/aktuelles/veranstaltungen/BKWK_WS_Wohnungswirtschaft_final.pdf

> > Wärme ist wertvoll (ca. Gaspreis * 1,1) und daher läuft die Kiste
> > wie jede Heizung nur dann, wenn Wärme gebraucht wird.
>
> Das ist genau das Problem. Denn dann produziert sie keinen Strom,
> ergo keinen Ertrag und rentiert sich immer weniger.

Wie definierst Du Rendite?

> > > Wenn man die KWK dann moduliert oder eben ganz ausschaltet,
> > > ergibt sich keine Laufzeit mehr, die das Ding wirtschaftlich
> > > werden lässt. Volllast wird ja gerade mal 400 Stunden oder
> > > weniger gebraucht.
> >
> > Das kommt ganz darauf an, wie die Stromkennzahl aussieht, und wie
> > groß die Wärmesenke ist. BHKWs ab etwa 15 kW Größe können bei
> > passendem Strombedarf innerhalb von 3-4 Jahren ins Break Even
> > kommen.
>
> Von was redest Du? Von 15 KWel oder 15 KWth?

BHKW werden immer mit ihrer elektrischen Leistung beschriftet. Ein 15 kW
BHKW hat also 15 kW elektrische und etwa 30 kW thermische Leistung.
http://www.ecpower.eu/deutsch/das-xrgir/technische-daten/xrgi-15r.html

> Und bei welchem Zielpreis für die eingekaufte Leistung soll der
> Break Even in drei bis vier Jahren erreicht werden? Und was bedeutet
>  "können"?

Ganz einfach: Ein 20 kW BHKW bekommt man für ca 50.000 € incl Einbau.
Das sind somit 2500 €/kW installierter Leistung. Jetzt stellt man das in
ein Objekt, dass viel Wärme und Strom braucht, z.B. ein Hotel. Sagen wir
die Kiste läuft 5000 h im Jahr. Weiterhin wird das BHKW so angesteuert,
dass es stromoptimiert fährt, d.h. so wenig wie möglich einspeist und
immer Netzstrombezug verdrängt (Annahme 20 ct/kWh). Die variablen Kosten
sind der Gaspreis durch den differentiellen Wirkungsgrad (6 ct/kWh) plus
Wartungskosten (3 ct/kWh), aufgerundet auf 10. Man hat somit einen
Deckungsbeitrag von 10 ct/kWh mal 5000 h/a macht 500 Euro pro Jahr. In
fünf Jahren ist die Kiste abbezahlt. Dazu kommt die KWK-Förderung von
5,4 ct/kwh was noch mal 270 Euro pro kW und Jahr extra bringt. 2500 € /
770 €/a = 3 1/4 Jahre.

Du darfst natürlich nicht das Gerät im wärmegeführten Modus laufen
lassen, wo die kostbare Wärmesenke dafür benutzt wird, Strom für billig
Geld ins Netz einzuspeisen statt teuren Fremdstrom zu substituieren.

> Ist es jetzt nun eine wirksame, politisch unterstützenswerte Lösung
> oder nicht? Ich habe im vergangen Jahr hier bei uns munter verfolgt,
> dass eine 250 MW Anlage nicht gebaut wurde, weil sie sich nicht
> schnell genug rechnet. Obwohl die gesamte Abwärme genutzt worden
> wäre.

Werd' mal konkreter. Eine 250 MW Anlage rechnet sich normalerweise wie
blöde, wenn man die Abwärme nutzen kann, weil alleine der KWK-Zuschlag
(30.000 h Förderlaufzeit * 2,1 ct/kW = 630 €/kW) die Anlageninvestition
fast zum risikolosen Investment macht. Wenn die Anlage von alleine sich
bezahlt macht, komm ich auch damit klar, dass sie nur 2000 h und keine
4000 h Stunden im Jahr läuft.

> In wie fern ist das profitabel? Noch dazu im Vergleich zu einer PV?
> Hier bei uns erzielt ein KWpeak PV ca. 1.080 kWh im Jahr und kostet
> fertig installiert als Freiflächenanlage 890 Euro /KWpeak. Laufzeit
> 25 Jahre bei einer vom Fraunhofer prognostizierten Degradation von
> 10 % bis zum Ende. Sind also rund 25.000 kWh für eine EK von 89.000
> Cent. Grob überschlagen knapp unter vier Cent/kWh ohne Zinsen etc.

