Wissenswertes

11. Juli 2016

WKK in der Energiestrategie 2050 des Bundes

Hier können sie die komplette Botschaft zur Energiestrategie 2050 des Bundes herunterladen. Im Kapitel 4.2.7 (siehe unten) finden sie das Thema Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen. Gemäss bisherigen Parlamentsbeschlüssen wird die Massnahme ja weitgehend im Sinn dieser Botschaft umgesetzt. Laut heutigem Zeitplan soll diese per 01.01.2018 in Kraft treten.

Auszug aus der Botschaft:
 
4.2.7 Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen
 
Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen (WKK-Anlagen) sind dezentrale, fossil oder teilweise fossil befeuerte Anlagen. Sie werden in der Regel mit Erdgas betrieben und erzeugen sowohl Wärme als auch Elektrizität. Aufgrund des Wärmebedarfs für industrielle Prozesse, für grosse Gebäude sowie für Wärmenetze ist von einem theoretischen, technisch machbaren und gesamtenergetisch sinnvollen Potenzial von 5–7 TWh elektrischer Energie aus dezentral einspeisenden WKK-Anlagen auszugehen.
 
Die Gestehungskosten von Elektrizität aus WKK-Anlagen sind von der jeweiligen Anlagengrösse abhängig und sehr unterschiedlich: Während bei industriellen Prozessen und bei grossen Gebäuden die WKK-Anlagen nahezu wirtschaftlich betrieben werden können, sind die Kosten unter anderem bei kleinen WKK-Anlagen hoch.
 
Aufgrund der gegenwärtig tiefen Strompreise und des bestehenden CO2-Regimes haben Betreiber von WKK-Anlagen in der Industrie in den letzten Jahren kaum mehr Strom ins Netz eingespeist. Dezentrale WKK-Anlagen wären aber dazu prädestiniert, im Winterhalbjahr gleichzeitig Strom und Wärme zu liefern und die in dieser Zeit reduzierte Produktion von Strom aus Sonne und Wasserkraft teilweise zu kompensieren. Ihre Produktion kann ausserdem bedarfsgerecht ausgestaltet werden, weil sie sich rasch ein- und ausschalten lassen. Die Rahmenbedingungen für bestehende und neue WKK-Anlagen sollen optimiert werden, weil WKK-Anlagen einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität des lokalen Verteilnetzes und zur Versorgungssicherheit leisten können.
 
Optimierung der Rahmenbedingungen
Aufgrund der Vernehmlassungsergebnisse verzichtet der Bundesrat auf das vorgeschlagene Fördermodell für WKK-Anlagen. Er beabsichtigt stattdessen, die Rahmenbedingungen für WKK-Anlagen, auch für solche, die fossil oder teilweise fossil betrieben werden, mit folgenden Massnahmen zu verbessern:

  • Eigenverbrauchsregelung: Für die WKK-Anlagen gilt die Eigenverbrauchsregelung wie für alle anderen Produktionsanlagen auch (vgl. Ziff. 4.2.6).
  • Abnahmepreis für Strom: Die Netzbetreiber sollen dazu verpflichtet werden, die gesamte Elektrizität aus kleinen WKK-Anlagen abzunehmen und abzugelten. Kleine WKK-Anlagen sind solche mit einer elektrischen Leistung von höchstens 3 MWel oder einer jährlichen ins Netz einzuspeisenden Produktion von maximal 5000 MWh. Die minimale Abgeltung orientiert sich am aktuellen Spotmarktpreis («day ahead») für Strom.
  • Teilbefreiung von der CO2-Abgabe: Unternehmen, die eine WKK-Anlage mit einer Gesamtfeuerungsleistung von 1–20 MW wärmegeführt betreiben und nicht am Emissionshandelssystem teilnehmen, sollen sich nach einem separaten Regime von demjenigen Teil der CO2-Abgabe befreien lassen können, den sie für die Produktion des ins Netz eingespeisten Stroms bezahlen. Der rückerstattete Betrag muss zu mindestens 40 Prozent für Energieeffizienzmassnahmen im eigenen Betrieb und bei allfälligen Wärme- oder direkt angeschlossenen Stromkunden eingesetzt werden. Der Bund schreibt für die betroffenen WKK-Anlagen gewisse Mindestanforderungen betreffend Wirkungsgrad, Effizienz und Umweltauswirkungen vor.

