Geschäftsmodell Strom erzeugende Heizung (SeH) in der Schweiz Die wichtigsten Punkte Basis ist die gleichnamige Masterarbeit für Energiewirtschaft an der HTW Chur, November 2012.

Übersicht Strom erzeugende Heizung Nutzen Bewertung Massnahmen Auswirkungen

SeH-Modelle ab 2013 Im November 2012 musste der WhisperGen-Hersteller Efficient Home Energy S.L. Insolvenz anmelden. Am spanischen Sitz des WhisperGen-Herstellers EHE wurde der Geschäftsbetrieb inzwischen gänzlich eingestellt.

Kriterien

Kenngrössen Leistung, Energieeffizienz, Stromkennzahl und Primärenergiefaktor im Vergleich.

Unique Selling Propositions Gesamtwirkungsgrad > 80 – 96% Primärenergiefaktor ~1/3 besser als getrennte Nutzenergieproduktion Bei gleicher Erdgasmenge (CO2-Ausstoss) zusätzlicher CO2-freier Strom Geeignet für Neubau/Sanierung und Altbau Vgl. Nettowirkungsgrad el. KW 43% (Braunkohle), 46% (Steinkohle), 48% (Erdgas-GuD)

Unique Selling Propositions Reduziert Stromnetzbelastung Keine Übertragungsverluste Zeit-, saisongerecht und planbar Spitzenstrom, potenziell geeignet für Bewirtschaftung

Investitionskosten Anschaffung: ab 22k + Installation wird billiger Da es sich bei der SeH um eine neue Anwendung handelt, die im Gegensatz zu grossen WKK-Anlagen das Potenzial hat, als Serienproduktion in Massenfertigung zu gehen, darf grundsätzlich bei einer Marktentwicklung der SeH in Europa von fallenden Beschaffungspreisen ausgegangen werden.

Produktionskosten Strom Bei kostengerechter Bewertung: Gesamtkosten (Stirling/Otto) Nutzwärme Elektrizität EFH: 24 bzw. 20 Rp. MFH: 19 bzw. 18 Rp. (Erdgaspreis 8 Rp.) S. 58 Aufteilung der Gesamtkosten auf die Kostenträger Nutzwärme und Elektrizität gemäss kWh-Output. (ohne Referenzgrösse). Im Gegensatz zur Restwertmethode mit Referenzgrösse (Brennwertkessel): EFH: 66 bzw. 38 Rp., MFH 42 bzw. 35 Rp./kWh. (SVGW).

Stromkosten zu Erdgaspreis Vgl. Sensitivitätsrechnung über Erdgaspreis von 6 bis 11 Rp./kWh: 120%. Steigt der Erdgaspreis um 1 Rp., dann steigen die Stromgestehungskosten um 1,2 Rp.

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Nutzen für Gaswerke Pro Kunde Mehrabsatz für Stromproduktion von 6 - 23% Neupositionierung mit SeH Kundenbindung und –gewinnen, auch im Neubaubereich Ökologisierungspotenzial S. 40: Basis Heizbedarf von 20’000 kWh/a. In wenigen Jahren ist grosse Konkurrenz verschiedener Heizlösungen im HH-Bereich entstanden.  Ziel: Kunden halten und gewinnen, Positionierung mit effizientem Produkt Gasbranche profitiert von SeH SOFORT.

Nutzen für EW + Kundenbindung - Absatzrückgang: 40 bis 60% + «Strom von unten» + zur rechten Zeit + Stromspitzen (Bewirtschaftung) SeH-Strom kann nicht auf traditionelle Marktbeziehungen zurückgreifen.  Bewertung von Stromprodukten zunehmend erforderlich.

Effizienzsteigerung EW Mit SeH sparen EW ~50% pro HH SeH bei 4% der HH = Effizienzsteigerung von 2% S. 34 Die SeH können einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Effizienzziele der EW leisten.

