Thermodynamisch optimierten Heizen mit

Präsentation zum Thema: "Thermodynamisch optimierten Heizen mit"—  Präsentation transkript:

1 Thermodynamisch optimierten Heizen mit
V_Duesseldorf Thermodynamisch optimierten Heizen mit KWK und/oder GuD & WP Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany Tel.: (49)  0681/ ; (p) Homepage: GuD = Gas- und Dampfkraftwerk WP = Wärmepumpe KWK = Strom („Kraft“) – Wärmekopplung

2 0. Einleitung: Rolle des Erdgases für {Wärme und Strom}
1. Thermodynamisch optimiertes Heizen Der Exergiebegriff: 1.2 Die drei Ansätze zum thermodynamischen Heizen 2. Wie vergleicht man KWK und getrennte Erzeugung 2.0 Vorgaben der EU und einer wissenschaftlichen Vorgehensweise Ein einfaches Vergleichsschema 2.11 Dezentraler Kessel und zentrale Stromerzeugung, Wärmeversorger mit KWK –Anlage, Dezentrale WP und zentrales GuD 3. Der KWK Mythos KWK als Hoffnungsträger zur Energieeinsparung 3.1 „Abwärme“ Man erhält märchenhafte CO2- und PE Einsparungen, wenn man ... 3.3 Warum die KWK meist besser erscheint als sie tatsächlich ist. 4. Ergebnisse bei Erdgas für Vergleich KWK - Getrennte Erzeugung: 4.0 Modernisierungs Szenario 4.1 Strom und gesamte Endenergie Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen? Fazit: A1 Diskussionspunkte: 5. Wärmepumpentarif zur Überwindung diskriminierender Steuern und Abgaben 5.0 jetzige Preisstruktur für Wärmepumpen-Strom (Alt-Tarif) 5.1 Rückwälzung der Steuern und Abgaben auf die eingesetzte kWh Erdgas 5.3 Wärmepumpentarif ohne Diskriminierung Grundanforderungen Wärmepumpentarif 5.32 Ausgestaltung des diskriminierungsfreien WP- Tarifes

3 Erdgas Wärme und Strom Wie man aus
0. Wie man aus Erdgas Wärme und Strom machen kann 0.1 Die Rolle des Erdgases bei der Wärmeerzeugung 0.2 Effizienzvergleich verschiedener Techniken zur Wärmeerzeugung Quelle und ausführlichere Darstellung von Absatz 0.2 in DPG Elektrizitätstudie: und in meiner Themenseite "Thermodynamisch optimiertes Heizen":

4 ca. 50% Erdgas Heizöl 0.1 Die Rolle des Erdgases
Quelle:

5 zur Strom-und Wärmeversorgung einsetzen
Schlüsselfrage: Wie kann ich das Erdgas am günstigsten zur Strom-und Wärmeversorgung einsetzen

6 1. Thermodynamisch optimiertes Heizen
Minimaler Exergie- Einsatz zur Abdeckung des noch übrig bleibenden Heizwärmebedarfes, nach thermischer Sanierung, Wärmerückgewinnung, Einsatz von RE und im Gesamtrahmen der Strom- und Wärme- Erzeugung Oberflächlich erläutert: reine Exergie ist z.B. mechanische Arbeit , elektrischer Strom Exergie einer Wärmemenge bei der Temperatur T ist die daraus „verfügbare Arbeit“ bzgl. Umgebungstemperatur

7 3. Energiebilanz (1.Hauptsatz): ΔE = ΔQ - ΔQU
1.1 Ideale Wärme – Kraftmaschine ΔS ΔQ ΔQU ΔE T TU Der Exergiebegriff: Elektrizität ΔE ist Entropie frei. 2. Entropie ΔS verkleinert sich nicht: im optimalen, reversiblen Fall gilt dann (2.Hauptsatz): ΔS = ΔQ/ T und ΔS = ΔQU/ TU ΔS 3. Energiebilanz (1.Hauptsatz): ΔE = ΔQ - ΔQU daher: ΔE = (T- TU) /T * ΔQ heißt Exergie also: Exergie = Carnotfaktor * entnommene Wärmemenge = „ maximal verfügbare Arbeit“

