TGA Energietechnik

TGA Ausgabe 12-2011
RWE HomePower

Mikro-KWK-Konzept mit Mehrwerthebeln

Abb. 1 Björn Gropengießer, Projektleiter Mikro-KWK bei RWE Effizienz, erklärt das RWE-HomePowerKonzept an der Forschungs- und Entwicklungsanlage im Fraunhofer inHaus2. (Quelle: JV )
Abb. 1 Björn Gropengießer, Projektleiter Mikro-KWK bei RWE Effizienz, erklärt das RWE-HomePowerKonzept an der Forschungs- und Entwicklungsanlage im Fraunhofer inHaus2.

Mit RWE HomePower führt RWE Effizienz ein bisher einzigartiges Mikro-KWK-Konzept im Endkundenmarkt ein. Es ergänzt ein klassisches BHKW um bedarfsorientierte Regelstrategien – und um einen Elektroheizstab im Pufferspeicher. Ergibt sich ein wirtschaftlicher Vorteil, beispielsweise bei einem Ökostromüberschuss aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen, wird der Pufferspeicher elektrisch beheizt.

Abgesehen von 50 Mikro-KWK-Feldtestanlagen im Leistungsbereich unter 5 kWel ist bei RWE das unterste Leistungssegment bisher ein weißer Fleck auf der KWK-Landkarte. Die kleinste von über 100 Anlagen hat 40 kWel, die größte 330 MWel. Der gesamte Anlagenpark kommt auf eine elektrische Leistung von 2,8 GW. Nun steigt RWE Effizienz in Zusammenarbeit mit Vaillant in den Markt für die dezentrale KWK bei Privatkunden ein. Kernelemente des Mikro-KWK-Systems HomePower sind das BHKW ecopower 4.7 Abb. 2 von Vaillant sowie eine von RWE entwickelte ControlBox, die das Energiemanagement für den Kunden übernimmt. Mittelfristig sollen auch kleinere Mikro-KWK-Anlagen für Einfamilienhäuser angeboten werden.

Die Anlagen werden nach dem Elektrizitäts- und Wärmebedarf des Kunden gesteuert und sind darauf vorbereitet, künftig mit sonst nicht nutzbarem, überschüssigem Ökostrom den Pufferspeicher über einen Heizstab zu laden – sobald sich der Beitrag zur Integration fluktuierender erneuerbarer Energien in das Stromnetz monetisieren lässt. Die Regeltechnik dafür wurde gemeinsam mit der Fraunhofer Gesellschaft Duisburg entwickelt. Stromspitzen, die nicht mit der Mikro-KWK-Anlage gedeckt werden können, werden durch den Bezug von Ökostrom ergänzt. Zum Marktstart will RWE Effizienz zunächst bis zu 50 Anlagen in Nordrhein-Westfalen installieren und mit zusätzlicher Messtechnik ausstatten.

Ingo Alphéus, Vorsitzender der Geschäftsführung von RWE Effizienz: „Bei RWE HomePower setzen wir auf die bewährte KWK-Technik unseres Partners Vaillant und das qualifizierte Fachhandwerk, unter Wahrung der etablierten Vertriebskanäle. Heiztechnikhersteller, Fachhandwerk und Energieversorger müssen an einem Strang ziehen, wenn die Energiewende zuhause funktionieren soll.“

Contracting oder Betriebsoptimierung

Die Anlagenkonfiguration für den Marktstart eignet sich nach Unternehmensangaben für Kunden mit einem Wärmebedarf ab 60000 kWh/a, vorzugsweise große Ein- und Zweifamilienhäuser. Die Investition in Höhe von bis zu 40000 Euro beinhaltet das zwischen 1,5 und 4,7 kWel modulierende BHKW-Modul, einen 850-l-Multifunktionsspeicher für Heizung und Trinkwassererwärmung, einen Spitzenlast-Brennwertheizkessel sowie die komplette Installation. Beim Contracting-Modell zahlt der Kunde einmalig einen Investitionszuschuss von 5000 Euro und eine monatliche Grundgebühr zwischen 30 und 40 Euro. RWE Effizienz finanziert, errichtet und betreibt die Anlage. Beim Modell Betriebsoptimierung investiert der Kunde selbst und übergibt dann den Betrieb des Systems an RWE Effizienz.

Der wesentliche Unterschied zu dem bisher üblichen BHKW-Geschäft, bei dem der Gebäudeeigentümer eine Anlage kauft, betreibt und das gesamte unternehmerische Risiko trägt bzw. absichern muss: In beiden Varianten gehören die „BHKW-Produkte“ Elektrizität und Wärme RWE Effizienz – allerdings auch sämtliche Verluste der Erzeugung und Speicherung.

Damit die Rechnung für RWE Effizienz aufgeht, fallen dem Unternehmen alle sich aus dem KWK-Betrieb ergebenden, gesetzlich geregelten Vorteile zu und der Kunde bindet sich an RWE Effizienz als Strom- und Wärmeversorger. Für die Kunden muss somit die Rechnung über attraktive Konditionen für die Lieferung von Wärme und Elektrizität aufgehen. Beim Contracting-Modell staffelt sich der Wärmepreis in Abhängigkeit von der Abnahme zwischen 5,95 und 7,8 ct/kWh, beim Betriebsoptimierungs-Modell gibt es einen Einheitspreis von 5,95 ct/kWh (jeweils inklusive MwSt. und gekoppelt an den Gas-Index-Preis des statistischen Bundesamts). Den Strompreis gibt RWE Effizienz mit ca. 22 ct/kWh (abhängig vom örtlichen Netznutzungsentgelt, inklusive MwSt.) an; der Reststrom wird mit „Ökostrom“ aus dem Netz gedeckt. Im Gegenzug zahlt RWE Effizienz den Kunden einen Umweltbonus für den KWK-Strom, als Anreiz, das Nutzungsverhalten anzupassen: 0,5 ct jede erzeugte kWh und zusätzlich 1,0 ct für jede kWh, die selbst verbraucht wird.

