Kältetechnik im Kontext der Klima- und Energiepolitik der ... · 2 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Vorstellung • Aktionsprogramm Energieeffizienz

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Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit

Wolfgang Müller

Bundesumweltministerium

Berlin

3. Runder Tisch Supermarktkälte

BMU Bonn

10. Februar 2011

Kältetechnik im Kontextder Klima- und Energiepolitik

der Bundesregierung

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Vorstellung

• Aktionsprogramm Energieeffizienz im Rahmen des Energiegipfelprozesses, das zu den Eckpunkten für ein integriertes Energie- und Klimaprogramm fortentwickelt wurde.

• Novelle des KWK-Gesetzes

• Energiedienstleistungsgesetz

• Kampagne „Klima sucht Schutz“

• Entwicklung und Durchführung von Förderprogrammen für Klimaschutzmaßnahmen wie z.B. Mini-KWK- und gewerbliche Kälteanlagen sowie soziale Effizienzinitiative des BMU

• Mitglied in Aufsichtsrat und Beirat der Nationalen Organisation für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie GmbH (NOW)

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Inhalt

1. Klimaschutz und Ressourcenschonung

2. Politische Rahmenbedingen

3. Klimaschutz/Energieeffizienz und Kälteanlagen

4. Gewerbliches Kälteanlagenprogramm, Effizienzwettbewerb

5. Schlussbetrachtungen

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1. Klimaschutz und Ressourcenschonung

5


CO2-Konzentration und EiszeitenGünz-Eiszeit 640-540 Tsd. Jahre Mindel-Eiszeit 480-430 Tsd. Jahre Riß-Eiszeit 240-180 Tsd. Jahre

Würm-Eiszeit 120- 10 Tsd. Jahre

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PEAK OIL15 Studien sagen den Peak Oil vor 2020 voraus

(Quelle: Studie der Bundeswehr)

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2. Politische Rahmenbedingen

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Das integrierte Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung

(29 Maßnahmen)

Novelle des KWK-Gesetzes→ Ziel: Verdopplung des Anteils an KWK-Strom auf ca. 25 % bis 2020

Novelle des EE-Gesetzes

EEWärmeGesetz→ Ziel: 14% EE-Anteil bis 2020 am Wärmemarkt

Intelligente Messverfahren für Stromverbrauch (EnWG)

Förderprogramme für Klimaschutz und Energieeffizienz (außerhalb von Gebäuden), hier Förderprogramm für gewerbliche Kälteanlagen

Energieeinsparverordnung

CO2-Gebäudesanierungsprogramm

Reduktion der Emission fluorierter Treibhausgase

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Energiepolitische Ziele im Koalitionsvertrag

• Erneuerbare Energien: Konsequent ausbauen • Energieeffizienz: Weiter erhöhen und „enorme Potenziale heben“• Maßnahmen des IEKP in 2010 auf Wirksamkeit überprüfen und

nachsteuern (Monitoring läuft)• Energiekonzept

> ideologiefreie, technologieoffene und marktorientierte Energiepolitik angekündigt

> Ziel: Leitlinien für eine umweltschonende, sichere und bezahlbare Energieversorgung bis zum Jahre 2050 formulieren

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ZieleErneuerbareEnergien

konventionelle

Energien

Netz-infrastruktur

VerkehrEnergie-

forschung

InternationalerKontext

Akzeptanz &Transparenz

Finan-zierung

Energie-effizienz

Energie-konzept

Umfassender Ansatz

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Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit Konkrete Zielvorgaben

- 50%60%80%- 80-95 %2050

45%65%- 70 %2040

30%50%- 55 %2030

Rate

verdoppeln

1% -> 2%

steigern

auf

2,1%/a

-20%

Dazu Strom

– 10%

18%35%- 40 %

2020

Gebäude-sanierung

Energie-produktivi

tät

Primär-energie

Anteil

gesamt

Anteil

Strom

Treibhaus-gase

(vs. 1990)