8 1.2 Die drei Ansätze zum thermodynamischen Heizen
1. Strom Wärme Kopplung beim Brennstoff-Einsatz: KWK Die Entropie ΔS wird oberhalb der Umgebungstemperatur TU an ein Kühlmittel abgegeben. Das kostet Exergie für die Stromerzeugung, aber man kann bei geeigneter Festlegung der Abgabetemperatur mit dieser Wärme noch etwas anfangen, z.B. Heizen (oder auch Kühlen mit Absorber WP : KWKK) Strom Wärme Kopplung beim Stromeinsatz: Wärmepumpe Anergie ΔQU aus der Umgebung entnehmen, reine Exergie in Form mechanischer oder elektrische Energie ΔE hinzugeben, und dann die Wärmemenge ΔQ auf einem höheren Temperaturniveau T zu (e.g.) Heizzwecken nutzen 3. Das Auskommen mit kleinen Temperaturdifferenzen bei der KWK, im Wärmepumpenprozess, und vor allem bei der Wärmeübertragung: Flächenheizung, Aufheizen statt „isothermer Wärmeabgabe“

9 Kopplung von Strom und Wärme
1. KWK: Strom Wärme Kopplung beim Brennstoff-Einsatz Ideale Kraft Wärme- Kopplung ΔS ΔQ ΔQH` ΔEKWK T TH` Vorlauf-Temperatur der Fernwärme/ Heizung 2. Wärmepumpe (WP): Strom Wärme Kopplung beim Stromeinsatz Ideale Wärme Pumpe ΔS ΔQH ΔQU ΔEWP TU TH dezentral Umgebungs- Temperatur: Luft, Wasser, Erdwärme E = Elektrizität Q = Wärme S = Entropie T = Temperatur Indexe H ..= „Heiz-“ U..= „Umgebungs-“

10 und getrennte Erzeugung
2. 2. Wie vergleicht man KWK und getrennte Erzeugung

11 dass bei Förderung der KWK in den Mitgliedsländern,
2.0 Es ist vernünftig und die EU schreibt auch vor, dass bei Förderung der KWK in den Mitgliedsländern, zum Vergleich mit der getrennter Erzeugung von Strom und Wärme betrachtet wird: 1. Eine detaillierte Gleicheit der Wärme- und Stromproduktion also gleiche Strom- und gleiche Wärmeproduktion auch in getrennter Erzeugung (ergibt sich aus der Formel für PEE in Anhang III, b der EU 2004/8/EG). 2. Gleiche Primärenergieträger also z.B. Erdgaseinsatz nicht nur bei KWK sondern auch bei getrennter Erzeugung (Anhang III , f , Ziffer 1 der EU 2004/8/EG) . 3. Moderne Anlagen der getrennten Erzeugung also z.B.: GUD und Brennwertkessel (Anhang III , f , Ziffer 2 der EU 2004/8/EG)

12 die gleichen Kategorien von Primärenergieträgern verglichen werden.
eigentlich trivial Zitat aus EU Richtlinie 2004/8/EG Anhang III „Verfahren zur Bestimmung der Effizienz des KWK-Prozesses f) Wirkungsgrad-Referenzwerte für die getrennte Erzeugung von Strom und Wärme …… Die Wirkungsgrad-Referenzwerte werden nach folgenden Grundsätzen berechnet: 1. Beim Vergleich von KWK-Blöcken gemäß Artikel 3 mit Anlagen zur getrennten Stromerzeugung gilt der Grundsatz, dass die gleichen Kategorien von Primärenergieträgern verglichen werden. 2. Jeder KWK-Block wird mit der besten, im Jahr des Baus dieses KWK Blocks auf dem Markt erhältlichen und wirtschaftlich vertretbaren Technologie für die getrennte Erzeugung von Wärme und Strom verglichen. 3. … 4. … Quelle:

13 Eine weitere naheliegende Anforderung an einen Systemvergleich:
„Vollständige Alternativen“ betrachten Die Wärmeversorgung der Verbraucher/Kunden muss in jeder Alternative vollständig abgedeckt werden. („Spitzenkessel“) „Spitzenstrom“ , also eine ungekoppelte Stromerzeugung, der KWK-Anlage darf nicht ausgeklammert werden.

