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Wärme-Prozess-mix-DE-Chemie-Industrie-2000

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

Kohle-HKW-GD-REA-DE-Chem-th (proportional)

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

Gas-HKW-GuD-gross-DE-Chem-th (proportional)

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

Kohle-HKW-EK-DE-Chem-th (proportional)

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

Gas-HKW-GuD-gross-DE-Chem-el (proportional)

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

Kohle-HKW-GD-REA-DE-Chem-el (proportional)

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

Kohle-HKW-EK-DE-Chem-el (proportional)

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

El-KW-Park-DE-2000-Chem-Industrie

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

Flexibilitätsoptionen der Strom- und Wärmeerzeugung mit Geothermie in einem von volatilem Stromangebot bestimmten Energiesystem

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

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Kraft-Wärme-Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von Energie in mechanische oder elektrische Energie und nutzbare Wärme innerhalb eines thermodynamischen Prozesses. Die parallel zur Stromerzeugung produzierte Wärme wird zur Beheizung und Warmwasserbereitung oder für Produktionsprozesse genutzt. Der Einsatz der KWK mindert den Energieeinsatz und daraus resultierende Kohlendioxid-Emissionen. KWK-Anlagen KWK-Anlagen unterscheiden sich in ihren Techniken, den eingesetzten Brennstoffen, hinsichtlich ihrer Leistung und bezüglich ihrer Versorgungsaufgaben. In den vergangenen Jahren wurde im Interesse der Energieeinsparung sowie des Umwelt- und Klimaschutzes durch verschiedene energiepoltische Instrumente (insbesondere KWKG und EEG) der Ausbau der KWK angereizt und unterstützt. Der wesentliche ⁠ Indikator ⁠ des KWK-Ausbaus ist die KWK-Nettostromerzeugung, dessen Entwicklung durch eine energiepolitische Zielstellung flankiert ist. Neben der KWK-Stromerzeugung ist auch die damit korrespondierende KWK-Nettowärmeerzeugung eine im Fokus stehende Größe. Auf die Veränderung dieser beiden wesentlichen KWK-Kenngrößen konzentrieren sich die nachfolgenden Darstellungen. KWK-Stromerzeugung Die KWK-Nettostromerzeugung – gezeigt werden hier die Daten unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs des Biogasanlagenfermenters – ist im Zeitraum von 2003 bis 2017 kontinuierlich gestiegen (siehe Abb. „KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern“). Der Zuwachs ist insbesondere auf den verstärkten Einsatz von ⁠ Biomasse ⁠ sowie auf den Zubau und einer besseren Auslastung erdgasbasierter KWK-Anlagen zurückzuführen. Die auf Steinkohle- und Mineralölen basierende KWK-Stromerzeugung ist im Zeitverlauf dagegen zurückgegangen. Die Minderung im Jahr 2018 gegenüber 2017 ist im Wesentlichen die Folge einer verbesserten energiestatistischen Erfassung der KWK(-Anlagen) ab 2018. Der moderate Rückgang seit 2018 bis 2020 um etwa 1,7 % auf 112 TWh spiegelt die reduzierte Nachfrage nach Strom in diesem Zeitraum wider. Er basiert hauptsächlich auf der Stilllegung von KWK-Anlagen, die mit Stein- oder Braunkohle betrieben wurden. Im gleichen Zeitraum ist die gesamte Nettostromerzeugung um 9,8 % zurückgegangen. 2021 ist die KWK-Stromerzeugung um 3,1 % gegenüber 2020 gestiegen. 2022 ist die KWK-Stromerzeugung dagegen um 6,3 % gesunken. KWK-Wärmeerzeugung Die Abbildung „KWK: Nettowärmeerzeugung nach Energieträgern“ zeigt von 2003 bis 2022 mit einem fast kontinuierlichen Anstieg ein ähnliches Bild wie im Strombereich (unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs der Biogasanlagen). Die im Vergleich zur KWK-Nettostromerzeugung prozentual geringere Erhöhung der KWK-Nettowärmeerzeugung im Zeitverlauf bis zum Jahr 2017 ist die Folge der Errichtung zahlreicher Gas-und-Dampf (GuD)-Anlagen, die eine überdurchschnittlich hohe ⁠ Stromkennzahl ⁠ aufweisen. Zwischen den Jahren 2017 und 2018 wurde die Erfassungsmethodik auf eine bessere Datengrundlage gestellt. Der Rückgang seit 2018 korrespondiert mit der jeweiligen Verringerung der KWK-Stromerzeugung (siehe Abschnitt „KWK-Stromerzeugung). 2021 stieg die KWK-Wärmeerzeugung um 4,0 % an. Dagegen reduzierte sich die KWK-Wärmeerzeugung im Jahr 2022 um 7,3 % im Vergleich zum Vorjahr. Ziel der Bundesregierung für die KWK-Stromerzeugung Bis zur Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) bezog sich das Ausbauziel der Politik auf die Gesamtnettostromerzeugung: Der KWK-Anteil an der gesamten Nettostromerzeugung sollte bis 2020 25 % betragen. Dieses wurde mit der Novellierung zum 1.1.2016 durch ein absolutes Mengenziel ersetzt. Die KWK-Nettostromerzeugung sollte demnach im Jahr 2020 mindestens 110 Terawattstunden und im Jahr 2025 mindestens 120 Terawattstunden betragen (§ 1 KWKG 2016, siehe Abb. "KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern" im ersten Abschnitt). Das Ziel für 2020 wurde mit einer KWK-Nettostromerzeugung von 112 Terawattstunden erreicht.

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