Invest ca 900 €/kW -> bei einem Rentenbarwertfaktor (20 Jahre, 8%)
von 10 sind das jährliche Fixkosten von 90 €.
Ertrag 11 ct/kWh * 1100 kWh/a = 120 €/a
Überschuss 30 € auf 900 € eingesetzte Euronen.

Wie ist bei der Rechnung die Kapitalrücklaufzeit?
so etwa: 900 €/120 € pro Jahr = 7,5 Jahre.

> Der Ecotherm mit 1 KW kostet ca. 16.000 Euro plus Installation.
> Produziert dann - ja wie viel Jahre hält das Gerät wohl? 10.000
> Stunden? 20.000 Stunden? Ein Gasmotor in einem Auto läuft ca. 13.000
> Stunden bis er hinüber ist. Das sind dann immerhin 160.000 km. Lassen
> wir ihn also  20.000 Stunden laufen, bis er fertig ist und
> ausgetauscht werden muss.

BHKW-Motoren sind keine Automotoren, sondern auf Standfestigkeit
getrimmt. Die halten 20 Jahre @ 6000 h und mehr. Bei den kleineren macht
man keine Generalüberholung des Motors sondern tauscht den Motor aus -
das kostet beim Dachs rund 1000 € plus Montage.

Wartungsintervall hier im Beispiel 8500 h.
http://www.ecpower.eu/deutsch/das-xrgir/technische-daten/xrgi-15r.html

> Bei 20.000 Betriebsstunden hast Du also 20.000 kWh Strom produziert.
> Und dafür bei einem Verhältnis 1:2,5 mal Wirkungsgrad 0,95 rund
> 77.500 kWh Gas für 5 Cent/kWh eingekauft. Nebenprodukt waren die
> 57.500 kWh Abwärme.

Wenn die Kiste 20.000 h läuft und 2,5 kW thermische Leistung hat, dann
komme ich auf 50.000 kWh Wärme.

> Für einen Preis von 16.000 Euro plus 3.875 Euro Gas plus sagen wir
> mal 3 Jahre Laufzeit

20.000 Bh geteilt durch 3 Jahre = knapp 7000 h/a ist eher unüblich für
ein Einfamilienhaus.

> Für 20.000 kWh bekomme ich also 300.000 Cent zurück. Oder 3.000 Euro
> in knapp drei Jahren.

Genau, und deswegen dürfen die Nano-BHWKs fürs Einfamilienhaus wie ich
oben schrieb nicht mehr als 2-3 TEuro mehr kosten als eine Normale
Heizung mit solarthermischer Unterstützung. Momentan sind da noch
nirgendswo Stückzahlen (ausser in Japan, wo der 1kW-Honda-Motor schon
über 120.000 mal verkauft wurde
http://world.honda.com/news/2012/p120925Gas-Engine-Cogeneration-Unit/index.html).

> Bei einem Invest von 23.000 Euro. Das Defizit von 20.000 Euro habe
> ich dann als überschüssige Wärme: 57.000 kWh Wärme. Die Wärme kostet
> dann ca. 3,6 Cent kWh und ist bedingt durch die hohe Laufzeit des
> Aggregats mit Glück zu 30 % der Zeit nutzbar. Der Rest Wird entsorgt.
Da hast Du was missverstanden. Kleine KWK-Anlagen laufen nicht, wenn die
Wärme nicht benötigt wird. Und bei größeren wird die Wärme nur dann
verschenkt, wenn der Strompreis hoch genug ist, was in letzter Zeit
selten der Fall ist.

> > Bei einem Gaspreis von 5 ct hat man knapp 10 ct/kWh variable
> > Stromgestehungskosten. Somit erwirtschaftet man einen
> > Deckungsbeitrag von ~15 ct/kWh (bei 25 ct/kWh Strombezug) plus 5,5
> > ct/kWh KWK-Zuschlag sind das 20 ct/kWh mal 3000 h = 600 €/kW. Über
> > 10 Jahre sind das somit 6000 €/kW. Wenn es gelingt, das BHKW nur zu
> > Stromspitzen einzuschalten und alles im Haus selbst zu verbrauchen,
> > dann kann das durchaus klappen.
>
> Wird es aber nicht, denn erstens wird die Kiste nicht 10 Jahre ohne
> laufende Kosten der Wartung und der Ersatzeile halten,

Die Wartung und Instandhaltung sind in den 3-4 ct/kWh Wartungskosten mit
drin.