14 Wärme: Strom: el = xGuD * GuD
2.11 Dezentraler Kessel und zentrale Stromerzeugung Erdgas Wärme Q0 System: Wärme: th = xK * BK th Brennwertkessel: xK BK xK + xGuD =1 xGuD GuD-Anlage: Strom: el = xGuD * GuD GuD el Strom

15 Wärmeversorger mit KWK –Anlage
2.12 Wärmeversorger mit KWK –Anlage Versorger: Spitzenkessel: Wärme Strom KWK im Spitzenstrom Betrieb KWK-Anlage : im KWK-Betrieb xSK xKWK Q0V Erdgas xSE Paradefall: Die KWK – Scheibe

16 Wärmeversorger mit KWK –Anlage
Spitzenkessel Wärme Strom KWK im Spitzenstrom Betrieb KWK-Anlage: im KWK-Betrieb xSK xKWK Q0V Erdgas xSE thV Wärmespitze: KWK Zusatzstrom: elV

17 Ein korrekter Vergleich muss die gesamte Produktion des Versorgers,
die mit seiner KWK Anlage und der Verpflichtung zur Fernwärmelieferung zusammenhängt, beachten. Vergleiche also Erdgaseinsatz (PE) für: KWK: Q0V = PE des Versorgers und getrennte Erzeugung: Q0 = PE für GuD + Kessel, ergibt sich aus detaillierter Gleichheit: Wärme = Q0 * ηK Strom = Q0 * ηGuD

18 Dezentrale Wärmepumpe und zentrale GuD-Anlage
2.13 Dezentrale Wärmepumpe und zentrale GuD-Anlage Erdgas Wärme Q0 System: th Wärmepumpe: K_WP Strom für WP: GuD-Anlage: xK Strom: xGuD GuD el Strom

19 Vergleich KWK mit: { GUD + Wärmepumpe }
Betrachte die WP als einen „Superkessel“ mit einem auf den GasEinsatz im GUD-Kraftwerk bezogenen - thermischen Wirkungsgrad: K_WP = JAZ * GUD Mit : JAZ = Jahresarbeitszahl = gelieferte Wärme / eingesetzter Strom GUD = eingesetzter Strom / eingesetzte Wärme im Kraftwerk K_WP = JAZ * GUD Zahlenwerte: Zum Vergleich: Brennwertkessel: eta_K = 1,1 Speicher: KWK_Vergleich_mit_WP.xls!“eta_K_WP“

20 3. 3. Der KWK Mythos

21 KWK als Hoffnungsträger zur Energieeinsparung
3.0 KWK als Hoffnungsträger zur Energieeinsparung Gesetzlicher Auftrag zur Verdoppelung der Stromerzeugung aus KWK auf eine Anteil von 25% bis 2020 AD (KWKG) Abnahmeverpflichtung von KWK-Strom Jährliche Subventionen in etwa Milliardenhöhe durch Einspeisevergütung gemäß : KWKG = Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz und EEG = Erneuerbare-Energien-Gesetz (Finanziert durch Abwälzung auf Strompreis) und weitere Vergünstigungen ( z.B. Anrechnung als RE in EEWärmeG, Interessenverband ist „gemeinnützig“, etc. )

22 „ KWK nutzt Abwärme, die sonst verloren wäre.“
Ein beliebter Spruch: „ KWK nutzt Abwärme, die sonst verloren wäre.“ Verschwiegen wird meist: Fernwärme wird bei thermodynamisch noch Arbeits - fähigem Temperaturniveau betrieben, daher: bei Dampfkraftwerken ergibt sich eine deutliche Stromeinbuße, und bei Motoren und Gasturbinen ist wg. der hohen Abwärme-Temperatur der elektrische Wirkungsgrad von vorneherein niedrig.

