Das neue KWKGesetz und die FW 308 Ullrich

Das neue KWK-Gesetz und die FW 308 Ullrich Müller Wärme- und Heizkraftwirtschaft Arbeitsgemeinschaft Fernwärme – AGFW – e. V Stresemannallee 28 60598 Frankfurt/Main u. mueller@agfw. de 10/27/2020 1

Energiepolitisches Ziel Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung KWKMod. G • Bis zum Jahr 2005 soll im Vergleich zum Basisjahr 1998 durch die Nutzung der Kraft-Wärme. Kopplung eine Minderung der jährlichen Kohlendioxid-Emissionen in der Bundesrepublik Deutschland in einer Größenordnung von 10 Millionen Tonnen und • bis zum Jahr 2010 von insgesamt 23 Millionen Tonnen, mindestens aber 20 Millionen Tonnen erzielt werden. 10/27/2020 2

Förderung Das Gesetz regelt die Abnahme und die Vergütung von Kraft-Wärme-Kopplungsstrom (KWK-Strom) aus Kraftwerken mit KWK-Anlagen auf Basis von: Steinkohle, Braunkohle, Abfall, Biomasse, gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen, die im Geltungsbereich dieses Gesetzes gelegen sind. KWK-Strom, der nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz gefördert wird, fällt nicht in den Anwendungsbereich dieses Gesetzes. 10/27/2020 3

KWK-Anlagen im Sinne dieses Gesetzes sind: • Dampfturbinen-Anlagen (Gegendruckanlagen, Entnahme- und Anzapfkondensationsanlagen), Gasturbinen-Anlagen (mit Abhitzekessel oder mit Abhitzekessel und Dampfturbinen-Anlage), • Verbrennungsmotoren-Anlagen, • Stirling-Motoren, • Dampfmotoren-Anlagen, • ORC (Organic Rankine Cycle)-Anlagen sowie • Brennstoffzellen-Anlagen, in denen Strom und Nutzwärme erzeugt werden. Kleine KWK-Anlagen sind Anlagen mit einer elektrischen Leistung von bis zu zwei Megawatt 10/27/2020 4

Anschluss-, Abnahme- und Vergütungspflicht Netzbetreiber sind verpflichtet, KWK-Anlagen an ihr Netz anzuschließen und den in diesen Anlagen erzeugten KWK-Strom abzunehmen. Die Verpflichtung trifft den Netzbetreiber, zu dessen technisch für die Aufnahme geeignetem Netz die kürzeste Entfernung zum Standort der KWK-Anlage besteht. Für den aufgenommenen KWK-Strom sind der Preis (den der Betreiber der KWK-Anlage und der Netzbetreiber vereinbaren), und ein Zuschlag zu entrichten. 10/27/2020 5

KWK-Anlagenkategorien Anspruch auf Zahlung des Zuschlags besteht für KWK-Strom aus folgenden Anlagen: Alte Bestandsanlagen • Aufnahme des Dauerbetriebs bis zum 31. 12. 1989 Neue Bestandsanlagen • Aufnahme des Dauerbetriebs zwischen dem 01. 1990 und dem 31. 03. 2002 • Erstmalige Aufnahme des Dauerbetriebs bis zum 31. 12. 1989 und Wiederaufnahme des Dauerbetriebs nach Modernisierung in der Zeit vom 01. 1990 bis zum 31. 03. 2002 Modernisierte Anlagen • Erstmalige Aufnahme des Dauerbetriebs bis zum 31. 12. 1989 und Wiederaufnahme des Dauerbetriebs nach Modernisierung in der Zeit vom 01. 04. 2002 bis zum 31. 12. 2005 • Erstmalige Aufnahme des Dauerbetriebs bis zum 31. 12. 1989 und Wiederaufnahme des Dauerbetriebs in der Zeit vom 01. 04. 2002 bis zum 31. 12. 2005 nach Ersatz der alten Anlage durch eine neue Anlage Kleine KWK-Anlagen • Erstmalige Aufnahme des Dauerbetriebs einer kleinen KWK-Anlage bis einschl. 2 MW elektrische Leistung ab dem 01. 04. 2002 Brennstoffzellenanlagen • Erstmalige Aufnahme des Dauerbetriebs einer Brennstoffzellen-Anlage ab dem 01. 04. 2002 10/27/2020 6