> zweitens der Gaspreis nicht konstant bleiben und drittens jede Stunde
> Stillstand die Stromgestehungskosten nach oben treiben.

Nein, wenn man zwischen Fixkosten (sunk costs der Investition) und 
variablen Kosten des Betriebs unterscheidet.

> Man kann den kapitalinvest natürlich außen vor lassen.
> Nur, wer wird es dann finanzieren? Der Staat macht das seit den KKW
> nicht mehr.

Der Staat hat die KWK-Umlage erfunden. Bei Mini-KWK-Anlagen bis 50 kW 
sind das 5,4 ct/kWh die in den ersten 10 Jahren gezahlt werden. Bei 
5000h/a sind das 50.000 * 5,4 ct = 2700 €/kW. Damit bekommt man ab einer 
Größe von 15 kW das BHKW alleine durch den Zuschlag refinanziert.

> Eine KWK würde ich in ein EFH niemals einbauen.

Wart mal ab, wenn BZ-Heizgeräte (500-1000 W) irgendwann mal für ein 
Appell und ein Ei zu haben sind. Das kann zwar durchaus noch 10-20 Jahre 
dauern, aber prinzipiell haben Brennstoffzellen Kostenvorteile im 
kleinen Leistungsbereich.

> > Steinwolle und Glaswolle brennen nicht.
>
> Dämmen aber auch nicht so gut, sind teurer und schwieriger zu
> verarbeiten.

Am billigsten ist sowieso eine Dackelgarage mit Schlafsack.
Hält auch trocken und warm ;-)

> Der Strommix ist mir für den EnEV-Nachweis unwichtig, denn ich kann
> dort ohne Probleme eine PV oder ein Windrad hinterlegen. Und nachdem
> wir es inzwischen regelmäßig schaffen, auf dem Dach eine EFH genau so
> viel KWH (oder auch deutlich mehr) zu einem Preis von 10 Cent/kWh bei
> kleineren Anlagen bis 20 KWpeak zu erzeugen, wie wir im Jahr
> verbrauchen, haben wir nur noch das Thema der Ungleichzeitigkeit zu
> erledigen.

Ja, und das ist aquivalent zu einem saisonalen Speicher. Wenn das alle 
machen müssen wir Speicher im Netzinstallieren die Sommerüberschüsse 
aufnehmen, damit im Winter die Heizung läuft.

ESOI - energy stored on investment
"ESOI is the amount of energy that can be stored by a technology, 
divided by the amount of energy required to build that technology," 
Barnhart said. "The higher the ESOI value, the better the storage 
technology is energetically."
http://news.stanford.edu/news/2013/march/store-electric-grid-030513.html

Wenn man den Speicher nur einmal im Jahr nutzt, ist nicht nur die 
Ökonomie schwer darzustellen, sondern auch die energetische Kosten 
Nutzen Rechnung geht in die Hose.

> Die Aufnahmeleistung der WP liegt bei knapp 3,8 KW.
> Dreiphasig. Das packt die PV-Anlage bereits seit Anfang März wieder
> komplett alleine.

Der Punkt ist nur, dass im November bis Februar das Konzept an den 
Reserven des elektrischen Energieversorgungssystems saugt. Es nützt 
nichts, dass im Frühjahr der Schnee schmilzt, wenn ich im Winter davon 
erschlagen werde.

> Sorry Gunnar, aber KWK im großen Maßstab im wohnwirtschaftlichen
> Bereich sehe ich nicht.

Ich schon. Ich verstehe aber unter der Wohnungswirtschaft 
http://de.wikipedia.org/wiki/Wohnungswirtschaft
wahrscheinlich etwas anderes als Du. Das ist eher die Verwaltung von 
größeren Immobilien und weniger das eigengenutzte EFH, wobei ich auch 
bei letzterem die nano-BHKWs im Kommen sehe, wenn die Preise durch 
Massenproduktion entlang der Lernkurve fallen werden. Vor 10 Jahre hat 
auch niemand gedacht, dass jetzt schon PV-Strom für 10 ct/kWh zu haben 
ist und nicht mehr 50 Cent kostet.

Gruß,
Gunnar


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