23 Man erhält märchenhafte CO2- und PE Einsparungen
3.2 Man erhält märchenhafte CO2- und PE Einsparungen wenn man z.B.: 1. nur die „Brennstoffausnutzung“ vergleicht also bei der KWK Strom und Wärme addiert, und dann mit dem Strom aus einem reinen Kraftwerk vergleicht. {2. +3.}: moderne Erdgas –KWK vergleicht mit: altem Ölkessel + altem KoKW + StromMix (50% Kohleanteil) Ergebnis: „KWK – Mythos“ mit märchenhaften % Einsparung an CO2 und PE

24 Warum die KWK meist besser erscheint als sie tatsächlich ist.
3.3 Warum die KWK meist besser erscheint als sie tatsächlich ist. Es werden oft zugunsten der KWK: U1: die offenkundigen Fehler des „KWK-Mythos“ gemacht: (nur „Brennstoffausnutzung“ bewertet; Vergleich „alter KoKW“ mit „neuen Erdgas-KWK“ , „reine Abwärmenutzung“ ohne Wirkungsgradeinbuße ) U2 : Beitrag des Spitzenkessels ausgeklammert, U3 : nur die Stromerzeugung im „KWK- Betrieb“ betrachtet („Paradefall“), U4: Unrealistische (manipulierte) Vergleichswerte der getrennten Erzeugung benutzt (sogar gesetzlich vorgeschrieben wg. EU 2007/74/EG ) U5: Bei WP Strombezug aus dem deutschen Strommix unterstellt, statt im Systemvergleich aus modernem Gas- Kraftwerk (GuD). Andererseits werden manchmal (im Prinzip ok aber verkomplizierend): U6: Umfangreiche Nebeneffekte berücksichtigt (Verluste im Stromnetz, Bonus für Verbraucher nahe Stromerzeugung Pumpstrom und Wärmeverluste in Fernwärmeleitung, Unterschiede im Aufwand für Gastransport zum zentralen oder dezentralen Verbraucher, etc.)

25 Strombezug aus einem Erdgas GuD - Kraftwerk zugrunde legen.
(U5) : Ein wichtiges Argument in voller Länge Bei Wärmepumpen wird mit dem Strombezug aus dem deutschen Strommix gerechnet. Im Systemvergleich mit moderner Erdgas – KWK muss man aber den Strombezug aus einem Erdgas GuD - Kraftwerk zugrunde legen. Begründung: 1. Bei einer neuen Erdgas-KWK-Anlage wird sowohl der Strom als auch die Wärme aus einer neu errichteten Anlage und aus Erdgas erzeugt. Zu einem korrekten Systemvergleich mit einer getrennten Erzeugung muss daher ebenfalls von modernen Erdgasanlagen ausgegangen werden. 2. Diese bereits in der EU-Richtlinie 2004/8/EG für den Fall von Kraftwerk und dezen tralem Kessel festgelegte Vorgehensweise muss sinngemäß auch auf die Stromversorgung von dezentralen Wärmepumpen angewendet werden. 3. Würde man die WP im Systemvergleich mit dem Strom-Mix speisen, so würde man für die Energieversorgung der Wärmepumpe ja letztendlich nicht Erdgas sondern den BrennstoffMix der deutschen Stromerzeugung einsetzen. 4 Im Übrigen werden bei der beabsichtigten Verlagerung von Erdgas aus der dezen tralen Wärmeerzeugung in die Stromerzeugung ja auch tatsächlich neue GuD-Anlagen gebaut werden, falls KWK-Anlagen in geringerem Umfang zum Zuge kommen.

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27 Vergleich KWK - Getrennte Erzeugung
4. Vergleich KWK - Getrennte Erzeugung Ergebnisse bei Erdgas: Mehraufwand bei getrennter Erzeugung mit GuD + Brennwertkessel GuD + Wärmepumpe Schwerpunkt: Erdgas - KWK für Gebäudewärme

28 Modernisierungs Szenario
4.0 Modernisierungs Szenario Aufgabe: Moderne Erdgas- Anlagen sollen einige bestehende alte Stromkraftwerke und eine sehr große Zahl von alten Heizungsanlagen verdrängen. ein Hintergrund: Der deutsche Gasabsatz von insgesamt 925 TWh wurde 2007 zu 11,5 % zur Verstromung in Kraftwerken und zu 27 % meist zu Heizzwecken in den Haushalten eingesetzt. Veranschaulichung: TWh Heizwärme entspricht {Faktor 0.6) ca. 150 TWh Strom Gesamte Stromerzeugung in DE: ca. 600 TWh

29 Strom und gesamte Endenergie
4.1 Strom und gesamte Endenergie f =0.9 f =1.1 Große Symbole: Beispiel für KWK-Versorger mit 10% Spitzenanteile: XSK= 0.1, und XSE= 0,1 ε_gesamt Es ist praktisch, statt εth als Abszisse εgesamt = εth + εel zu wählen. Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

