Kraftvarmesystemer er en af de nyere opvarmningsteknologier. Det interessante ved sådanne systemer er, at de ikke kun genererer varme, men også elektricitet. I et interview forklarer ekspert i omkostningskontrol i detaljer, hvad en kombineret varme- og kraftenhed kan koste for et enkelt familiehus.
Spørgsmål: Hvordan fungerer termiske kraftværker af bloktypen faktisk?
Ekspert med omkostningskontrol: Det afhænger i det væsentlige af typen af kraftvarmeenhed:
- Forbrændingssystemer
- Systemer med en Stirling-motor
- Brændselscellevarmer
Det "typiske" termiske kraftværk med blokform er systemer med forbrænding. De består af en motor og en generator og en varmeenhed.
Varmeolie, naturgas eller flydende gas kan bruges - afhængigt af versionen af kraftvarmeenheden. Brændstofferne driver en motor, der genererer elektricitet via generatoren. Den resulterende spildvarme fanges, før den går tabt og stilles til rådighed for varmekredsen eller føres ind i en bufferlagertank.
Sådanne systemer genererer elektricitet og varme i et forhold på ca. 1: 3, dvs. for 1 kWh elektricitet er der omkring 3 kWh termisk energi.
Stirling-motorer arbejder på et andet princip: Her bevæger varmen fra en ekstern varmekilde et stempel op og ned. Stempelets op og ned bevægelse bruges til at drive en generator, som igen genererer elektricitet.
Den varme, der genereres af den eksterne forbrænding, kan derefter bruges senere i varmekredsen til at generere rumopvarmning og varmt vand.
I stedet for individuelle Stirling-motorer anvendes i dag som regel såkaldte lineære motorer, som har en særlig høj grad af effektivitet til generering af varme.
Den særlige fordel ved Stirling-motorsystemer er, at de kan bruge enhver varmekilde. Disse behøver ikke nødvendigvis at være fossile brændstoffer, da i tilfælde af systemer med intern forbrænding - billig og CO2-neutral biomasse (pellets, træflis) kan også bruges som energikilder. Selv solens termiske energi (solvarme) kan genereres i Stirling-systemer til kombineret produktion af varme og elektricitet. En anden fordel ved Stirling-systemer er den glidende drift og den høje effektivitet af det samlede system med hensyn til varmegenvinding. I modsætning hertil er effektiviteten i elproduktion ret dårlig på kun 10% - 20%.
Den seneste udvikling inden for kraftvarmesystemer er opvarmning af brændselsceller. Det genererer også både varme og elektricitet.
Hvis vandet tilføres tilstrækkelig høj spænding, nedbrydes det til brint og ilt (den historiske enhed for dette kaldes ”Hoffmann-vandnedbrydningsapparatet”). En brændselscelle vender nøjagtigt denne proces: brint og ilt mødes - dette frigiver varme, elektrisk energi og vand.
Brint opnås fra naturgas
I dette tilfælde opnås det nødvendige brint fra en naturgasforbindelse. I tilfælde af små systemer sker dette normalt uden for brændselscellen - sådanne systemer kaldes også lavtemperatur brændselsceller. Årsagen til dette er meget enkel: Hvis der produceres brint fra naturgas i brændselscellen, som det normalt er tilfældet i store systemer, opstår der ekstremt høje temperaturer. Dette kan også være farligt i nogle tilfælde.
Brændselscelleopvarmningssystemer har den højeste effektivitet af alle kraftvarmesystemer og er forholdsvis enkle og meget fordelagtige systemer. Hvis det er nødvendigt, kan de også betjenes med biogas, er meget stille og ekstremt vedligeholdelsesfattige. Brændselscelleopvarmning er næsten fuldstændig emissionsfri.
Da alle kraftvarmesystemer kun leverer konstante output, men kun kan dække spidsbelastninger, er de normalt koblet med kondenserende kedler, som derefter giver yderligere varmeenergi, når der er et højt varmebehov. Dette øger også omkostningerne til kraftvarmeværker.
Spørgsmål: Hvad koster kraftvarmeværker generelt?
Eksempel på omkostningskontrol: Der er ikke noget generelt svar på det - det afhænger altid af systemtypen og den service, det leverer.
I princippet kan du dog antage, at systemerne i øjeblikket koster mindst 15.000 EUR . De fleste systemer koster mellem EUR 20.000 og EUR 30.000 .
Disse priser gælder for enfamiliehuse; for flerfamiliehuse eller flerfamiliehuse er omkostningerne betydeligt højere.
På den anden side er der stadig høje subsidier, og med korrekt dimensionering og gunstige forhold høje mulige besparelser i varmeudgifter og elomkostninger. I mange tilfælde kan et køb være umagen værd på trods af de høje omkostninger.
Et lille eksempel på omkostninger fra praksis
Vi har et lille system med en Stirling-motor installeret i vores hus.
| Stolpe | pris |
|---|---|
| Micro-CHP-anlæg | 17.600 EUR |
| Installation | 4.500 EUR |
| Tilslutning til elnettet (for feed-in takster) | 1.500 EUR |
| Udgifter i alt | 22.000 EUR |
| fremgang | minus 1.900 EUR |
| selvbårne omkostninger | 20.100 EUR |
Selvfølgelig er dette kun et enkelt omkostningseksempel for en bestemt enhed, der bruges i et specifikt miljø. Omkostningerne kan også variere markant i andre tilfælde.
Tilskuddene, der opstår ved igangværende drift, tages ikke i betragtning: KfW subsidierer hver genereret kWh til systemet med 5,41 cent / kWh over 10 år. Derudover er der andre tilskud, såsom den ikke længere gældende energiafgift.