Das ursprünglich vorgesehene Fördermodell für WKK-Anlagen wurde in der Vernehmlassung von unterschiedlichster Seite abgelehnt. So wurde es beispielsweise als inkonsistent empfunden, fossile Energieträger zu fördern und gleichzeitig die CO2-Abgabe beizubehalten. Als Alternative zum vorgeschlagenen Fördermodell mit Rückliefertarifen wurden in der Vernehmlassung einmalige Investitionshilfen vorgeschlagen, wozu dem Bund aktuell jedoch die erforderliche verfassungsrechtliche Grundlage fehlt. Eine zusätzliche Förderung fossiler Fernwärmenetze, wie es in der Vernehmlassung verschiedentlich gefordert wurde, ist aus Sicht des Bundesrats nicht angezeigt. Heute kommen Kantone in den Genuss von Globalbeiträgen, wenn sie Fernwärmenetze fördern, die zumindest teilweise mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Mit Blick auf die breite Ablehnung in der Vernehmlassung verzichtet der Bundesrat auf die vorgeschlagene, an den Gestehungskosten ausgerichtete Vergütung für Strom aus WKK-Anlagen und beschränkt sich darauf, nebst der Möglichkeit der Teilbefreiung von der CO2-Abgabe eine Pflicht der Netzbetreiber vorzusehen, Elektrizität aus kleinen WKK-Anlagen abzunehmen und angemessen zu vergüten.
 
Kosten und Finanzierung
Der Vollzug für die Teilbefreiung der CO2-Abgabe verursacht bei der EZV, welche den befreiten Anlagebetreibern die bezahlte CO2-Abgabe zurückerstattet, und beim BAFU, welches die Einhaltung der Verpflichtungen überprüft, zusätzlichen personellen Aufwand, der sich bei der Ausarbeitung der Verordnungsbestimmungen konkretisiert.

Fakten Wärme-Kraft-Kopplung (WKK)

WKK ist bedarfsgerecht, effizient, komplementär und reduziert die globale Klimabelastung weil: 

  • effiziente Primärenergienutzung durch Wärme- und Stromerzeugung am Ort des Bedarfs mit einem Wirkungsgrad von 90%.
  • dezentrale Energieerzeugung mit hoher Versorgungssicherheit und wesentlichem Beitrag zur Stabilität des lokalen Verteilnetzes.
  • Abdeckung des erhöhten Wärme- und Strombedarfs im Winterhalbjahr mit gleichzeitiger Verbesserung der globalen CO2 Bilanz.
  • beste Harmonisierung mit dem Ausbau von wetterabhängigem Solar- und Windstrom.
  • kombinierte Nutzung von erneuerbaren Energien wie Biogas, Klärgas und Holzgas. 
  • ist für die Umsetzung der Energiestrategie 2050 des Bundes ein unverzichtbarer Bestandteil.

 

SWOT Analyse der Wärme - Kraft - Kopplung

SWOT ist ein Akronym welches für Strengths (Stärken), Weaknesses (Schwächen), Opportunities (Chancen) und Threats (Gefahren) steht. Eine SWOT Analyse dient der Positionsbestimmung eines Produktes oder eines Unternehmens. Dabei wird zwischen internen Faktoren und externen Faktoren unterschieden. Die internen Faktoren werden unter Stärken und Schwächen (Strengths und Weaknesses) zusammengefasst, die externen unter Chancen und Gefahren (Opportunities und Threats). An Hand dieser Methode können Ziele und Strategien entwickelt werden.

SWOT Analyse

Für die Wärme-Kraft-Kopplung könnte eine SWOT Analyse, wie folgt aussehen:

 SWOT Analyse: Strenths

 Stärken

 

  • Effiziente Primärenergienutzung mittels gleichzeitiger Wärme- und Stromerzeugung am Ort des Bedarfs mit einem Wirkungsgrad von 90%
  • Minimale Übertragungsverluste und Entlastung der Netze
  • Hoher Brennstoffausnutzungsgrad, dadurch vergleichsweise geringe spez. CO2-Emissionen
  • Abdeckung des erhöhten Wärme – und Strombedarfs im Winterhalbjahr mit gleichzeitiger Verbesserung der globalen CO2-Bilanz
  • Beste Harmonisierung mit dem Ausbau vom wetterabhängigen Solar- und Windstrom
  • Flexible, dezentrale und unabhängige Energielösung mit hoher Versorgungssicherheit
  • Maximale und optimale Nutzung der Abwärme, welche bei der Stromproduktion anfällt
  • Einsatz von erneuerbaren Energiequellen (Biogas, Holzgas, Klärgas)
  • Maximale regionale Wertschöpfung, z.B. im eigenen Betrieb, Arbeitsplätze vor Ort, Ausnützung bestehender Infrastrukturen
  • Spitzenlastabdeckung, rasche Einschaltfähigkeit und flexible Betriebsbereitschaft
  • Ausgereifte Technologie, einfache Bedienung und Unterhalt
  • Kurze Lieferzeit und innerhalb von 6 Monaten betriebsbereit
  • Lange Lebensdauer