30 Strom und gesamte Endenergie
neu: Zentrales GuD speist auch Wärmepumpe mit JAZ=4 f = 90% f = 90% f = 110% hier: Beispiel für KWK-Versorger mit 10% Spitzenanteile: XSK= 0.1; XSE= 0.1 Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

31 Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen?
4.2 Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen? εel εgesamt Große Symbole: Beispiel für KWK-Versorger mit 10% Spitzenanteile: XSK= 0.1, und XSE= 0,1 Speicher: KWK-Vergleich_eta_GUD_BK_WP.xls; Blatt „allg_ges“

32 Kann optimale KWK die Effizienz eines GuD-WP- Systems je erreichen?
1. Bei kleiner dezentraler KWK ist theoretisch eine hohe „Brennstoff ausnutzung“ - wie bei einem Brennwertkessel- möglich (Betrachte: gesamt <= 1.05 ) Aber bei Motoren sind keine hohen elektrischen Wirkungs- grade möglich. (Betrachte: el < 0.40 , meist jedoch < 0,35) 2. Bei großer zentraler KWK ist wg. des Fernwärmenetzbetriebes keine so hohe „Brennstoffausnutzung“ möglich: Betrachte: gesamt <= 0,91 Ein relativ hoher elektrischer Wirkungsgrad erreichbar, aber er ist (auch bei GuD) begrenzt durch die Exergieverluste für die Bereitstellung der relativ hohen Vorlauftemperatur der Fernwärme (Betrachte: el <= 0.46 ) Folgerung: Selbst im Paradefall der KWK kann die Energie-Effizienz des GuD-WP-System wohl nicht erreicht werden.

33 beachte aber : Wärme bei hoher Temperatur, z.B. 130 °C
Ein nur didaktisches Beispiel: Modernes, kleines GuD mit KWK und großes GuD ohne KWK Abgasverluste = 10 % (umfasst auch sonstige Betriebsverluste) ohne KWK: el = 60% , davon 13%Punkte für WP-Betrieb verwenden mit voller KWK: elKWK = 47% also 13% Stromeinbuße Fernwärme thKWK = 43% =( %) „COP“ der Stromeinbuße: COPKWK = 43/13 = 3,3 beachte aber : Wärme bei hoher Temperatur, z.B. 130 °C COP einer dezentralen WP: COP = beachte: Wärme bei niedriger Temperatur, z.B. 30°C Die KWK erzeugt einen exergetischen Luxus, der dezentral in thermisch sanierten Gebäuden nicht mehr gebraucht wird.

34 Ein nur didaktisches Beispiel: Modernes, großes GuD mit und ohne KWK
Abgasverluste = 10 % (umfasst auch sonstige Betriebsverluste) ohne KWK: el = 60% , davon 10%Punkte für WP-Betrieb verwenden mit voller KWK: elKWK = 50% also 10% Stromeinbuße Fernwärme thKWK = 40% =( %) „COP“ der Stromeinbuße: COPKWK = 40/10 = 4 beachte : sogar Wärme bei hoher Temperatur, z.B. 130 °C COP einer dezentralen WP: COP = 4 , also ebenfalls 40 %Punkte Wärme beachte: Wärme bei niedriger Temperatur, z.B. 30°C Ein großes GuD bringt auch im KWK-Betrieb hervorragende Leistung. Günstig für industriellem Wärmebedarf hoher Temperatur.

35 Bei PE-Faktor f = 1.05 ergeben sich:
Betrachte nun ein Super-KWK : GuD mit hohem el und hoher COP = 6 für Wärmeauskopplung aus Stromeinbuße Abgasverluste = 10 % (umfasst auch sonstige Betriebsverluste) ohne KWK: el = 60% , davon Wärmepumpenbetrieb mit JAZ = 4 mit voller KWK: elKWK = 54% also nur 6% Stromeinbuße Fernwärme thKWK = 36% =( %) „COP“ der Stromeinbuße: COPKWK = 36/6 = 6 Frage: Mehrverbrauch bei gleichem output an Strom und Wärme Bei PE-Faktor f = 1.05 ergeben sich: f * el = 63%Punkte Strom , davon 9%Punkte für WP-Betrieb verwenden: ergibt: f * el - 9 = = 54%Punkte Strom und * JAZ = 9 * 4 = 36%Punkte Wärme Fazit: {GuD + WP} bräuchte nur 5% mehr Erdgas als Super KWK

