Einsatz klimaschonenderTechnologien zur Energieversorgung ... · FachtagungKlimawandel | Folie Nr.7 22.06.2011 1 bereits eine Reihe um-setzbarer Klimaschutz-maßnahmen abgeleitet

Fachtagung Klimawandel | Folie Nr. 1

22.06.2011

Fachtagung Klimawandel

Einsatz klimaschonender Technologien zur Energieversorgung der Landeshauptstadt

Schwerin


22.06.2011

Bisherige Aktivitäten „Energiezukünfte“ für die Stadt Schwerin

Teilnehmer: SWS, EVS, EUB-Institut, NGS,

Umweltamt, Stadtplanungsamt

• Energie- und CO2-Bilanz für die Landeshauptstadt Schwerin als Näherung und Ableitung für die Minderung der CO2-Emissionen

– Ermittlung der spezifischen CO2-Emissionen aus der Fernwärmeversorgung der Stadt Schwerin

• Energiebedarfskataster für verschiedene Stadtteile in Schwerin und Abgleich mit Energieverbrauchsanalyse

• Erarbeitung von Projektkennblättern (z.B. für Erneuerbare Energien und ausgewählte Klimaschutzmaßnahmen)


22.06.2011

Bisherige Aktivitäten „Energiezukünfte“ für die Stadt Schwerin

Analyse von Klimaschutzmaßnahmen:

• Grobanalyse für ca. 10 verschiedene Klimaschutzmaßnahmen

– Analyse des CO2-Minderungspotentials durch Fernwärmeausbau

– vergleichende ökonomische Bewertung von Mikro-KWK und Sensitivitätsanalysen zu den Wärmekosten alternativer Versorgungsoptionen

• Analysen zur Erzeugung und Einspeisung von Biogas im Umland für die Nutzung in der Stadt Schwerin


22.06.2011

EnergiekatasterEnergiekataster

Gebäudegeschoßfläche

Anzahl derVollgeschosse

Beispiel: fernwärmeversorgter Gebäude-bestand in Lankow

Energetische Bewertung von Gebäuden anhand ihres Wä rmebedarfs1. Digitalisierung des Gebäudebestandes 2. Beschreibung des Gebäudebestandes

3. Klassifizierung des Gebäudebestandes

Beispiel: Gebäudebestand der Schweriner Altstadt

- Erfassung des Gebäudebestandes durch Auswertung von Luftbildern,

- Beschreibung der Gebäude (Standort, Grundfläche, Geschoßzahlen),

- Energieanalysen (energetische Bewertung des Gebäudebestandes)

. . .

Quelle:

EUB-Institut


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Energiekataster

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Bedarf Verbrauch Bedarf Verbrauch Bedarf Verbrauch Bedarf Verbrauch Bedarf Verbrauch

Gas

+ W

ärm

e in

GW

h/a

Neu Zippendorf Werdervorstadt Großer Dreesch Altstadt Mueßer Holz

Wohngebäude

Nichtwohngebäude

+9,67 %

+7,9 %

+5,2 %

-9,4 %

+ 1,0 %

* )

* )

Alle Verbrauchs-angaben sind be-reinigt !

Quelle:

EUB-Institut

)* gemischt genutzte Gebäude werden als Wohngebäude angesprochen


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GrobschGrobschäätzung COtzung CO22--EmissionenEmissionen

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Jahr

CO

2-E

mis

sion

in k

t

Stadt Schwerin insgesamt(Grobschätzung - ca.

4,7 t pro Kopf und Jahr)

Mögliche Minderungsmaßnahmen:- deutlicher Ausbau der Fernwärme,- Substitution fossiler Energieträger durch Bioerdgas ,- Ausbau der EE-Stromerzeugung,- Maßnahmenpaket(e) aus Effizienz + Sparen,- ...

CO2-Minderung durchBGA Schwerin Süd !

CO2-Entwicklung des Landes M-V als „Modell“

derzeit ca. 12 Mt = 7 t CO2 pro Kopf und Jahr

Anteil der zentralenEnergieversorgung(leitungsgebunden)

Anteil dezentralerEnergienutzungen

CO2-Minderungsziel(e)?

Bis wann?

