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  1. V3E Standardfolien Version 11 Stand Feb. 2011 • Grundlagen • Fakten in CH • Anwendungen • Energiepolitik in CH • Potential Wärme in CH • Potential Strom in CH • Stärken + Chancen • Ökologie • Energieeffizienz • V3E • Best Practise

  2. Wärme-Kraft-Kopplung Grundlagen

  3. WKK Prinzipschema WKK-Aggregat

  4. Blockheizkraftwerk mit 3‘000 kW el. + 3`000 kW th. Abgas 180 °C Primär- energie z.B. Gas Abgas- abwärme Luft Strom Abgas 500 °C Wärme- nutzung Tiefe 190 cm Höhe 275 cm Motoren- Abwärme 90 / 70 °C Länge 890 cm

  5. WKK - Technologien Stirling / Verbrennungsmotor 1 bis 5 kWel. / Wirkungsgrad el 14 % bis 25 % 4 bis 13 kWth / Wirkungsgrad th ? % Feldtest Brennstoffzelle 1 kWel. / Wirkungsgrad el. 20 bis 35 % 1 kWth. / Wirkungsgrad th. ? % Feldtest Microgasturbine 100 kWel. / Wirkungsgrad el. 26 bis 31% 120 kWth. / Wirkungsgrad th ? % Serienreife erlangt

  6. WKK - Technologien Gasmotor 5 bis 300 kWel. / Wirkungsgrad el 28 % bis 40 % 8 bis 400 kWth / Wirkungsgrad th 60 % bis 50 % Serienreife erlangt, kurzfristig lieferbar Gasmotor 300 bis 5‘000 kWel. / Wirkungsgrad el 40 % bis 45 % 400 bis 5`000 kWth. / Wirkungsgrad th 50 % bis 45 % Serienreife erlangt, kurzfristig lieferbar

  7. WKK - Technologien Gasturbine 50 bis 150 MWel. Wirkungsgrad el. 30 bis 35 % Serienreife Kombianlage / GuD (Gas- und Dampfturbine) 250 bis 600 MWel. Wirkungsgrad el. 58 % bis 60 % Serienreife

  8. Wärme-Kraft-Kopplung WKK Fakten in CH

  9. Thermische Stromproduktion inkl. WKK, Ausgabe 2008 (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite III)

  10. Übersicht WKK-Anlagen Ende 2008 (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite 3)

  11. Stromproduktion aller WKK-Anlagen 2008 nach Energieträger (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite 23) 26% erneuerbare Energie 74% nicht erneuerbare Energie

  12. Neuinstallierte Klein-WKK-Leistung nach Einsatzgebiet in 2008 (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite 39)

  13. Wärme-Kraft-Kopplung WKK Anwendungen

  14. WKK-Anwendungen Biogasanlagen Kläranlagen Holzgasanlagen

  15. WKK-Anwendungen Nah- und Fernwärmeverbunde Infrastruktur, Industrie Hotels, Spitäler, Altersheime Verwaltung, Dienstleistung, Bildung Shoppingcenters

  16. WKK-Anwendungen Sportstätten Wellness, Reha-Kliniken, Residenzen Freizeitanlagen

  17. WKK-Anwendungen Sport- und Freizeitstätten Wellness, Reha-Kliniken, Residenzen Biogasanlagen Kläranlagen Verwaltung, Dienstleistung Bildung, Infrastruktur, Industrie Hotels, Spitäler, Altersheime

  18. Wärme-Kraft-Kopplung WKK Energiepolitik

  19. Stromerzeugung und Stromverbrauch / Stromlücke ab ? Quelle: Folie aus Referat M. Piot, BFE, anlässlich der WKK-Fachtagung vom 10.11.09 heute 2030

  20. Im Winterhalbjahr 2012 beginnt die Versorgungslücke (Quelle: Axpo Holding AG, Referat Niklaus Zepf, 20.6.07, PSI Villigen) Stromlücke ab 2012 2035 fehlen … TWh Strom Quelle: Energie-Trialog PSI Villigen, 20.6.07 Nicklaus Zepf, Leiter Corporate Development

  21. Strommix der Zukunft könnte wie folgt aussehen (Quelle: Axpo Holding AG, Referat Niklaus Zepf, 20.6.07, PSI Villigen)

  22. BFE Energieperspektiven 2035 Stromangebotsvarianten in der Schweiz gemäss BFE: • Grundversorgung mit Wasserkraft • Zentrale Versorgung mit Kernkraftwerke ( Var. A gemäss BFE Perspektiven 2035 ) Gaskombikraftwerke ( Var. B gemäss BFE Perspektiven 2035 ) Kombination ( Var. C gemäss BFE Perspektiven 2035 ) • Dezentrale Versorgung mit Wärme-Kraft-Kopplung ( Var. D gemäss BFE Perspektiven 2035 ) Erneuerbare Energien ( Var. E gemäss BFE Perspektiven 2035 ) • Stromimport ( Var. G gemäss BFE Perspektiven 2035 ) Die Zukunft kann nur die Kombination sein = Nutzung aller Potentiale!