Spørgsmål: Hvad afhænger omkostningerne til en kombineret varmeenhed generelt af?
Ekspert med omkostningskontrol: Naturligvis spiller mange faktorer en rolle i anskaffelsesomkostningerne:
- hvilket system der bruges
- hvor stort systemet er
- om der anvendes en bufferlagertank
- Om systemet er tilsluttet det offentlige net, så feed-in-takster kan trækkes
- hvilke spidsbelastningssystemer der stadig kan installeres
- hvilke tilskud der kan opnås for det respektive system
Alle disse faktorer skal tages i betragtning, når man prøver at estimere de oprindelige omkostninger.
Som regel anbefales det at have et system, der er specielt designet og dimensioneret til dit eget hus, da størrelsen på systemet er meget vigtigt for systemets omkostninger.
Som regel skal der også oprettes en belastningsprofil, der viser, hvilke energibehov der findes på hvilke tidspunkter. Dette er den eneste måde at estimere korrekt, hvilken systemstørrelse der bedst anvendes, og hvilket ekstra varmesystem der skal installeres med hvilket output.
Spørgsmål: Hvad med opvarmningsomkostningerne med sådanne systemer - betaler det sig?
Et kraftvarmeværk betaler sig normalt
Ekspert med omkostningskontrol: Også her skal du selvfølgelig altid vurdere den enkelte sag - generelt er der i det mindste muligheden for, at sådanne systemer er klart rentable, og anskaffelsesomkostningerne ofte kan afskrives inden for få år.
Under alle omstændigheder er forudsætningen for en god brug en belastningsfordeling, der er så afbalanceret som muligt og den passende dimensionering af systemet.
Derudover genererer en kraftvarmeenhed kun elektricitet, når der er behov for varme. Da effektiviteten af en kraftvarmeværk altid er højest, når den kører konstant, bør den af effektivitetshensyn planlægges for den længst mulige belastningstid for systemet. Dette gøres ofte ved hjælp af bufferlagertanke, der absorberer den genererede termiske energi, når den ikke er nødvendig. Termisk energi til opvarmning eller det krævede varme vand kan derefter hentes fra bufferlagertanken.
Jo længere et kombineret kraft- og kraftværk kører, jo mere betaler det sig. .
Den producerede elektricitet bør ideelt set forbruges selv - på grund af den lave tilførselsafgift er indføring i det offentlige net ofte ikke økonomisk værd i dag.
Tilstrækkeligt store lagringssystemer til el kan hjælpe med at sikre brugen af selvgenereret elektricitet selv i spidsbelastningstider og dermed stort set blive uafhængig af elleverandøren. De til tider stadig høje omkostninger til elektricitetslagring kræver dog meget omhyggelig planlægning på forhånd for ikke at spilde omkostningerne unødigt.
Derudover skal de løbende subsidier (5,41 cent / kWh i 10 år) medtages i en rentabilitetsberegning samt skattefradragene for kraftvarmeejere.
Spørgsmål: Hvilke driftsomkostninger skal du beregne med en CHP?
Eksempel på omkostningskontrol: Driftsomkostningerne undervurderes ofte og ofte ikke taget i betragtning i rentabilitetsberegningen.
Som regel er vedligeholdelsesomkostningerne for de fleste systemer med forbrænding i gennemsnit ca. 3 cent / kWh . Ved hyppig cykling (automatisk til- og frakobling af systemet) kan omkostningerne også være højere; senere, når systemet ældes, skal der tages højde for højere vedligeholdelses- og serviceomkostninger på grund af det store antal bevægelige dele.
Det skal bemærkes, at for mange tilskud skal du også vise en fuld vedligeholdelseskontrakt i mindst 10 år. Omkostningerne til sådanne vedligeholdelseskontrakter er derefter højere, normalt omkring 5 cent / kWh .
Disse omkostninger skal under alle omstændigheder tages i betragtning plus omkostningerne til reparationer, reservedele og den nødvendige generelle eftersyn af systemet efter et bestemt antal driftstimer.
Med andre typer systemer er vedligeholdelsesomkostningerne ofte betydeligt lavere - fx brændselscellevarmeren er relativt let at vedligeholde.
Spørgsmål: Er et brændselscelleopvarmningssystem mere rentabelt end andre kraftvarmeenheder?
Ekspert med omkostningskontrol: I Japan har brændselscelleopvarmning været et af de mest populære opvarmningsalternativer i en årrække - men du kan ikke få nogen særlig rentabilitet af det.
I princippet lønner brændselscelleopvarmning sig kun, hvis der er et tilstrækkeligt stort varmebehov så konstant som muligt, og elforbruget i husstanden ikke er for lavt.
Jo mindre og mere sporadisk varme der kræves, jo værre ser det ud med rentabiliteten af brændselscelleopvarmning. Hvis elforbruget er så lavt, at en stor del af den genererede elektricitet skal føres ind i det offentlige net, er chancerne for afskrivninger ekstremt ringe.
Brændselscelleopvarmning er et meget progressivt og virkelig økologisk varmesystem - men en rentabilitetsberegning på forhånd er dog absolut nødvendig og uundgåelig. I mange husstande er selv denne type kraftvarmeproduktion med sin høje effektivitet ikke i stand til at afskrive sig selv. Dette er kun muligt under de relevante betingelser.
I andre tilfælde kan opvarmning af brændselsceller dog føre til massive besparelser og betale sig selv inden for få år.