EffizienzErneuerbare

Energien

Klima

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Konkrete Maßnahmen

Über 100 Maßnahmen in den Handlungsfeldern:

– Erneuerbare Energien & Stromnetze– Energieeffizienz– Gebäudesanierung– Konventionelle Kraftwerke

�� verlässliche Rahmenbedingungen für alle Akteure

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Energieeffizienz als Schlüsselfrage

• Ziel: Halbierung des PEV bis 2050• Maßnahmen:

– Weiterentwicklung der Energiedienstleistungen– Ausweitung des Energiemanagements– Effizienzfonds (bis zu 300 Mio €/a)– Stärkung der Nationalen Klimaschutzinitiative

Potentiale erschließen, Energiekosten sparen, Umwelt entlasten.

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Konkrete Finanzierung

• Umfang:– je 300 Mio. € in 2011und 2012

– 2,5 Mrd. € ab 2013

• Verwendung:– Erneuerbare Energien

– Energieeffizienz

– nationaler & internationaler Klimaschutz

– Umweltprojekte u. Forschung

• Herkunft der Mittel:– Abschöpfung der Zusatzgewinne aus der Laufzeitverlängerung

– Ab 2013: Erlöse aus dem Emissionshandel

– Sondervermögen-Budget

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Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit THG-Emissionen

Emissionen der sechs im Kyoto-Protokoll genannten Treibhausgase in Deutschland

833 765 974 739

126113

861854872886888904887884911917948925926941951999

1 232

8341 037

125 123128129133138138143149167174176179183183187

124

195

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

Basisjahr* 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20082009** Ziel 2008-

2012***

Ziel2020****

Mio. t CO2-Äquivalente

* Die Bezugsgröße für die Minderungsverpflichtung des Kyoto-Ziels wurde auf 1 232 429,543 Tsd. t CO2-Äquivalente festgelegt.** Nahzeitprognose, Stand 05.03.2010 *** 21 % Minderung gegenüber dem Basisjahr**** 40 % Minderung gegenüber 1990

Quelle: Umweltbundesamt, Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen 2010. Nationaler Inventarbericht zum deutschen Treibhausgasinventar 1990 - 2008. EU-Submission, Dessau-Roßlau 15.01.2010 und Presseinformation Nr. 13/2010 vom 05.03.2010

1 232

959

CO2 (ohne CO2 aus Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft)

Andere (CH4, N2O, H-FKW, FKW, SF6)

9589849781 0001 0151 0211 0421 0251 0271 0601 0841 1221 1011 1051 1241 134

1 186

878

974

739

CO2-Emissionen nach Quellkategorien

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Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit PEV

0

3 000

6 000

9 000

12 000

15 000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Steinkohlen Braunkohlen Mineralöle

Erdgas Kernenergie Sonstige Energieträger

Erneuerbare Energien

2)

3)

Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen: Energiebilanzen der Bundesrepublik Deutschland 1990 bis 2007, Stand 10/2009 für 2008 & 2009: Tabelle Primärenergieverbrauch für 2009, Stand 09.03.2010

PJ

Entwicklung des Primärenergieverbrauchs in Deutschland nach Energieträgern1)

1) Berechnungen auf der Basis des Wirkungsgradansatzes2) vorläufige Zahlen3) bis 1999 Erneuerbare Energien mit sonstigen Energieträgern, ab 2000 getrennte Erfassung

2)

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EPbisher: 1,8 %/a; notwendig: 2,1 %/a

Energiepro dukt ivität

140,4

200

125,7

89,5

80

100

120

140

160

180

200

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2020

Energieproduktivität Bruttoinlandsprodukt (preisbereinigt)

Que l l e : Brut t oinlandsprodukt - St at ist isches Bundesamt (St and 05/ 2010); Pr imärenergieverbrauch - AG Energiebilanzen

Auswert ungst abellen St and 10/ 2009 und Tabelle Primärenergieverbrauch 2009 St and 09.03.2010

Index 1990 = 100 Ziel

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3. Klimaschutz/Energieeffizienz und Kälteanlagen

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Lebenszyklusbetrachtungen

Lebenszyklusbetrachtungen (allg.)