36 Es kommt nicht nur auf die Anlage sondern ganz erheblich
Fazit: Die Versorgung unter Einsatz von KWK-Anlagen ist der getrennten Versorgung mit Brennwertkessel und GuD meist knapp aber keineswegs grundsätzlich überlegen. Es kommt nicht nur auf die Anlage sondern ganz erheblich auch auf die Betriebsweise an. Die KWK unterliegt deutlich im technischen Wettbewerb mit GuD-Kraftwerk und Wärmepumpe. Eine herausragende Subventionierung der KWK führt zu einem suboptimalen Ergebnis bei der Energie-Effizienz.. die Wärmeauskopplung aus einem großen optimierten GuD wäre optimal, aber doch nur geringfügig effizienter als { dieses GuD +WP}

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38 Diskussionspunkte: A1 KWK – eine ökologische Sackgasse ? Nach Installation einer dezentralen KWK gibt es kaum noch Anreize zur - weiteren thermischen Sanierung Nutzung von Thermischer Solarenergie WP als Senke für fluktuierenden Wind- und PV- Strom Eine künftige Gretchenfrage: Warum soll man bei Stromüberfluss (Wind + PV) noch und sogar vorrangig Erdgas in KWK- Anlagen verbrennen ? Der Ausbau der Stromversorgung mit Wind und Sonne erfordert vor allem Stromsenken (und keine neuen „vorrangigen“ Stromerzeuger) Ungleiche steuerliche Belastung der Nutzwärme kWh Gas im dezentralen Kessel : ct (Erdgassteuer, ohne.MWSt.) “ “ beim KWK – Fernwärmeversorger : kWh Gas für 0.6 Kwh GuD-Strom für 2.4 kWh Wärme mittels WP : ca. 3.6 ct ( EEG [2011]+KWKG+ Ökosteuer CO2- Zertifikat ) Alles ohne Konzessionsabgabe und ohne. dazugehöriger MWSt.

39 Eine wichtige Bemerkung zu dem interessanten Vortrag von
Dipl. Ing. Dietmar Schüwer, WupI, für die SW-Düsseldorf:

40 Schüwer's Ergebnis: 2 empfehlenswerte Optionen. (ohne Holz)

41 Zu den "Nachteilen" gibt es Abhilfe durch einen Vorschlag zum WP-Tarif

42 zur Überwindung diskriminierender Steuern und Abgaben
5. Wärmepumpentarif zur Überwindung diskriminierender Steuern und Abgaben

43 zur Überwindung diskriminierender Steuern und Abgaben
UrQuelle: AKE-Archiv DPG2011_AKE10.3 Anforderungen an einen Wärmepumpentarif zur Überwindung diskriminierender Steuern und Abgaben beim thermodynamisch optimierten Heizen Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany Tel.: (49)  0681/ ; Fax / Homepage: WP = Wärmepumpe KWK = Strom („Kraft“) – Wärmekopplung

44 jetzige Preisstruktur Wärmepumpen-Strom
5.0 jetzige Preisstruktur Wärmepumpen-Strom

45 -3. Struktur des Sondervertrag-Tarifes (ohne MWSt.)
5.61 0.75 Tarif Wärmepumpen gültig ab , energis GmbH (RWE-Tochter), Saarbrücken Quelle: energis : Preisblatt „Strom“, Stand , und eigene Schätzung nach privater Mitteilung Speicher: StaatlicheBelastung-Elektrizitaet.xls

46 Rückwälzung der Steuern und Abgaben auf die eingesetzte kWh Erdgas
5.1 Rückwälzung der Steuern und Abgaben auf die eingesetzte kWh Erdgas Wirkungsgrad des GuD : ηGuD = 0.6

47 Vergleich der Einsatzpreise für Erdgas in verschiedenen Anlagen der Wärmeerzeugung
3.82 Kommentar: Eine unglaubliche Diskriminierung des Erdgaseinsatzes im GuD zur Versorgung der Wärmepumpen. Speicher: StaatlicheBelastung-Elektrizitaet.xls !Erdgas