SWOT Analyse: Weaknesses

 

Schwächen

 

  • Wärmeabsatz  erforderlich  
  • Minimale Betriebsstunden erforderlich
  • Unwirtschaftlich bei zu hohen Primärenergiekosten und zu tiefen Wärme- und Strompreisen
  • Interdisziplinäre Zusammenarbeit nötig (Hydraulik, Elektrik, Thermodynamik etc.)
  • Fehlende Schulung, Weiterbildung und Qualitätssicherung
  • CO2-Problematik bei Einsatz von fossilen Energieträgern

 SWOT Analyse: Opportunities

 Chancen

 

  • Weiterführung der traditionell  dezentralen resp. lokalen Stromversorgung in der Schweiz
  • Ist intelligente Brückentechnologie bis erneuerbare Energien in grösserem Massstab verfügbar sind
  • Unangetastetes hohes realisierbares Potential in der Schweiz
  • Entlastung und Stabilisierung der Netze im Winter
  • Weniger Stromimport im Winter
  • Substitution und Ergänzung der reinen Wärmeerzeugung mit Heizöl- und Erdgaskesseln
  • Grosser Markt für erneuerbare Energien: Biogas, Holzgas, Klärgas etc.
  • Potential für neue und bestehende Energiedienstleister und Querverbundsunternehmen
  • Effiziente Optimierung der Anlagen und Netze
  • Umfassende Contracting-Lösung
  • Gesamtenergielösung
  • Neue Partnerschaften

SWOT Analyse: Threats

 

Gefahren

 

  • Einseitige CO2-Betrachtung der Systemgrenzen
  • Abhängigkeit vom Marktpreis des Brennstoffes und vom Marktpreis des Stromes
  • Interessenkonflikt unter Energielieferanten und Elektrizitätswerken
  • Fehlende Fachpersonen im Ingenieurwesen, Einbindungs- und Servicedienstleistungen
  • Ungenügende Wirtschaftlichkeit bei Inkompetenz in der Auslegung
  • Grosse gesetzliche Regelungsdichte
  • Zurückhaltung der Institute bei Finanzierung, Contracting, Leasing
  • Veränderung der Rahmenbedingungen

 

Was sind Blockheizkraftwerke (BHKW) und Wärme – Kraft – Kopplung (WKK)?

Blockheizkraftwerke sind Anlagen zur Gewinnung von elektrischer Energie und Wärme. Dabei wird das Prinzip der Wärme-Kraft-Kopplung angewandt. Bei der Produktion von elektrischer Energie aus primären Energieträgern wird zwangsläufig (1. Hauptsatz der Thermodynamik) Wärme abgegeben. Die Effizienz einer solchen Anlage kann also durch die Nutzung der Abwärme zu Heizzwecken wesentlich erhöht werden. Als Antrieb für den Generator können Verbrennungsmotoren, Gasturbinen oder Stirlingmotoren verwendet werden.

Je nach Priorität einer Energieform werden die BHKW wärme- oder kraft- geführt. Ein BHKW auf einer Biogasanlage wird tendenziell auf die Einspeisung von möglichst viel Elektrizität ausgelegt. Damit die ungenutzte Wärme abgeführt werden kann, verfügen diese BHKW-Anlagen über einen Notkühler, welcher die Wärme in die Atmosphäre abführt.

Ein in eine Heizzentrale integriertes Erdgas BHKW wird meistens wärmegeführt betrieben. Diese Anlagen werden üblicherweise nur im Winter betrieben, wenn Heizwärme benötigt wird.

Durch die Nutzung der Abwärme können Gesamtwirkungsgrade zwischen 80% und 90% erreicht werden. Moderne Gasmotoren BHKW erreichen elektrische Wirkungsgrade von bis zu 48%, das heisst, dass 48% der zugeführten Energie (Gas) in Elektrizität umgewandelt werden. Dies wurde durch die stetige Verbesserung der Verbrennung und der Weiterentwicklung der Motoren möglich.