• quantifizieren die Umweltwirksamkeit technischer Systeme– bei Herstellung

– Betrieb,

– Entsorgung

• und informieren Betreiber über die Lebensdauerkosten

bei Kälteanlagen– ist Herstellungsanteil vernachlässigbar gering

– Lebenszyklusbetrachtungen beinhalten Betrieb + Entsorgung

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Lebenszyklus-Kosten(Beurteilungskriterium für Betreiber/Investor)

KältemaschineGewerbe, Industrie

Energie, Service

17 %

83 %

elektr. UhrBatterien

83 %

17 %

PKWKraftstoffService

50 %

50 %

Betriebskosten

Investkosten

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Umweltwirksamkeit einer Kälteanlagebei Betrieb u. Entsorgung = TEWI

TEWI = Total Equivalent Warming Impact– indirekte Emissionen bei Elektroenergieerzeugung

– direkte Emissionen aufgrund ungewollter Kältemittel-Leckagen

– direkte Emissionen bei Befüllung/Entsorgung

– technische Einheit: [t CO2-Äquivalent]

Randbedingungen/Daten zur Berechnung/Simulation– spez. Kraftwerksemissionen = 0,60 kg CO2/kWhel

– Lebensdauer Kälteanlage = 15 Jahre

– Leckrate gemäß ChemKlimaschutzV

– Global Warming Potential (GWP) des Kältemittels nach IPCC

– Jahresenergieverbrauch der Kälteanlage inkl. Zusatzverbraucher (Pumpen, Ventilatoren, …)

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TEWI gemäß DIN EN 378-1 (2000 und 2008)

TEWI= GWP100⋅L⋅n+ GWP100⋅m(1− αrec)+ Eel⋅β⋅n

�= GWP100(L⋅n+ mKM⋅(1− αrec))+∑ϑu

Q̇o(ϑu)COP(ϑu)

⋅τ (ϑu)ηtot

⋅β⋅n

TEWI Total Equivalent warming impactGlobal Warming Potential

L Leckrate [kg/a]n Betriebszeit der Anlage [a]

Kältemittelfüllmenge [kg]

Rückgewinnungsanteil [-]

Energieaufnahme [kWh/a]

β spez. Kraftwerksemission

Umgebungstemperatur [°C]

[kW]

[-]

[h/a]

Gesamtwirkungsgrad des Antriebs [-]

[kgCO2-äq]GWP

100[kgCO2-äq/kgKM]

mKM

αrec

Eel

[kg CO2/kWh

el]

ϑu

� (ϑu ) Kälteleistung in Abhängigkeit von ⋅u

COP (ϑu ) Kälteleistungszahl in Abhängigkeit von ⋅ u

τ (ϑu ) jährliche Betriebsstunden in Abhängigkeit von ⋅ u

ηtot

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ChemKlimaschutzV beschränkt zulässigeLeckraten von Kälteanlagen

Inbetriebnahme der Kälteanlage

Leckrate [1/a]

Kältesatz > 3 1 % 1 % 1 %< 10 ≤ 8 % ≤ 6 % ≤ 3 %

10 – 100 ≤ 6 % ≤ 4 % ≤ 2 %> 100 ≤ 4 % ≤ 2 % ≤ 1 %

verbindlich nach 30.6.2011 30.6.2011 31.7.2008

bis30.6.2005

von 30.6.2005bis 30.6.2008

nach30.6.2008

Kältemittel-Füllmenge [kg]

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Jahresenergieverbrauch einer Kälteanlageerforderlich zur TEWI-Berechnung/Simulation

Einflussgrößen auf Energieverbrauch und Effizienz– Kältemittel

– Nutz- und Umgebungstemperaturen

– kältetechnische Komponenten + Konstruktion

– Regelung

Effizienzkennwerte– Leistungseffizienz

– Energieeffizienz

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Leistungseffizienz einer Kältemaschinevereinfachte Darstellung (ohne Zusatzverbraucher)