48 Am Rande vermerkt zur dezentralen KWK:
0.0 [ct/kWh] keine Verteuerung, da Erdgassteuer erstattet wird dies sind 0 % Aufschlag auf Heizgaspreis. Faktor ca durch die dezentrale Bereitstellung des Erdgases als Brennstoff für KWK in Haushalten Stolperfrage: Kann es eigentlich vernünftig sein, Elektrizität für das StromNetz im großen Stil dezentral zu erzeugen, wenn dadurch der Erdgaseinsatz rund zweieinhalb fach teurer wird ? 1. Subvention: keine Erdgassteuer; aber ok , da GuD ebenfalls befreit.

49 Wärmepumpentarif ohne Diskriminierung
5.3 Wärmepumpentarif ohne Diskriminierung

50 Werkzeuge: (ohne die Subventionen)
Bei der KWK –Förderung sollten die Ziele der Energiepolitik: Einsparung von Primärenergie CO2 -Reduktion erreicht werden durch die Mittel: Modernisierung: Ersatz alter Anlagen zur Wärmeerzeugung Wechsel zum PE-Träger Erdgas , auch bei der Stromerzeugung Einsatz der Technik: KWK Werkzeuge: (ohne die Subventionen) Überhaupt keine Abgaben auf Energieträger Förderung für dezentrales Erdgas Abnahmeverpflichtung von KWK-Strom Beispiele für2.: Rückerstattung ErdgasSteuer, besondere Förderung von Mini-BHKW

51 Grundanforderungen Wärmepumpentarif
5.31 Grundanforderungen Wärmepumpentarif Zur Emanzipation der WP im Verhältnis zur KWK muss ein Wärmepumpen-Tarif in gleicher Weise in Anspruch nehmen: Keine rückgewälzten Abgaben Nur CO2 arme Primärenergie ( Erdgas und CO2 freie PE) Abnahmeverpflichtung von WP-Strom in‘s Netz Dann lassen sich die energiepolitischen Ziele wesentlich effektiver und wesentlich preiswerter erreichen.

52 Volkswirtschaftliche Begründung
Ein fairer Wettbewerb und eine marktgesteuerte Auslese des günstigsten und sparsamsten Energieeinsatzes erfordern: Für Gebäudewärme muss die staatliche Belastung des direkten oder indirekten Erdgaseinsatzes für jede Technik oder Prozesskette gleich sein. Diese Forderung ist nichts anderes als eine Anwendung des "Gesetzes des einen Preises", welches auch als das "Fundamentalgesetz der Ökonomie schlechthin“ bezeichnet wird /Sinn 2008/. Es ist daher rational wohl nicht abweisbar. Quelle: Hans Werner Sinn: "Das grüne Paradoxon", ISBN , Ullstein , Berlin 2008, dort das Kapitel: " Das Gesetz des einen Preises", Seite 159ff

53 Preisstruktur Wärmepumpen-Tarif ohne Diskriminierung im Vergleich zum Alt-Tarif

54 Struktur des vorgeschlagenen Wärmepumpentarifes
zum Vergleich: der diskriminierende Alt-Tarif 0.75 5.61 also 8.0 statt [ct/kWel]

55 diskriminierungsfreien
5.32 Ausgestaltung des diskriminierungsfreien WP- Tarifes

56 1. Enger Anwendungsbereich des WP-Tarifes
WP-Strom nur für hocheffiziente WP, z.B. mit COP > kalkulierte Jahresarbeitszahl: JAZ > 4 keine Aufweichung für bestimmte Technologien, also z.B. für Luft –WP Gesonderter Stromkreis ausschließlich für WP , Heizstab muss an Haushaltsstrom angeschlossen sein. Spätere Anhebung der Anforderungen für Neuanlagen nach dem Stand der fortschrittlichen Technik. Zielsetzung: Bei bestehenden Anlagen sollen nur die wirklich guten Anlagen unter den WP-Tarif fallen. Dann gibt es wenig Mitnahmeeffekte und daher beim Start wenig Steuereinbußen. Anreiz für Verbesserung der Anlagen Gute Anlagen rechnen sich auch bei höherer Investition.

