Erdgas-Gas-und-Dampfturbinen- (GuD) Heizkraftwerk (HKW) in Deutschland mit Low-NOx-Brennkammer, Daten aus #2 aktualisiert durch Hersteller-Angaben (#1), CO-Emissionen korrigiert auf 50 mg/m3. Prozess dient zur Produktion von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Annahmen nach #3: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 90% zugeteilt analog dem eines Gaskessels. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 89% nach #3 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,25 zu 85% bilanziert. Auslastung: 6000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase Flächeninanspruchnahme: 22500m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 450MW Nutzungsgrad: 90% Produkt: Wärme - Prozess
Erdgas-Gas-und-Dampfturbinen- (GuD) Heizkraftwerk (HKW) in Deutschland mit Low-NOx-Brennkammer, Daten aus #2 aktualisiert durch Hersteller-Angaben (#1), CO-Emissionen korrigiert auf 50 mg/m3. Prozess dient zur Produktion von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Annahmen nach (#3): 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 90% zugeteilt analog dem eines Gaskessels. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 89% nach (nach #3) angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,25 zu 85% bilanziert. Auslastung: 6000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase Flächeninanspruchnahme: 22500m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 450MW Nutzungsgrad: 85% Produkt: Elektrizität
mittleres Steinkohle-Gegendruck-Dampfturbinen-Heizkraftwerk mit QT-REA und NOx-armer Rostfeuerung zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2, inkl. Schwermetall- und PCDD/F-Emissionen nach #3. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritten: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 84% nach #2 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,208m bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 8000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 50MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Wärme - Prozess
mittleres Steinkohle-Gegendruck-Dampfturbinen-Heizkraftwerk mit QT-REA und NOx-armer Rostfeuerung zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritten: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 84% nach #2 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,208m bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 8000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 50MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Elektrizität
größeres Steinkohle-Heizkraftwerk mit Entnahme-Kondensations-(EK) Turbine, Staubfeuerung mit Nass-REA + SCR-DeNOx zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. inkl. Schwermetall- und PCDD/F-Emissionen nach #3. Die zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritte: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 64% nach #2 angenommen. 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,56 bilanziert Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 10000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 100MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Wärme - Prozess
größeres Steinkohle-Heizkraftwerk mit Entnahme-Kondensations-(EK) Turbine, Staubfeuerung mit Nass-REA + SCR-DeNOx, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2. Prozess dient zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritte: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 64% nach #2 angenommen. 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,56 bilanziert Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 10000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 100MW Nutzungsgrad: 42,9% Produkt: Elektrizität
Wärme aus KWK Prozessen für chemische Grundstoffprozesse mit einer Stromkennzahl von 0,25. Die Verluste der Wärmeleitung (Dampfpipeline) wird nach #1 mit 7% (etwa 92,5%) angenommen. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Wärme - Prozess gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1MW Nutzungsgrad: 93% Produkt: Wärme - Prozess
Stromversorgung der chemischen Grundstoffindustrie in Kraft-Wärme-Kopplung mit einer Stromkennzahl von 0,25. 66% des Stromes wird aus dem NEtz bezogen, 33% des Stromes wird in Eigenerzeugung (KWK) hergestellt. Der MIx nach #1 beinhaltet eine Differenzierung der Stromerzeugungsarten nach Technologie (Gegendruck- Entnahmekondensations-turbine etc.) jedoch keine Differenzierung nach Brennstoffart für Gegendruckturbine, Entnahme-Kondensationsturbine und Kondensationskraftwerk. Für die Anlagentypen Gegendruckturbine und Entnahme-Kondensationsturbine wird ein Steinkohlekraftwerk angenommen. Das Kondensationskraftwerk wird durch den Netzbezug substituiert. Anlagentyp Anteil-Strom (Eigenerzeugung) Anteil-Strom (Gesamt) Gegendruckturbine 0,546 0,182 Entnahmekondensationsturbine 0,088 0,029 Gasturbine mit Zusatzfeuerung 0,304 0,101 Kondensationskraftwerk 0,061 0,020 Netzbezug Netz 0,667