Zulassung Voraussetzung für den Anspruch auf Zahlung des Zuschlags ist: • Zulassung als KWK-Anlage beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle in Eschborn. • ein nach den anerkannten Regeln der Technik erstelltes Sachverständigengutachten. Als anerkannte Regeln gelten die von der AGFW in Nummer 4 bis 6 des Arbeitsblattes FW 308 „Zertifizierung von KWK-Anlagen – Ermittlung des KWK-Stromes" enthaltenen Grundlagen und Rechenmethoden. Für serienmäßig hergestellte kleine KWK-Anlagen können Unterlagen des Herstellers vorgelegt werden, aus denen die thermische und elektrische Leistung sowie die Stromkennzahl hervorgehen. Antragsformulare können von der Internetseite: http: //www. bafa. de/ Heruntergeladen werden. Aufgabe des Gutachters ist es gemeinsam mit dem Anlagenbetreiber die Anlage zu beschreiben und den Rechenweg für die Berechnung der KWK-Strommenge festzulegen und zu dokumentieren. 10/27/2020 7

Nachweis des eingespeisten KWK-Stroms Der Betreiber einer KWK-Anlage macht der zuständigen Stelle (BAFA) und dem Netzbetreiber monatlich Mitteilung über die in das Netz für die allgemeine Versorgung eingespeiste KWK-Strommenge. Der Betreiber der KWK-Anlage legt der zuständigen Stelle und dem Netzbetreiber bis zum 31. März eines jeden Jahres eine nach den anerkannten Regeln der Technik erstellte und durch einen Wirtschaftsprüfer oder vereidigten Buchprüfer testierte Abrechnung der im vorangegangenen Kalenderjahr eingespeisten KWK-Strommenge sowie Angaben zur KWK-Nettostromerzeugung, zur KWK-Nutzwärmeerzeugung sowie zu Brennstoffart und –einsatz vor. 10/27/2020 8

Möglichkeit zur ungekoppelten Strom- u. / o. Wärmeerzeugung KWK-Anlagen. Kategorie Nein Ja - geringfügig u. - gelegentlich Ja uneingeschränkt (durch Kond. -Stromerzeugung) I II III Basis. Technologie Dampfturbinen DT (ca. 150 Anlagen ö. V. ) Gasturbinen GT (ca. 50 Anlagen ö. V. ) Gegendruck GD und Entnahmegegendruck EGD Gasturbine mit Abhitzekessel GT-AHK mit Zusatzfeuerung GT-AHK-ZF Kombinationen Gas- und Dampf Gu. D (ca 25 Anlagen ö. V. ) Gu. D - GD - EGD Gu. D - GD - ZF Gu. D - EGD - ZF BHKW (ca. 400 Anlagen ö. V. ) BHKW - O BHKW - D Brennstoffzelle (BZ) Stirling-Motor (SM) Dampfmotor (DM) ORC BZ SM DM ORC 10/27/2020 wie I jedoch mit Hilfskühler (Teillast-Kond. ) Entnahmekondensation EK u. Anzapfkondensation AK - Bypass-Betrieb (anteilig) Frischdampfentnahme (vor der Stromerzeugung) Gu. D - EK (m. /o. ZF) Gu. D - AK (m. /o. ZF) 9

Kraftwerk (KW), Heizkraftwerk (HKW) und Heizwerk (HW) Brennstoff Strom KW Abwärme Strom Brennstoff 10/27/2020 HKW HW Heizwärme 10

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 11

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 12

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 13

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 14

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 15

Kondensationsstromerzeugung Strom Brennstoff D T C 1 G Abwärme P D = Dampferzeuger T = Turbine G = Generator C 1 = Kondensator P = Pumpe 10/27/2020 16

Energiebilanz Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D T G C 1 Abwärme P 35% Kond. Strom 0, 35 Nutzungsgrad (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 17

Energiebilanz Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D T G C 1 Abwärme P 35% Kond. Strom 0, 35 Nutzungsgrad (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 18

Energiebilanz Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D T G C 1 Abwärme P 35% Kond. Strom 0, 35 Nutzungsgrad (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 19

Energiebilanz Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D T G C 1 Abwärme P 35% Kond. Strom 0, 35 Nutzungsgrad (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 20

Gegendruckturbinenanlage Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D GD G C 2 35% Kond. Strom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 62, 5% KWKWärme Heizwärme P 22, 5% KWKStrom Nutzungsgrad 0, 85 (100 % Gegen. Druckbetrieb) 21

Gegendruckturbinenanlage Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D GD G C 2 35% Kond. Strom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 62, 5% KWKWärme Heizwärme P 22, 5% KWKStrom Nutzungsgrad 0, 85 (100 % Gegen. Druckbetrieb) 22

Gegendruckturbinenanlage Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme Strom Brennstoff D GD G C 2 35% Kond. Strom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 62, 5% KWKWärme Heizwärme P 22, 5% KWKStrom Nutzungsgrad 0, 85 (100 % Gegen. Druckbetrieb) 23

KWK-Nutzungsgrad (Gegendruckpunkt) Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme 15% Verluste Kesselverluste, Abstrahlungs- und Konvektionsverluste in Rohrleitungen, mechanische und Generatorverluste, elektrischer Betriebseigenbedarf 35% Kond. Strom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 62, 5% KWKNutz Wärme 22, 5% KWKStrom Nutzungsgrad 0, 85 (100 % Gegen. Druckbetrieb) 24