57 1. geringe Mitnahmeeffekte beim Start, denn
Warum der WP-Tarif den Staat überhaupt nichts kostet 1. geringe Mitnahmeeffekte beim Start, denn es gibt bisher nicht viele WP –Anlagen in DE, und vor allem nicht viele , die den Anforderungen des WP-Tarifes genügen. 2. Neukunden haben vorher mit Brennstoff geheizt Sie haben also vorher keine Stromsteuern bezahlt, und zahlen nach der Umstellung auf WP-Tarif auch keine. 3. Ggfalls Anpassung der Brenstoffsteuern. Möglichkeit 1 : Man könnte alle Ausnahmen von der Erdgassteuer aufzuheben. ( suboptimal) Dann würde dies aber sowohl die KWK als auch die WP betreffen. Möglichkeit 2: Man könnte die Vorteile für GuD und KWK belassen, und diese Steuereinbußen durch eine Anhebung der Brennstoffsteuern wieder ausgleichen. Also: WP-Tarif ermöglicht Massenanwendung von WP ohne Steuereinbußen. Allerdings gibt es auch keine Beiträge zur bestehende Abgabenlast der Stromkunden.

58 Zusammenfassung WP-Tarif
Feststellung: 1. Die elektrische Wärmepumpe (WP), gespeist aus hocheffizienten Kraftwerken, kann Wärme mit Abstand am effizientesten erzeugen. 2. Bei Rückwälzung der Energiesteuern und –Abgaben auf das eingesetzte Erdgas zeigt sich, dass die el. WP mit hohen und diskriminierende Steuern und Abgaben belastet wird. Bei GuD-Kraftwerk: 3,82 [ct/kWhth ] zum Vergleich: KWK: 0, Heizkessel: 0,55 Dies ist administrativer Unsinn. Abhilfe: 3. WP- Tarif ohne die diskriminierenden Steuern und Abgaben Im Beispiel: 8.0 statt 14.4 [ct/kWhel] 4. Der WP-Tarif kann so ausgestaltet werden, dass gleichzeitig Anreize für fortlaufende Verbesserungen der WP und für Erdgaseinsatz gesetzt werden. 5. Der WP-Tarif ist aufkommensneutral. Allerdings ergeben sich auch keine Beiträge zu einer Entlastung der sonstigen Stromabnehmer.

59 Quintessenz Für Gebäudewärme muss die staatliche Belastung des direkten oder indirekten Erdgaseinsatzes für jede Technik oder Prozesskette gleich sein. Diese Forderung gilt für alle Stromanwendungen in technischer Konkurrenz mit einem direkten Brennstoffeinsatz , die nicht aus sonstigen Gründen verhindert werden sollen. Sie ist auch eine direkte Anwendung des volkswirtschaftlichen "Gesetzes des einen Preises"

60 Erdgas für Strom und Wärme optimal einsetzen
6. 5. Vorschläge Erdgas für Strom und Wärme optimal einsetzen

61 Skizze zu einem Gesamtkonzept des Einsatzes von Erdgas
5.2 Skizze zu einem Gesamtkonzept des Einsatzes von Erdgas 1. Direkten Erdgaseinsatz in Gebäuden zurückdrängen durch: (1.1) Thermische Sanierung der Gebäudehülle (1.2) Auslegung der Wärmeübertrager auf kleine Temperaturdifferenzen, (1.3) Wärmepumpen (1.4) Thermische Sonnenenergie für WW im Sommer und zur Heizungsunterstützung im Winter. 2. Erdgaseinsatz ausweiten durch GuD- Anlagen , welche: (2.1) indirekt über Wärmepumpen auch Wärmeversorgung übernehmen (2.2) auch bedarfsgerecht KWK - Fernwärme bereitstellen (2.3) alte CO2- ineffiziente Kraftwerke verdrängen. 3. Erdgas zur dezentralen KWK nur einsetzen bei:, voller Ausnutzung des Brennwerteffektes und garantierter Beschränkung auf streng wärmegeführten Betrieb. Dann kann die dezentrale KWK einen auch elektrizitätswirtschaftlich sinnvollen Beitrag zur Abdeckung der saisonalen Leistungsspitze durch den vermehrten Einsatz von Wärmepumpen leisten.