Gasmotorwärmepumpen:Ein Beitrag zu einer wirtschaftlich
erfolgreichen Energiewende
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Technische HochschuleGeorg Agricola zu Bochum
2Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
• Energiebilanzen Deutschland und Japan
• Wettbewerb und Vermarktung
• Herausforderungen in Deutschland
• Herausforderungen in Japan
• Kooperation Staat, Gerätehersteller, Energieversorger
• Schlussfolgerungen
Inhalte
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Energie in Deutschland 2016:Oberste Ergebnisse einer Online-Suche
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Abb.: Google
4Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Energiewende in Deutschland
• Aufgaben
• Ersetzen von Kernkraftwerken
• Steigerung der Energieeffizienz
• Energieeinsparungen
• zunehmender Anteil regenerativer Energieträger
• Herausforderungen
• Energiemengenproduktion
• Leistung jederzeit verfügbar halten
• Nachhaltigkeit
• Umweltverträglichkeit
• Kosten
5Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Energiewende in Japan vor Fukushima
• Aufgaben
• Zuverlässige Energieversorgung von Inseln
• Wirtschaftliche Energieversorgung
• Energiespeicherung
• Energieeinsparungen
• Herausforderungen
• Hoher und steigender Energiebedarf für Kühlung/Klimatisierung
• Elektrische Netze an der Leistungsgrenze
• Geringe eigene Energieressourcen
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Bruttostromerzeugung in Deutschland 2015
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Abb.: BDEW, ZSW, Stromreport
8Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
• Vergangenheit
• räumlich begrenzt
• zeitlich begrenzt
• Menge begrenzt
• Gegenwart
• jederzeit verfügbar
• zentral
• Zukunft
• erneuerbar
• speicherbar
• dezentral
• Immer
• verfügbar
• bezahlbar
Bewertung von Energie
Abb.: Moin Energie
9Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
•+• mit vielen Techniken und Energieträgern erzeugbar
• universell einsetzbar
• HOHER EXERGIEWERT
(2. Hauptsatz der Thermodynamik)
•-• vielfach unter hohen Verlusten produziert
• Gleichzeitigkeit Produktion/Bedarf
bei regenerativen Quellen
• Kosten
• Speicherung schwierig und teuer
• SCHLECHTER SPEICHERWERT
(neuer Hauptsatz?)
Elektrischer Strom
10Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Gleichzeitigkeit zwischen Angebotund Verbrauch
Abb.: wetter.net; hallertau.info;
strassenweb.de
+
=
?
12Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Herausforderung in Japan
Abb.: Christian Lundbeck
• Heiße, schwüle Sommer
• Hoher Energiebedarf
für Klimatisierung
• Wirkungsgrade thermischer
Kraftwerke im Sommer begrenzt
• Elektrische Netze und Speicher
an der Belastungsgrenze
13Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Netzlast Strom (Monatsmaxima)
66.000
68.000
70.000
72.000
74.000
76.000
78.000
80.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kW
2001
2004
Zunehmende Belastung elektrischerNetze auch in Deutschland
16Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Energiebedarf für Klimatisierung in Deutschland
Anlagen > 12 kW [in GWh]
010002000300040005000600070008000
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003
Energiebedarf der KlimatisierungIn Deutschland
17Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Kohlendioxid-Emissionen aufgrund Klimatisierung in
Deutschland Anlagen > 12 kW
[in Kilo Tonnen kt]
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003
CO2-Emissionen aus der Klimatisierung in Deutschland
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Zäher Ausbau der Stromnetze
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Energieleitungsausbaugesetz:
Soll 2009: ≈ 1900 km
Ist II 2015: ≈ 500 km
19
Energie hat viele Formeln
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
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20Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Energienetze in Deutschland
• Elektrischer Strom
• Erdgas / Bio-Erdgas / Power to Gas
• Nah- und Fernwärmenetze
• Nah- und Fernkältenetze
• Druckluft
• Wasserstoff
• …
22Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Entwicklung in Japan
• Sehr gute Geräte wurden
entwickelt
• Über 800.000 Geräte in Asien
installiert: Anschlussleistung
ca. 40 GW
• zuverlässige
Klimatisierung/Heizung
• Entlastung von Stromnetzen
• Erdgas ist leicht speicherbar
28Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Gaswärmepumpen im Heizbetrieb:Energieeinsparung im Winter
Abb.: ASUE
29Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Lösungsansatz in Japan
Abb.: AISIN
• Austausch des elektrischen
Antriebs durch Gasmotor
• Gemeinsame Basisentwicklung
• Japanischer Staat
• Gerätehersteller
• Energieversorger
• Weiterentwicklung der
Gerätehersteller
• Markteinführung durch
konkurrierende Gerätehersteller
• Vertrieb durch Energieversorger
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Entwicklung der EEG-Umlage für Haushaltskunden
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Abb.: BMWi, BNetzA, Stromreport
33Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Gasmotorwärmepumpe im Einsatz
• Aufbau wie beim Elektrogerät
• Außenplatzierung spart
Technikraum ein
• ab 2017 auch für Kühlhäuser
• Anwendungen:
• Heizen/Kühlen/Entfeuchten
• Klimatisieren/Trinkwassererw.
• Einsatzgebiete:
• Bürogebäude
• Supermärkte
• Einkaufszentren
• Hotels
• Lagerhallen
• …
34Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
• Gasmotorwärmepumpen können einen Beitrat zur Energiewende leisten
• Energieeinsparung im Winter
• Entlastung elektrischer Netze im Sommer
• Viele dezentrale Techniken können
wenige zentrale Techniken ersetzen
• größte Herausforderung ist die
Speicherung von Energie
• Erdgas ist besser zum Speichern
geeignet als elektrischer Strom
• Umstellung einer
Energieversorgung ist langwierig:
Technik, Marketing
Fazit / Perspektive
36Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp
Haben Sie noch Fragen?gern jetzt – und auch später . . .
Prof. Dr.-Ing. Jochen Arthkamp