Stromeinbuße Brennstoffanteil 100% 15% Verluste 50% Abwärme 62, 5% KWKNutz Wärme Stromeinbuße 35% Kond. Strom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 22, 5% KWKStrom Nutzungsgrad 0, 85 (100 % Gegen. Druckbetrieb) 25

Auskopplung unterschiedlicher Wärmemengen aus einer Entnahmestufe Brennstoffanteil 100% 15% Verluste sonst. Verluste 15% Verluste 50% Abwärme 62, 5% KWKNutz Wärme 35% Kond. Strom KWKStrom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 22, 5% KWKStrom 0, 85 Nutzungsgrad (100 % Gegen. Druckbetrieb) 26

Auskopplung unterschiedlicher Wärmemengen aus einer Entnahmestufe Brennstoffanteil 100% 15% Verluste sonst. Verluste 15% Verluste 50% Abwärme 62, 5% KWKNutz Wärme 35% Kond. Strom KWKStrom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 22, 5% KWKStrom 0, 85 Nutzungsgrad (100 % Gegen. Druckbetrieb) 27

Auskopplung unterschiedlicher Wärmemengen aus einer Entnahmestufe Brennstoffanteil 100% 15% Verluste sonst. Verluste 15% Verluste 50% Abwärme 62, 5% KWKNutz Wärme 35% Kond. Strom KWKStrom 0, 35 (0% Wärme. Nutzung) 10/27/2020 22, 5% KWKStrom 0, 85 Nutzungsgrad (100 % Gegen. Druckbetrieb) 28

Erforderliche Meßwerte Laufend zu ermitteln: • • • 10/27/2020 Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz (ABne) (QBne-KWK) (WBr ) 29

Erforderliche Meßwerte Laufend zu ermitteln: • • • 10/27/2020 Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz (ABne) (QBne-KWK) (WBr ) 30

Erforderliche Meßwerte Laufend zu ermitteln: • • • 10/27/2020 Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz (ABne) (QBne-KWK) (WBr ) 31

Erforderliche Meßwerte Laufend zu ermitteln: • • • 10/27/2020 Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz (ABne) (QBne-KWK) (WBr ) 32

Erforderliche Kennzahlen • Nutzungsgrad (für verschiedene Betriebsarten: Kond- z. Kond, Gegendruck- z. KWK und Mischbetrieb z) Nettostromerzeugung + KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz • arbeitsbezogene Stromkennzahl s. A KWK-Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung 10/27/2020 33

Erforderliche Kennzahlen • Nutzungsgrad (für verschiedene Betriebsarten: Kond- z. Kond, Gegendruck- z. KWK und Mischbetrieb z) Nettostromerzeugung + KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz • arbeitsbezogene Stromkennzahl s. A KWK-Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung 10/27/2020 34

Erforderliche Kennzahlen • Nutzungsgrad (für verschiedene Betriebsarten: Kond- z. Kond, Gegendruck- z. KWK und Mischbetrieb z) Nettostromerzeugung + KWK-Nettowärmeerzeugung Betriebsbrennstoffwärmeeinsatz • arbeitsbezogene Stromkennzahl s. A KWK-Nettostromerzeugung KWK-Nettowärmeerzeugung 10/27/2020 35

Mögliche Verfahren der KWK-Stromermittlung 1. Direkte Messung (Anlagen nach Abschnitt 5. 1) KWK-Nettostromerzeugung (ABne-KWK) Ungekoppelte Nettostromerzeugung (ABne-Kond) KWK-Nettowärmeerzeugung (QBne-KWK) Brennstoffwärme der gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung Brennstoffwärme der ungekoppelten Stromerzeugung KWKNutzungsgrad z. KWK Strom. Kennzahl s. A 2. Berechnung mit Hilfe der Stromkennzahl (s. A) (Anlagen nach Abschnitt 5. 2) ABne-KWK = QBne-KWK x s. A arbeitsbezogene Stromkennzahl (s. A) bekannt, KWK-Nettowärmeerzeugung (QBne-KWK) laufend messen 10/27/2020 36

KWK-Stromermittlung 3. Berechnung über Energiebilanzen (Anlagen nach Abschnitt 5. 3) Realer Betrieb: Nettostromerzeugung (ABne) KWK-Nettowärmeerzeugung (QBne-KWK) Brennstoffwärme (WBr) Dazugehöriger ermittelter KWK-Betrieb: KWK-Nettostromerzeugung (ABne-KWK) KWK-Nettowärmeerzeugung (QBne-KWK) Brennstoffwärme (WBr) Dazugehöriger ermittelter Kond-Betrieb: Kond-Nettostromerzeugung (ABne-Kond) Brennstoffwärme (WBr) 10/27/2020 Nutzungsgrad z KWKNutzungsgrad z. KWK Stromkennzahl s. A Kond. Nutzungsgrad z. Kond 37