Um wieviel ?

Erdgaslie-ferung *)

HKWe+ HWe

Kraftstoffe,(Heizöl, Kohle)

MöglicherZielerreichungs-

pfad SWSN

„75 % von 2007“ ?

„weitgehend frei vonfossiler Energie “ ?

ein Biogaspark „GÜ“kann (akt.) Erdgas-abgabe ablösen !

- Verkehr,- Hausbrand,- Industrie-

feuerungen,- ...

CO2-neutraleStadtwerke ?

Szenario ohne Berücksichtigung demographischer und wirtschaftlicher Entwicklungen! *) an Endverbraucher

Quelle:

EUB-Institut


22.06.2011

1 bereits eine Reihe um-

setzbarer Klimaschutz-

maßnahmen abgeleitet

2 erste Untersuchungen zur

(Kosten-)Effizienz dieser

Maßnahmen durchgeführt

3 Ranking der Maßnahmen

wird bearbeitet

skaliert auf einen einheit-

lichen, in der Minderungs-

strategie deutlich sicht-

baren Minderungseffekt

Errichtung vonPV-Anlagen

Absenkung der spezifischenCO2-Emissionen der Fern-

wärmeerzeugung

Installation vonSolarthermieanlagen

Ausbau der Fernwärme-versorgung (Substitution

von Erdgasheizungen)

jeweils:

- 25 kt CO2

Verbesserung des Wärme-schutzes an Wohngebäuden

Installation vonMini-BHKW

Errichtung vonWindenergieanlagen

200.000 m²Solarkollektoren

zur WW-Erzeugung

...

2.600 Mini-BHKW‘sauf Rapsöl-oder Bio-

gasbasis

Windpark10 x 2,5 MWim Umland

400.000 m² PV-Modulfläche

Subst itution von Erdgasdurch die Einspeisung

von BiogasSenkung der Wärmeverluste

auf einem Teil der Wohnfläche

zusätzlich 3.000 Haus-anschlüsse Fernwärme

1,00 EUR / kg CO2

11,80 EUR / kg CO2

2,00 EUR / kg CO2 7,70 EUR / kg CO2

2,20 EUR / kg CO2

1,00 EUR / kg CO2

8,90 EUR / kg CO2

bis 2040:

80 ... 90 BHKW/a

1 ... 2 Windpark-Projekte(im Umland ?)

...

entspr. 50 kleine MFH/a

10 x 1.300 m²/a

100 FW-Anschlüsse/a

10 x 1.300 m²/a




wärmeerzeugung


wärmeerzeugung







jeweils:

- 25 kt CO2

jeweils:

- 25 kt CO2

Verbesserung des Wärme-schutzes an Wohngebäuden

Installation vonMini-BHKW



200.000 m²Solarkollektoren

zur WW-Erzeugung

......

2.600 Mini-BHKW‘sauf Rapsöl-oder Bio-

gasbasis

Windpark10 x 2,5 MWim Umland

400.000 m² PV-Modulfläche

Subst itution von Erdgasdurch die Einspeisung

von BiogasSenkung der Wärmeverluste

auf einem Teil der Wohnfläche


1,00 EUR / kg CO2

11,80 EUR / kg CO2

2,00 EUR / kg CO2 7,70 EUR / kg CO2

2,20 EUR / kg CO2

1,00 EUR / kg CO2

8,90 EUR / kg CO2

bis 2040:

80 ... 90 BHKW/a

1 ... 2 Windpark-Projekte(im Umland ?)

...

entspr. 50 kleine MFH/a

10 x 1.300 m²/a


10 x 1.300 m²/a



Spektrum von EinzelmaSpektrum von Einzelma ßßnahmennahmen *1*1

*1 bezogen auf Investitionskosten

Quelle: EUB-Institut


22.06.2011

95 % der in HKW und HWinstallierten Heizleistung

basieren auf KWK !

Vor vielen anderen Maßnahmen ist der Ausbau der Fer nwärme geeignet,

die CO2-Emissionen um Größenordnungen zu mindern

HKW Südmit BGA +Speicher

kleine HWe,z.B. Grüne Str.