  23. V3E Kommentare zu den Stromangebotsvarianten • Grundversorgung mit Wasserkraftausbauen soweit möglich • Zentrale Versorgung mit Kernkraftwerke 2009 Drei Rahmenbewilligungsgesuche sind da 2012 Entscheid Bundesrat zu den drei Gesuchen 2013 Referendumsabstimmung falls Referendum 2025 …2030 Netzbetrieb der neuen Kernkraftwerke Gaskombikraftwerke ( GuD`s ) keine Politische Akzeptanz für GuD`s / Thema CO2 Kompensation • Dezentrale Versorgung mit Wärme-Kraft-Kopplung Dezentrale und hocheffiziente Wärme- und Stromproduktion Potential für Netzentlastung und Spitzenenergieabdeckung Ergänzung im Energieproduktemix Neue erneuerbare Energien (Photovoltaik, Wind) Ist politischer Wille / muss wettbewerbsfähig werden • Stromimport keine reine Importvariante gewünscht Die Zukunft kann nur die Kombination sein !  Nutzung aller Potentiale!

  24. Quelle: Referat M. Piot, BFE, anlässlich der WKK-Fachtagung vom 10.11.09 Nationalrat überweist im März 2010 die Motion mit 115 JA zu 48 NEIN 0 Enthaltungen

  25. WKK hat Potenzial!

  26. Wärme-Kraft-Kopplung WKK WKK Potential Wärme

  27. Energieeinsatz und Endverbrauch der Schweiz 2008 (Quelle: BFE „Graphiken der Gesamtenergiestatistik 2008“, Seite 7) Endverbrauch 2008 = 900 PJ = 250 TWh Endverbrauch 2006 = 871 PJ = 242 TWh

  28. Endenergieverbrauch nach Verwendungszweck in PJ (Quelle: BFE „Analyse des schweizerischen Energieverbrauch 2000 - 2006“, Seite 14) 1 1 2 2 Total für Raumwärme und Warmwasser = 326.98 PJ = 91 TWhth 1 2

  29. WKK Wärme Potential: Substitution fossiler Feuerungen, CO2 Reduktion (Quelle: BFE „Potential erneuerbarer Energien in grösseren fossilen Feuerungen, Jan. 2007, Seite 22) 10`000 Feuerungen (> 350 kW) + Durchschnittsalter 19 Jahre = Total 13`000 MW th. Heizleistung 70% Oel 30% Gas Stand 2007

  30. WKK Wärme Potential: Total Heizkesselanlagen In Stückzahlen: • Gebäudebestand total in 2000: 1`462`167 ( davon sind 56 % EFH = 819`000 ) Stückzahlen: • Energieträger der Heizungen in 2000: Heizöl 814`000 ( 56 % ) Gas 200`000 ( 14 % ) Holz 190`000 ( 13 % ) Strom 166`000 ( 11 % ) Diverses ( 6 % ) 1 Mio. fossile Kessel

  31. WKK Wärme Potential: Raumwärme und Warmwasser A) Aus Energieverbrauchsstatistik : • Energieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser in 2006 = 91 TWhth. B) Aus BFE Studie ( Kessel > 350 kW ): • 10`000 Feuerungen (> 350 KW) haben ein Durchschnittalter von 19 Jahren • Dies ergibt eine installierte Heizleistung von 13‘300 MW = 13.3 GW • Gerechnet mit Vollbetriebsstunden von 2700 h pro Jahr ( 13.3 GW x 2700h pro Jahr = 35`910 GWhth. = 36 TWhth. ) • Substitutions-Potential bei Kessel >350 kW = 36 TWhth. (70% Oel / 30% Gas) C) Aus 1 Mio fossilen Oel – und Gaskessel: • 814`000 Oelkessel und 200`000 Gaskessel • Substitutions-Potential bei 1 Mio Kessel = 38 TWhth. (80% Oel / 20 % Gas)

  32. WKK Wärme Potential: Raumwärme und Warmwasser • Ziel V3E WKK-Wärmeleistung bis 2030 2 GWth. ( 2`000 MWth.) • ( gemäss Businessmodell V3E ) • Ziel Vollbetriebsstunden mit WKK > 3‘500 h pro Jahr • ( 2 GWth. x 3500h pro Jahr = 7000 GWhth. ) • Ziel V3E mit WKK erzeugte Wärme 7 TWhth. • Total erzeugte Wärme in CH in 2006 91 TWhth. • Heute: • Anteil im Jahr 2008 ( mit 990 Klein-WKK ) 0.947 TWhth. = 1.0 % • (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite 35) • Potential: • Anteil der Wärme mit WKK im Jahr 2030 7 TWhth. = 8 %

  33. Wärme-Kraft-Kopplung WKK WKK Potential Strom

  34. WKK Anteil International( nach Strom )

  35. Stromproduktion der Schweiz 2008 nach Kraftwerkskategorien (Quelle: BFE „Graphiken der Elektrizitätsstatistik“, Seite 2) 4.9% = 2.5 % mit WKK + 2.4 % rein thermisch Stromproduktion in der Schweiz in 2008 = 66`967 GWh ( 66.967 TWh )

