Kraft-Wärme-Kopplung

Präsentation zum Thema: "Kraft-Wärme-Kopplung"—  Präsentation transkript:

1 Kraft-Wärme-Kopplung
Vortrag zum Thema Kraft-Wärme-Kopplung Nicolas Fischer

2 Gliederung 1.) Was ist Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? 2.) Wie funktioniert KWK? Thermodynamischer Kreisprozess Heizkraftwerk Wärmetauscher Blockheizkraftwerk 3.) Ist KWK ökonomisch/ökologisch sinnvoll? Energieeffizienz Beispielrechnungen

3 Motivation für Kraft-Wärme-Kopplung
CO2-Emmissionen müssen jetzt gesenkt werden Erneuerbare Energien decken noch nicht den derzeitigen Strombedarf KWK senkt den Brennstoffverbrauch, hoher Wirkungsgrad effektive Möglichkeit, den reg. Energien Entwicklungszeit zu verschaffen

4 Primärenergieeinsparung

5

6 Kraft-Wärme-Kopplung
Kraft-Wärme-Kopplung ist eine gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme. Wo mit fossilen Brennstoffen oder Strom WÄRME erzeugt wird, treten hohe Verluste auf! Gekoppelte Erzeugung soll Ressourcen sparen! Dadurch sollen CO2-Emissionen und NOx-Emissionen stark verringert werden. Die erreichbare Temperatur muss genutzt werden können und genutzt werden!

7 Thermodynamischer Kreisprozess
1-2: Druckerhöhung des Arbeitsmittels auf im Verdampfer herrschenden Druck 2-3: Erwärmung auf zum Druck gehörende Verdampfungstem-peratur 3-4: Verdampfung 4-5: Überhitzung 5-6: Ein- und Austritt in die Dampfturbinen 6-1: Kondensation des Dampfes

8 Thermodynamischer Kreisprozess
Der nach dem Mitteldruckteil MD der Turbine, also vor dem Niederdruckteil ND abgezweigte Dampf strömt in den Heizkondensator Wärme-abgabe an den Fernwärmekreislauf (Temperaturniveau etwa 100°C) Verflüssigung Elektrischer Wirkungsgrad wird verringert!

9 Das Heizkraftwerk Fernwärmenetz notwendig
gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme Fernwärmenetz notwendig Temperatur hinter der Turbine auf etwa 130 Grad Celsius (Winter) bzw. 70 °C (Sommer) erhöht elektrischer Wirkungsgrad wird verringert

10 Wärmetauscher

11 Warum Wasser? hohe Verfügbarkeit
große spezifische Wärmekapazität und niedrige kinematische Viskosität Turbulente Strömung ermöglicht guten Wärmeaustausch l l Tausch -medium Reynolds-Zahl:

12 Das Blockheizkraftwerk (BHKW)
modular aufgebaute Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben, bzw. speist Nutzwärme in ein Nahwärmenetz ein zwischen 5 Kilowatt und 5 Megawatt Leistung dezentrale Stromerzeugung, kein Fernwärmenetz, so gut wie keine thermischen Übertragungsverluste Preise: € +++ ohne Wärmespeicher, Installation etc. kann auch mobil eingesetzt werden Entnahmetemperatur zwischen 90°C und 100 °C

13 BHKW Prinzip

14 BHKW Prinzip

15 Primärenergieeinsparung

16 Energieeffizienz “fern“
Die KWK hat einen Brennstoffwirkungsgrad zwischen 80% und 95%.

17 Energieeffizienz “nah“
Die Emissionen von herkömmlich produziertem Strom sind höher als vom BHKW vor Ort produzierten. Hinzu kommt nun die Einsparung gegenüber den Heizkesseln. Effektive CO2-Senke

18 Die Wirkung entspricht also gut 3 Hektar Wald
Kleine Beispielrechnung „Mini“-BHKW von 5 kW elektrischer Leistung Ein Erdgas-BHKW spart pro MWh ca. 0,6 t CO2 ein gegenüber getrennter Wärme-/Stromerzeugung 5800 h/a Laufzeit CO2-Absorption von 5,7t pro Jahr pro Hektar Die Wirkung entspricht also gut 3 Hektar Wald

19 Eigenverbrauch eines Einfamilienhauses = 5000 kWh/a
Kleine Beispielrechnung 6,3 ct / kWh 5,11 ct / kWh 6,2 ct / kWh Phelix Day Base (Stand: ) + Energiesteuer, Erdgas 0,55 ct / Kwh, Flüssiggas und Heizöl zwischen 0,20 und 0,61 ct/kwh Eigenverbrauch eines Einfamilienhauses = 5000 kWh/a Kosten: Wartung, Überwachung etc.: rund 400 € Gewinn von 3500 € pro Jahr geringe Amortisationszeit des BHKW (ca. 3 Jahre)

20 Stromkosten

21

22 Nachteile der KWK es werden großteils gasförmige Brennstoffe genutzt unflexibel individuelle Anpassung zwingend notwenig, daher großes Know-How vonnöten Technologie für erneuerbare Energien ist ebenfalls noch nicht ausgereift nicht überall einsetzbar, großteils nicht mobil Große Wärmespeicher vonnöten

23 Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit
Fazit KWK spart einen großen Teil (rund 30 %) des eingesetzten Brennstoffes ein mittelfristig eine gute Lösung, CO2-Emissionen zu verringern modulare Anlagen effektiver als Heizkraftwerke wird im Moment noch wenig genutzt großes Potenzial Fragen? Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit

24 Quellen www.bkwk.de Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V.
diverse Artikel zu Wärmespeicher, BHKW… Strombörse Vergütung, Strompreiszusammensetzung KWK-Prinzip NOx-Bilanz diverse Bilder zu den einzelnen Themen Infos zum BHKW / HKW + Diverse andere Seiten im Web.