Energiebilanz einer Entnahmekondensationsanlage • Ökosteuerreform (Benachteiligung von Entnahmekondensations-anlagen, die Erdgas einsetzen und den geforderten Nutzungsgrad von 70% nicht erreichen) • KWK-Ausbaugesetzes (Geplanter Handel mit Zertifikaten für Strom aus KWK-Anlagen) 10/27/2020 38

Energiebilanz einer Entnahmekondensationsanlage • Ökosteuerreform (Benachteiligung von Entnahmekondensations-anlagen, die Erdgas einsetzen und den geforderten Nutzungsgrad von 70% nicht erreichen) • KWK-Ausbaugesetzes (Geplanter Handel mit Zertifikaten für Strom aus KWK-Anlagen) 10/27/2020 39

Energiebilanz einer Entnahmekondensationsanlage • Ökosteuerreform (Benachteiligung von Entnahmekondensations-anlagen, die Erdgas einsetzen und den geforderten Nutzungsgrad von 70% nicht erreichen) • KWK-Ausbaugesetzes (Geplanter Handel mit Zertifikaten für Strom aus KWK-Anlagen) 10/27/2020 40

Energiebilanz einer Entnahmekondensationsanlage • Ökosteuerreform (Benachteiligung von Entnahmekondensations-anlagen, die Erdgas einsetzen und den geforderten Nutzungsgrad von 70% nicht erreichen) • KWK-Ausbaugesetzes (Geplanter Handel mit Zertifikaten für Strom aus KWK-Anlagen) 10/27/2020 41

Energiebilanz einer Entnahmekondensationsanlage • Ökosteuerreform (Benachteiligung von Entnahmekondensations-anlagen, die Erdgas einsetzen und den geforderten Nutzungsgrad von 70% nicht erreichen) • KWK-Ausbaugesetzes (Geplanter Handel mit Zertifikaten für Strom aus KWK-Anlagen) 10/27/2020 42

Keine KWK-Nettowärmeerzeugung Frischwärmeentnahme für Heizzwecke K-S Brennstoff D Strom G GD-S Heizwärme C 2 P C 1 Abwärme . . . ist die Wärme-Entnahme vor der Turbine (Frischwärmeentnahme) 10/27/2020 43

Keine KWK-Nettowärmeerzeugung Strom F K-S Brennstoff D Wärmeerzeugung im Heizwerk G GD-S Heizwärme C 2 P TJ TJ C 1 Abwärme . . . ist die Wärmeerzeugung in einer Kesselanlage zur Nutzung für Wärmezwecke 10/27/2020 44

Keine KWK-Nettowärmeerzeugung Strom F K-S Brennstoff D G GD-S C 2 Vorwärmung Heizwärme C 1 Abwärme P . . . ist die Wärme-Entnahme für prozeßinterne Zwecke (z. B. Vorwärmung). (Die zugehörige Netto-Stromerzeugung ist auf die Kond- und Gegendruckscheibe aufzuteilen. ) 10/27/2020 45

Keine KWK-Nettostromerzeugung Strom F K-S Brennstoff D G GD-S Heizwärme C 2 P C 1 Abwärme . . . ist der Strom, der mit dem Dampfmassenstrom erzeugt wird, der den Abwärmekondensator durchfließt. (Keine KWK-Nettowärmeerzeugung ist die dazugehörige Kondensationsabwärme. ) 10/27/2020 46

Keine KWK-Nettostromerzeugung Gegendruckturbine Kondensationsstromerzeugung Brennstoff D GD G P Heizwärme D G GD H HC P Dampferzeuger Generator Gegendruckturbine Hilfskühler Heizkondensator Pumpe HC H Abwärme . . . ist die Nettostromerzeugung einer Gegendruckanlage oder eines BHKW, wenn die Heizwärme ungenutzt über einen Hilfskühler an die Umgebung abgegeben wird. (Gleiches gilt für den Bypaßbetrieb bei Gasturbinen mit Abhitzekessel. ) 10/27/2020 47

Organisation Aufgabenteilung in der AGFW Energiepolitische Fragen Rechtliche Fragen Technisch/ Wirtschaftliche Fragen FA Recht AK Fernwärmeausbau FA Wärmeerzeugung AK FW 308 A. Topp U. Müller Mitglieder Vorstand/Beirat Geschäftsstelle H. Neuffer 10/27/2020 48

Wichtige Internetseiten! www. agfw. de www. bafa. de www. vdn-berlin. de 10/27/2020 49

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