HKW Lankow

Quelle:

EUB-Institut

Fernwärme in Schwerin


22.06.2011

Fernwärmeversorgung in Schwerin- Technische Anlagen -

1Biogasanlage

175,8Trassenlänge Fernwärmeleitung (km)

8Heizhäuser/Kesselanlagen

3.027Wärmezähler im Netz

ca. 100Kesselanlagen Wärmecontracting

5Container

2 / 2Heizkraftwerke/Heizwerke

Anzahl in 2007Anlagen


22.06.2011

Aufteilung Wärmeerzeugung 2010

3,26% 4,12% 3,95%

53,53%

35,14%HWE 3

HWE 4

BioE

HKW Süd

HKW Lankow


22.06.2011

Ableitung der EmissionsfaktorenAbleitung der Emissionsfaktoren

0,34

0,31

0,20 0,19

0,0

0,1

0,1

0,2

0,2

0,3

0,3

0,4

0,4

KWK auf Erdgasbasis KWK insgesamt(einschl. Bioenergie)

CO

2-E

mis

sion

in t/

MW

h

Strom Wärme

Strom220 GWh

Wärme400 GWh

Strom220 GWh

Wärme400 GWh

Erdgas786 GWh

Erdgas578 GWh

Erdgas455 GWh

Heizkraftwerke Schwerin (2009): bei getrennter Erzeu gung:

Heizkraftwerke Kraftwerk Heizwerk

115 kt CO2(0,52 t / MWh)

90 kt CO2(0,22 t / MWh)

146 kt CO2(0,24 t / MWh)

205 kt CO2(0,33 t / MWh)

∆∆∆∆ = 58 kt CO2

69 kt CO2(0,31 t / MWh)

77 kt CO2(0,19 t / MWh)

(σ = 0,55) (ηel ≈ 0,4) (ηth ≈ 0,9)

die Schweriner Fernwärme

vermeidet ca. 50.000 t/a CO 2 !

Klimaschutz durch Fernwärme aus KWK-Anlagen

Quelle:

EUB-Institut


22.06.2011

Fernwärmepotentiale Innenstadt


22.06.2011

Der Ausbau der Fernwärmeversorgung in Schwerin hat eine hohe Priorität- Ressourcenschonung durch Kraft-Wärme-

Kopplung

- Senkung des CO2 – Ausstosses

- schafft günstige Voraussetzungen zum Einsatz

erneuerbarer Energie durch ein ausgedehntes

Wärmenetz

und eine relativ große Wärmesenke

- Der Wärmespeicher schafft die Möglichkeit zur

kurzfristigen Speicherung der Wärme in

lastschwachen Zeiten

- Gesetzliche Vorgaben - EEWärmeG

Ausbau der Fernwärme in Schwerin


22.06.2011

Biogasanlage

Einbindung in das Fernwärmenetz Schwerins


22.06.2011

• 17,0 GWh Strom - Die Stromeinspeisung in das 20 kV-Netz der Stadt betrug rund 6,94 % der durch die Erzeugungsanlagen an den Standorten Süd und Lankow erzeugten Gesamtstrommenge

• 18,3 GWh Wärme - Bei 3,95 % der Fermwärme für die Schweriner Haushalte lag in 2010 der durch die Biogasanlage erbrachte Anteil

• Würde man die für die Erzeugung von Strom und Wärme benötigte Biogasmenge durch Erdgas ersetzen, entstünde eine CO2-Last von ca. 9.000 t

Ergebnisse der Biogasanlage 2010


22.06.2011

Nutzungsmöglichkeiten von Bioerdgas/Biogas

• Bioerdgasnutzung in KWK-Anlagen

- Keine wirtschaftliche Nutzung von Bioerdgas in den bestehenden HKW möglich

- Neuerrichtung von mehreren kleinen BHKW-Anlagen an verschiedenen

Standorten des FW-Netzes

• Biogasnetz zum Transport von Biogas in das Stadtgebiet

• Biogaserzeugung aus Abfällen

• Beimischung von Bioerdgas für Erdgastankstellen


22.06.2011

Studie zur Optimierung des Fernwärmesystems der Stadt Schwerin

• Bestandsaufnahme des Systems

• Entwicklung des Systems im Zeitraum bis 2024 unter technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten

• Entwicklung eines Konzeptes zur Umgestaltung der Erzeugeranlagen unter dem Gesichtspunkt des Klimaschutzes


22.06.2011

Einsatz dezentraler KWK-Anlagen

BHKW für Neumühler Str. 22• Ersatz vorhandener Kesselanlage durch

Energiezentrale der Firma YADOS – Niedertemperaturkessel – BHKW mit einem Erdgasmotor – und Pufferspeicher in Containerbauweise

• Beheizung des Bürokomplex • Einspeisung des erzeugten Stromes in das

öffentliche Stromnetz• Leistungsdaten:

Kesselleistung: 490 kWthermische Leistung BHKW: 81 kWelektrische Leistung BHKW: 50 kW

• Pufferspeichergröße: 4m³• prognostizierte Vollast- Betriebsstunden des

BHKW:5500 Std./Jahr

• modulierende Leistungsanpassung des BHKW und der Kesselanlage nach der erforderlichen Wärmeabnahme des Verbrauchers

Quelle: SWS, Bereich T


22.06.2011

Einsatz dezentraler KWK-Anlagen

Einsatz Mikro-KWK

• Mitarbeit SWS in überregionaler AG Mikro-KWK unter Federführung von E.ON Ruhrgas

• Vorbereitung Markteinführung neuer Heizgeräte für die Erzeugung von Strom und Wärme im Eigenheimbereich

• Vorbereitung von Feldtestanlagen für unterschiedliche Fabrikate und Anlagenkonfigurationen auf Basis von Stirlingmotoren und Gas-Otto- Motoren zur Stromerzeugung



22.06.2011

Leistung: 26,99 kWp - Jahresertrag: 23.200 kWh/a - IBN: 20.11.2009

PV-Anlage EVSE HKW SN SüdPhotovoltaik-Dünnschichtmodule



22.06.2011

PV-Anlage EVSE HFW SNPolykristalline Photovoltaik-Module

Leistung: 43,71 kWp - Jahresertrag: 39.600 kWh/a - IBN: 19.11.2010

Kooperation

SWS/EVSE - ZGM



22.06.2011

PV-Anlagen in SchwerinZukünftige Planungen SWS/EVSEin Kooperation mit ZGM, NVS, SDS

• Photovoltaik-Dachanlagen:

Körperbehindertenschule Lankow

Hallen Betriebshof Nahverkehr Schwerin (NVS)

Werk-/Fahrzeughalle SDS-Bauhof

• Photovoltaik-Freiflächenanlagen:

Deponie Stralendorf

Ehemaliges Wasserwerksgelände Gosewinkel

Wendeschleife Süd Neu Pampow (NVS)



22.06.2011

Geothermienutzung


22.06.2011

Einbindung eines Batterie Energiespeichersystems 10 MW

• Prinzip:

– Einspeisung von Leistung ins Netz bei positivem Bedarf

– Verbrauch/Speicherung von Leistung aus dem Netz bei negativem Bedarf

BESS Netz

BESS Netz

Allgemeines


22.06.2011

Funktionsschema Energiespeichersystem

Batterie KraftwerkeElektrokessel

In der Regel wird bei Abruf von pos. oder neg. Regelleistung diese von der NaS-Batterie (Natrium-Schwefel-Batterie) bereitgestellt.

leer < Ladezustand < voll

Bei Abruf negativer Reserveleistung und voller Batterie, wird der Elektro-Kessel in Betrieb genommen oder die Kraftwerksleistung reduziert.

- Vorhaltung von 100 MW FW-Speicherkapazität

Bei Abruf positver Reserveleistung und leerer Batterie, erhöhen die Kraftwerke ihre Produktion

- Reserve einer Gasturbine in der Sommer und Übergangszeit

- Reservebereitstellung Kondensations-Leistung DT Süd( 6 MW) und Vorhaltung von 4 MW Gasturbinenleistung im Winter

+ -

- Vorhaltung von 100 MW FW-Speicherkapazität

- -+


22.06.2011

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Stadtwerke Schwerin GmbH

Rainer Beneke

Tel.: +49 385 633-3346

E-Mail: [email protected]

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