Die bedarfsgerechte Steuerung des gesamten Systems übernimmt die von RWE entwickelte ControlBox. Um den Reststrombezug aus dem Netz zu minimieren, erfasst sie die zeitlichen Stromverbräuche des Gebäudes und synchronisiert mit diesem Bedarfsprofil die BHKW-Leistung und -Laufzeit Abb. 3. Gleichzeitig schafft die Regelung durch die Visualisierung des Energieverbrauchs und des Anlagenbetriebs maximale Transparenz für den Kunden. Über das Internet kann er sich sämtliche Daten zu Heizung, Trinkwassererwärmung und Elektrizität in selbst definierten Zeiträumen anzeigen lassen. So erhält er einen vollständigen Überblick über die Arbeitsweise des RWE-HomePower-Systems und über das eigene Verbrauchsverhalten. Auf Basis von Informationen zum Stromangebot im Netz und den zugehörigen Preisen entscheidet die Regelung künftig auch, wann die Wärmeerzeugung aus Ökostrom sinnvoll ist.

Eine neue KWK-Denke ist erforderlich

Die bisherige KWK-Denke ist – auch gefördert durch gesetzliche Anreizsysteme – egoistisch: Möglichst lange Laufzeiten, maximale Nutzung der verfügbaren Wärmesenke und wenn mehr Strom als gerade selbst benötigt produziert wird, erfolgt die Einspeisung in das Netz – „das Netz ist ja groß genug“. Für Betreiber einer Anlage mit 5 kWel gibt es bisher kaum sinnvolle Alternativen, bei deutlich größeren Anlagen ist es aber schon heute lukrativ, zu bestimmten Zeiten keine Elektrizität zu erzeugen, um dabei zu helfen, das Angebot der Nachfrage anzupassen. Die Last im deutschen Stromnetz variiert in einem typischen Band zwischen 35 und 85 GW. Im Jahr 2010 betrug die nominelle Erzeugungskapazität von Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen aber bereits 45 GW, 2020 könnte sie 90 GW erreichen. Gleichzeitig soll bis 2020 der Stromverbrauch um 10 % gesenkt werden und der KWK-Anteil auf 25 % steigen (aktuell ca. 11 %).

Aus den Zahlen ist einfach abzulesen: Auch beim Zubau vom Stromspeicherkapazitäten wird künftig vermehrt auf die Erzeugung von Ökostrom verzichtet werden müssen und die Preisausschläge nach unten und sogar in den negativen Bereich werden zunehmen. Zwar fehlen heute noch wichtige Voraussetzungen, aber schon bald dürfte es auch für kleine BHKW-Anlagen bzw. aggregierte Anlagen-Pools attraktiv sein, zu bestimmten Zeiten keine Elektrizität zu erzeugen oder sogar als Stromsenke zu fungieren. Beides gehört zum RWE-HomePower-Konzept. Und solche Mehrwerthebel sind auch erforderlich, um Kunden ein attraktives Angebot zu machen.

BHKW mit „Ökostrom-Heizstab“?

Mit den üblichen BHKW-Anschauungen und Energieeffizienz im klassischen Sinn ist ein Elektroheizstab im Pufferspeicher einer Mikro-KWK-Anlage kaum zu erklären, auch wenn er nur mit sonst nicht nutzbaren Überschüssen aus Windkraft- und PV-Anlagen betrieben wird. Denn mindestens könnte man den Nutzen über eine Wärmepumpe deutlich erhöhen. Zudem verkleinert ein elektrisch aufgeladener Pufferspeicher die Wärmesenke und verringert so BHKW-Betriebszeit zugunsten konventioneller Kraftwerke. Andererseits würde ein BHKW-Weiterbetrieb in der Überschussphase Primärenergie entwerten und stromseitig die nicht nutzbare Ökostrommenge erhöhen.

Ob die vorhandenen Marktmechanismen dafür geeignet sind, dass die betriebswirtschaftlich optimierte Fahrweise eines BHKWs mit Elektroheizstab im Pufferspeicher unter Berücksichtigung aller Effekte auch primärenergetisch optimal ist, ist kaum vorhersehbar. Es gibt aber eine einfachere Bewertungsmöglichkeit: Wenn der Ökostrom-Heizstab der entscheidende Faktor ist, um die Modernisierung einer veralteten Heizungsanlage realisieren zu können, ist das primärenergetisch immer vorteilhaft. Denn in der Primärenergiebilanz ist nicht ausschlaggebend, welches System theoretisch das Beste wäre, sondern dass Systeme mit Minderungspotenzial realisiert werden. Jochen Vorländer

http://www.rwe-effizienz.com

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Mini-KWK: Webcode 716

  • Abb. 2 ecopower 4.7: 1: Steuerschrank; 2: Abgas­wärmeübertrager mit integriertem Katalysator; 3: Motorblock; 4: Generator; 5: Schalldämpfer; 6: Heizungswärmeübertrager; 7: Elektro­anschlüsse; 8: Gasanschluss; 9: Zuluft/Abgas; 10: Heizungsanschlüsse.
  • Abb. 3 Optimierter Anlagenbetrieb für einen Tag im März.
Vaillant
RWE Effizienz
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