  36. Übersicht WKK-Anlagen Ende 2008 ( nach Strom ) (Quelle: BFE „Thermische Stromproduktion inkl. WKK“, Seite 3)

  37. WKK Strom Potential in der Schweiz Heute: • Total in der Schweiz erzeugter Strom in 2008: 66.967 TWhel. = 100 % • Anteil an WKK an der Stromproduktion in 2008: 1.6 TWhel.= 2.5 % • Installierte elektr. Leistung an WKK in 2008: 519.2 MWel. • Jährlicher WKK-Zuwachs ( 2003 bis 2008 ): ca. 6 - 9 MWel. / Jahr Potential: • Anteil der WKK in 2030 an Stromproduktion: 7 TWhel. =12 % aus erneuerbarer Energie: 3 TWhel. aus fossiler Energie: 4 TWhel. • Installierte elektr. Leistung an WKK in 2030: 2000 MWel. ( Kalkulation: 2000 MWel. x 3500 Betriebstunden/a = 7 TWhel. ) • Jährlicher WKK-Zuwachs bis 2030: ca. 70 MWel. / Jahr

  38. Zusammenfassung des WKK Potentials bis 2030 • Anteil Wärme mit WKK = 7 TWhth. • Anteil Strom mit WKK = 7 TWhel. • -> Potential der WKK ist 8% bei der Wärmeproduktion • -> Potential der WKK ist 12% bei der Stromproduktion • Wie soll das realisiert werden? • durch Ausbau erneuerbarer Biogasanlage • Anhebung des KEV-Deckels • durch klare Rahmenbedingungen und faire Strom-Rückliefertarife • durch Substitution der alten Oel- und Gaskessel an geeigneten Stellen • durch Ausbau der Kombination WKK mit Wärmepumpen • durch Zubau von wärmegeführten und -dimensionierten WKK Anlagen • durch neue Energiekonzepte der Städte, Gemeinden, Kantone • durch Substitution weiterer Wärmerzeuger für Nah- und Fernwärmenetze • durch Information, Schulung, Ausbildung und Weiterbildung • etc.

  39. WKK Potential: WKK Anlagengrösse (Quelle: BFE „Potential erneuerbarer Energien in grösseren fossilen Feuerungen, Jan. 2007, Seite 22) 10`000 Anlagen zw. 350 kW und 5 MW therm. 70% Oel 30% Gas

  40. Wärme-Kraft-Kopplung WKK Ökologie

  41. Ökologie mit WKK: Strom Import / Export 2005 bis 2007 Ist der in der Schweiz an die Endkunden verkaufte Strom wirklich CO2 frei ? • GWh • 2500 • 2000 • 1500 • 1000 • 500 • 0 • 500 • 1000 • 1500 • 2000 Export im Sommer Import im Winter Import im Winter Jan Febr März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez

  42. Heizgradtage pro Monat (langjähriges Mittel 1991 – 2000)

  43. Stromimport Stromimport Stromexport

  44. Heizgradtage pro Monat (langjähriges Mittel 1991 – 2000) Das ist die Chance für wärmegeführte Wärme-Kraft-Kopplung! Stromimportüberschüsse pro Monat 2006, 2007, 2008 J F M A M J J A S O N D

  45. Ökologie mit WKK: CO2 • Wärme mit 350 g CO2 /kWhth. • Oel • Strom mit 350 g CO2/kWhel. • Wärme mit 250 g CO2 /kWhth. • Gas • Strom mit 250 g CO2/kWhel.

  46. Anlagentechnologien und CO2 Emissionen (Quelle: V3E intern)

  47. Chance WKK: hohe Energieeffizienz und CO2 Reduktion Strom ( Import ): CO2 = 430 g/kWh Wärme: CO2 = 220 g/kWh Strom + Wärme: CO2 = 250 g/kWh Um die gleiche Menge Wärme und Strom zu erzeugen, ist bei getrennter Erzeugung 66% mehr Energie erforderlich.

  48. Verluste CO2 = 12 mio t Wärmepumpen Holzkessel Solarthermie WKK / GuD Fossile Brennstoffe 81 TWh Kessel Verluste Fossile Brennstoffe 81 TWh CO2 = 20 mio t Nutzwärme 74 TWh Nutzwärme 74 TWh Erneuerbare Energien 23 TWh zusätzliche Elektrizität ins Netz 11 TWh Chance WKK: mehr Strom, weniger CO2 (Quelle: BFE; Studie von Nov. 2008 Seite 15, F. Rognon Erzeugung der Nutzwärme durch 800`000 Oel- und 200`000 Gaskessel: Wärme: CO2 = 220 g/kWh Aus 1 Million Kessel Substitution durch erneuerbare Energie in Kombination mit fossiler Stromerzeugung: Strom: CO2 = 250 g/kWh Wärme: CO2 = 250 g/kWh Für die ganze Schweiz: gleiche Menge Wärme, weniger CO2 und zusätzlich Strom ins Netz!

  49. CO2-Emissionen in der Schweiz (Quelle: BAFU „Emissionen nach CO2-Gesetz und Kyoto-Protokoll, Ausgabe 19.6.2009) * * klimakorrigiert