Nutzen für Kunden Neuste Technik Wartungsarm Einfach 100% Wärme, 40-150% Strom Stromerzeuger bislang die einzige Komplettlösung zur Hausenergieversorgung von Neu-, Sanierungs- und Altbauten. Abneigung gegen Grosskraftwerke ist in der Bevölkerung offenkundig. Der Hang zur unabhängigen Eigenproduktion in zahlreichen Solar- und Photovoltaikanlagen sichtbar. Hocheffiziente Technik, wartungsarme, einfache Bedienung.

Timing Erfolg für Kunden: sofort Erfolg für Gaswerk: sofort Erfolg für EW: mittelfristig = Problematik Geschäftsmodell = Zusammenfinden der relevanten Partner und Abstimmen der Massnahmen für den Erfolg aller Beteiligten.

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Stromverteilung heute KW/ÜN  Endverbraucher Nicht auf Rückspeisung ausgelegt Nettolast schwankt stark Mehr Schwankungen durch EE, v.a. im Sommer KW: Kraftwerk, ÜN: Übertragungsnetz Nettolast: Verbrauch minus Erzeugung  schwankt je nach Tageszeit, Wochentag, Saison.

Zukunft: 3 Perspektiven Systemauslegung B. Strombewertung C. Wärme-Strommarkt Wärme-Strom-Markt

A. Systemauslegung Bilanzgrenze Siedlung. (A. Peter, 2012) Gelbe Linie: Gasversorgung, grüne Linie: Stromflüsse  SeH wirkt lastglättend, lokal, ist «verbrauchsfertig» S. 32. Systemauslegung: Wirkung entfaltet sich mit der richtigen Mischung. Prof. K. Boulouchos, ETH Zürich, hat auf die expliziten Vorteile der Kombination von WP und WKK bereits hingewiesen: Weil SeH in einem Gesamtsystem auch benachbarte Wärmepumpen antreiben, wirkt sich das Strom- und damit CO2-einsparend aus.

B. Strombewertung Nach Primärenergieträger Produktionskosten  Wir verlassen das Zeitalter, als die Meritorder noch genügt hat. Ursprung: div. Produkte, wie Graustrom, Ökostrom, usw., Prozess der Produktdifferenzierung geht weiter! Produktionskosten: Meritorder Transportaufwand: wird heute weitgehend ignoriert Timing: für EE wurde die historische Meritorder geändert! Berechenbarkeit und Steuerbarkeit: werden heute ignoriert Ein anderer Ansatz wären Echtzeitpreise.

Zusätzliche Parameter nötig Primärenergiefaktor / E’effizienz Transportkosten Lastkorrelation Berechenbarkeit Steuerbarkeit  Sollten preisrelevant werden Nebst ökologischen Faktoren, sollten noch weitere in die Bewertung von Strom einfliessen.

Energieeffizienz SeH: Gesamtwirkungsgrad > 80 – 96% Primärenergiefaktor ~1/3 tiefer als getrennte Nutzenergieproduktion Wenn Ressourcen möglichst gut nutzen sein sollen, muss der Primärenergiefaktor fp Gewicht bekommen.

Transportkosten KW vs. SeH:  sehr unterschiedliche Netznutzung. Zudem: Bei dezentraler Einspeisung kann auf entsprechende Menge aus KW verzichtet werden. Vermeidungsleistung Weniger Transportverluste = Doppelte Entlastung: Regelstrom UND Netzentlastung

Dezentrale Stromeinspeisung   «Das bedeutet, dass etwa 8 TWh an dezentraler Erzeugung installiert werden können, ohne dass ein bedeutender Einfluss auf die Netzkosten zu verzeichnen ist.» Zitat aus (BfE: Netze, 2011) Eine Studie des BfE kam zum Schluss, dass erst bei einer räumlichen Konzentration und einem dezentralen Einspeiseanteils von 25% der gesamten Stromerzeugung Netzausbauten oder –verstärkungen erforderlich sind. Studie, siehe (Ladermann, A. et al., 2010). Durch den Einsatz von SeH können verhältnismässig geringe Netzkosten sowohl entstehen als auch verhindert werden.  8TWh: bei Annahme von 4000 Std. Laufzeit = 2 GW = 2’000’000kW, also bis 2 Mio. SeH

Lastkorrelation und Berechenbarkeit SeH ist in 1. Linie eine Heizung, korrespondiert also mit HGT.  Fällt mit den Einfuhrüberschüssen zusammen.