Die tiefe Geothermie ist integraler Bestandteil der Wärmewende und kann darüber hinaus einen signifikanten Beitrag zur Bereitstellung elektrischer Energie liefern Bislang unzureichend untersucht ist die Frage, in wie weit Geothermiebasierte Strom-Wärme-Systeme für eine flexible Deckung des Strombe-darfs, insbesondere der Bereitstellung von Regelleistung genutzt werden können, ohne negative Auswirkungen auf die Wärmeversorgung zu bedingen. Die Studie stellt fest, dass aus hydrogeochemischer Sicht ein flexibler Betrieb des Thermalwasserstroms für die Anlagenkomponenten und das Reservoir, gerade im Molassebecken weitgehend unbedenklich ist. Es ist festzuhalten, dass Erfassung von Messdaten und eine anlagenbezogene Bewertung unersetzlich ist. Die durchgeführte technische Analyse sowie die Simulation der Geothermieanlagen zeigen auf, dass das technische Potenzial der dauerhaften Bereitstellung von positiver und negativer Regelleistung für nahezu alle technischen Flexibilitätsoptionen, insbesondere für Bestandsanlagen gering ist. Ausnahme ist das technische Flexibilitätspotential für die Bereitstellung von positiver Regelleistung durch den Einsatz von Heißwasser- bzw. Thermalwasserspeichern. Hier ist das technische Potential als mittel bis groß einzuschätzen, jedoch steigt auch der technische Aufwand. Das technische Potenzial der positiven und negativen Regelleistungsbereitstellung mit eingeschränkter zeitlicher Verfügbarkeit (also in Zeitscheiben) ist hingegen für nahezu alle Flexibilitätsoptionen mittel bis groß. Folglich besteht ein di-rekter Einfluss der zeitlichen Verfügbarkeit auf das Potenzial der Regelleistungsbereitstellung; der technische Aufwand korreliert mit der Größe der Speichervolumina. Das Gesamtpotential der Regel-leistungsbereitstellung bleibt jedoch insgesamt auf niedrigem Niveau. Verglichen mit konventioneller Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zeigt die Geothermie eine sehr variable Stromkennzahl, wodurch eine sehr große Flexibilität zwischen Strom- und Wärmeerzeugung gewährleistet ist. Weiterhin sind die CO2-Emissionen pro erzeugter Energieeinheit deutlich positiver zu bewerten als bei fossil betriebener KWK. Die ökonomischen Bewertungen zeigen, dass unter aktuellem Preisniveau und Anwendung von technischen Flexibilitätsoptionen die Anlagen nur bedingt wirtschaftlich Regelleistung erbringen können. Anlagen im Bestand mit Unterstützung durch das Spitzenlast-Heizwerk können bereits heute durch Bereitstellung von positiver Sekundärregelleistung zusätzliche (geringe) Gewinne erwirtschaften. Bei Anlagen im Bestand ohne Modifikation bzw. der Erweiterung durch Wärmespeicher ist dies nicht der Fall. Die Verringerung des anzulegenden Werts für Strom aus Geothermie birgt eine verstärkte Ausnutzung des Flexibilitätspotentials und damit ökonomische Vorteile. Anlagen im Bestand und Anlagen mit Spitzenlast-Heizwerk können dann wirtschaftlich negative und positive Sekundärregelleistung vorhalten. Eine Bereitstellung von Flexibilität durch tiefe Geothermiekraftwerke, deren Stromerzeu-gung nach EEG vergütet wird, ist damit ohne zusätzliche Anreize mittelfristig nicht zu erwarten. Eine zeitliche Entkopplung der Stromproduktion von der Wärmenachfrage mit Hilfe von Wärmespeichern ermöglicht eine mehr strompreisorientierte Fahrweise des Geothermiebasierten Strom-Wär-mesystems. Das flexiblere Energiesystem reduziert dabei die Gesamtkosten mittels Maximierung der Erlöse durch Stromeinspeisung ins Netz zu Zeiten mit hohen Strompreisen. Zusätzliche elektrische Wärmeerzeuger (wie in dieser Untersuchung z. B. eine Wärmepumpe) werden bei sehr niedriger Residuallast und damit verbundenen geringen Stromkosten für die Wärmegewinnung eingesetzt. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass aktuell die Bereitstellung von Regelleistung durch Geothermiebasierte Strom-Wärme-Systeme aus hydrogeochemischer und technischer Sicht mit Einschrän-kungen möglich ist. Die zu erwirtschafteten Gewinne sind gering. Aufgrund der (bislang) geringen Anzahl von Geothermie-basierten Strom-Wärme-Systemen ist der systemdienliche Benefit ebenfalls als gering einzustufen. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Klimaschutz und KWK - aktuelle Entwicklungen im Kontext der wirtschaftlichen Randbedingungen und des technologischen Fortschritts" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Die Stromerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplung ist äußerst vielfältig. Die Spanne reicht von 1 kW im Einfamilienhaus bis hin zu mehreren 100 MW bei Anlagen der allgemeinen Versorgung und Industrie. Entsprechend vielfältig sind Akteure, vom Häuslebauer über den Gewerbetreibenden, Energiedienstleister bis hin zum DAX-Unternehmen. Auch der Mix der eingesetzten Brennstoffe verändert sich. Gegenwärtig werden v. a. Anlagen auf Erdgasbasis gebaut. Biogene Brennstoffe gewinnen an Bedeutung. Auch Abwärme verlässt langsam ihr Nischendasein. Wasserstoff als saisonaler Sekundärenergiespeicher gewinnt durch den rapiden Ausbau der fluktuierenden erneuerbaren Energien ebenfalls an Bedeutung. Die Rückverstromung macht nur Sinn, wenn sie durch KWK erfolgt. Die Erdgasinfrastruktur von heute kann die Wasserstoffinfrastruktur von morgen sein. Zunehmend wird die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme auch für die Erzeugung von Sorptionskälte genutzt. Die ökologischen Vorteile gegenüber der Kompressionskälte können erheblich sein. Auch der technische Fortschritt ist nicht unerheblich. Die Stromkennzahl verbessert sich. Kleine Brennstoffzellen stehen bereits am Rande des Markteintritts. Zielstellung ist die differenzierte Ermittlung der Potenziale und daraus abgeleitet von Entwicklungspfaden bzw. Szenarien für den Ausbau der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. Unter Nutzung von allgemein zugänglichen Prognosen und Brancheninformationen sind nutzerbezogen der Strom- sowie Wärme- und Kältebedarf und daran anknüpfend unter Berücksichtigung einer stromgeführten Fahrweise die Potenziale zu ermitteln. Im letzten Schritt sind Pfade für deren Erschließung sowie eine KWK-Roadmap zu entwickeln, die Grundlage für die Gestaltung bzw. Fortentwicklung politischer Instrumente ist. Weitere Aspekte sind der Beitrag zur Versorgungssicherheit und die Kostenentwicklung.