Steuerbarkeit SeH-Strompreis muss sich am Importstrom orientieren! Der teuerste Strom ist Spitzenstrom. SeH im virtuellen KW können diesen glätten. Ein Blick auf die ELIX-Stundenkontrakte (European Electricity Index) des Winters 2011/2012 zeigt, dass stundenweise Spitzenstrom bis zu 200 Euro/MWh kostete. Der Mittelwert liegt bei 60 Euro/MWh, also 7,2 Rp./kWh. Zu diesen müssen, wie oben dargestellt, 7,7 bis 11 Rp./kWh für Transport- und Netznutzungskosten dazugezählt werden. Das ergibt 14,9 bis 18,2 Rp./kWh, die im Mittel für Importstrom aufgewendet werden müssen.

Bewertung der Parameter in Rp./kWhel Effizienzwert: 1 - 1,5 Transportkosten: 4,7 – 7 Lastkorrelation: 1,8 Steuerbarkeit: 3,7 – 4,7 Die Bewertung der Parameter ist im Detail in der Masterarbeit beschrieben. Effizienzwert: Ein Vergleich der Stromtarife mehrerer EW zeigt vom tiefsten zum nächsthöheren Tarif Preissprünge von 1 bis 5 Rp./kWh. Konservativ wird hier für die weitere Rechnung von 1 bis 1,5 Rp./kWh ausgegangen. = Besserstufung von SeH-Strom aufgrund der hohen Effizienz/Ressourcenausbeute bei der Herstellung. Transportkosten und Lastkorrelation = Kosten, die tatsächlich für SeH-Strom nicht anfallen. Steuerbarkeit = Kostenminderung im Vgl. zu Importstrom, wenn die Lastkurve geglättet werden kann, z.B. mit einem virtuellen KW.

 Stromrückspeisetarif Mit Berücksichtigung der Parameterbewertung: weitergegebene Kosteneinsparung! Aus Perspektive von Systemauslegung zu sehen: das Nachbarhaus bezieht SeH-Strom über EW, das weniger Kosten hat; diese Kosteneinsparung behält das EW oder gibt es an den SeH-Betreiber weiter. Wer profitiert? Vgl. Ansätze KEV für PV kleiner 10kW, angebaut, 2012: 39,9Rp./kWh – fest auf 25 Jahre! http://de.wikipedia.org/wiki/Kostendeckende_Einspeiseverg%C3%BCtung_%28Schweiz%29 Noch 2012 machten IWB und EBM Angebote für PV von > 30 Rp./kWh auf 10 Jahre fest. (als Überbrückung des KEV-Plafonds).

C. Wärme-Strom-Markt - Wärmemarkt - Strommarkt Wärmemarkt Strommarkt Traditionell getrennte Märkte

heute - Garantierte Abnahme und Entschädigung durch EW. - SeH-Betreiber kann Käufer (und Preis) nicht bestimmen. Kein Weiterverkauf an Nebengebäude und Mieter.  Schränkt Wettbewerb und Wirtschaftlichkeit für SeH ein. Reglementierter Strommarkt, der die Wirtschaftlichkeit von dezentraler Stromproduktion generell einschränken kann.

Chance - für EW: stärkere Kundenbindung - für EW/Agentur, die Strom versteigert Wärme-Strom-Markt Traditionell getrennte Märkte werden miteinander verbunden  Chance: Konsument hat 1 Angebot für die Hausversorgung (Strom und Gas im Paket), 1 Kontaktperson, 1 Rund-um-Lösung, stärkere Kundenbindung Andere Verhandlungsbasis mit Grosskunden, z.B. BVB (Tram und Erdgasbusse).

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Massnahmen Erdgas/Biogas 1. positives Preissignal: - 1 Rp./kWh = 3700 – 4300 CHF in 15 Jahren = < als Mehrumsatz. 2. Oder pauschal -3000kWh/a. Bei 8 Rp./kWh sind das 3’600 CHF in 15a. Zusatzbotschaft mit Biogas möglich! S. 41

Massnahmen Strom Entkopplung des Liefer- vom Abnahmepreis. Abnahmepreis für SeH-Strom >27,5 Rp./kWh Vorbereitungen für Virtuelles KW Massnahmen: Kommunikation, Rechenmodelle für SeH-Händler, Installateure und Endkunden. Keine rückwärtslaufenden Zähler Separate Erfassung der SeH-Betreiber als Lieferantengruppe, Smart Grid

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Bilanz für Kunden Beispiel ohne oben genannte Massnahmen von Erdgas! S. 72: Anschluss 3: 27,5 Rp./kWh Anschluss 4: 30,3 Rp./kWh bei 8 Rp./kWh!! S. 75: Die Optimierung der Bewirtschaftung der SeH bezüglich Stromtarifen bringt im besten Fall eine Reduktion der Gesamtkosten(!) von bis zu 15%, sprich bis zu CHF 1‘403. Damit wird die SeH vollends konkurrenzfähig zum Brennwertkessel. S. 52: Eckdaten der Musterlösungen

Neu- und Sanierungsbau Anteil Heizenergie zu Brauchwasser sinkt bis zu 40/60% SeH ab 3kWth Effizienter mit SeH als z.B. mit EWP. 2010: 9’387 EFH-Neubauten. Auf den letzten 3 Folien geht es darum, eine theoretische Grössenordnung zu bekommen. Der Heizanteil hat sich in Neubauten im Vergleich zur Brauchwassererwärmung verringert. Folglich steigt der Anteil der Energie, die auf hohem Temperaturniveau bereitgestellt werden muss. Diese Herausforderung können SeH deutlich besser und effizienter meistern, als beispielsweise EWP. Gemäss Bundesamt für Statistik wurden im Jahr 2010 9‘387 EFH gebaut. In dieser Grössenordnung bewegt sich das theoretische, maximale Potenzial für SeH im Neubaubereich pro Jahr. Das Verhältnis von Heizenergie zu Brauchwarmwasser beträgt in Bestandsgebäuden 80:20%, in Neubauten/modernisierten Gebäuden 60/40:40/60%. (Peter, A., 5. 9. 2012)

Altbauten Gemäss Statistik befinden sich 327'622 EFH mit Gas-oder Ölkesseln in erdgasversorgten Gemeinden (2010). Gerechnet durch die Lebensdauer von 20 Jahren ergibt sich ein theoretisches Potenzial von  16‘380 SeH pro Jahr. Die Hälfte der Gebäude wird heute noch mit Heizöl versorgt. Es wurde in der Vergangenheit hauptsächlich durch Erdgas ersetzt. Das Hauptpotenzial von SeH liegt im Ersatz von Öl-, aber auch von Gasbrennwertkesseln. Gezählt wurde die Zahl der mit Heizöl versorgten EFH der Gemeinden, wo es mehr als 20 Gasanschlüsse gab und wo die gasversorgten EFH mindestens 10% vom Heizölversorgten Anteil ausmachen. (BfS, Anfrage 2012)

Potenzial Heizungsmarkt EFH 17’000 SeH/a: 17’000kW x 4’000h = 68’000’000 kWh = 1/14 Import 68 GWh : 1000 GWh Import. In 14 Jahren Import gedeckt? Entspricht dem theoretischen Potenzial, soll Relation aufzeigen. Aufwertung der SeH zum strategischen Ziel als virtuelles KW.