Heiz-leistung

Kä lte -le istu n g

An trie b sle istu n g

Kä lte -ma sch in e

LeistungsEffizienz =Kälteleistung

Antriebsleistung [kW

kW ]= [kJ /s

kJ /s]Momentanwert: „bezogen auf 1 Sekunde“

engl.: COP = Coefficient of Performance

deutsch: ε = Kälteleistungszahl

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Energieeffizienz einer Kältemaschinevereinfachte Darstellung (ohne Zusatzverbraucher)

Heiz-energie

Kä lte -e n e rg ie

An trie b se n e rg ie

Kä lte -ma sch in e

EnergieEffizienzKälteenergie

Antriebsenergie

kJ a

kJ a

Langzeitwert: „bezogen auf 1 Jahr (oder 1 Saison)“

engl.: Energy Efficiency Ratio = EERdeutsch: Arbeitszahl; z.B. Jahresarbeitszahl

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TEWI

• ist Maß für Umweltwirksamkeit des Kälteanlagenbetriebs

• kann nicht gemessen werden

• kann bestimmt werden durch Berechnung bzw. Simulation

• ist für Kälteanlagen-Betreiber/Investor ein abstrakter Wert

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4. Gewerbliches Kälteanlagenprogramm, Effizienzwettbewerb

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Förderprogramm gewerbliche Kälteanlagen

• Jahresenergieverbrauch mindestens 50 % des Gesamtenergieverbrauchs (für Statuscheck-Forderung BMWi)

• Mind. 150.000 kWh/a bzw. neue Anl. 100.000 kWh/a

• Mind. 35 % Minderungspotenzial

• Bonus: nicht elektrischer Antrieb, Nutzung von Abwärme – aber nicht Sorption und nur Stand der Technik (Forderung BMWi)

• Fortführung 2011/12 auf (mindestens) bisherigem Niveau

• Die Programme des BMU sind auf „Kern“-Bereiche (große Anlagen) gerichtet. Alle 16 „Kälte“-Branchen sollen profitieren können. Sie sollen aber auch auf kleinere Anlagen und andere Branchen, die gleicheEffizienzkomponenten nutzen, ausstrahlen.

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Schätzung: Anzahl installierterKälte-/Klimaanlagen in D, VDMA 2009

Rest: Pachtkan-tinen, Caterer, Bäckereien, Nahrungsmittelindustrie, Blumenläden, Brauereien, Laboratorien, Großhandel mit Blumen/Pflanzen, Bestattungsinstitute, Großhandel Pharmazie, Apotheken

Getränkemärkte, Tankstellen, Facheinzelhandel, 35.500 2,0 %

55.100 3,1 %

0,3 %

94.800 5,3 %97.000 5,5 %

135.500 7,6 %

7,5 %

420.000 23,6 %

800.000 45,0 % Raumklimasysteme

Rechenzentren

Gaststättengewerbe

RLT-Zentraleinheiten

MilchviehbetriebeBeherbergungsgewerbeFleischerhandwerk, einschl. FilialenSupermärkte (Zentralanlagen)

Σ ≈ 1.777.000

Käl

tean

lag

enK

limaa

nlag

en

+ 2,07 Mio. steckerfertige Kühlmöbel + 1,1 Mio. mobile Klimageräte

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Vielfalt der KältetechnikR. Jakobs, IZW

Gewerbekühlung

Kühlhäuser

Wärmepumpen

Kühlzellen

Supermarkt

Lebensmittel

Klein- und Großkälte

Transport

Industrie

Floristen

Bäckereien

Fleischereien

Eisbahnen

Brauereien

Weiße Ware

Wärmerückgewinnung

Eisdielen

HotelsGaststätten

Milcherzeugung

Konditoren

Maschinenkühlung

Container

Drucklufttrockner

Getränkekühler

Eisbereiter

Holztrocknung

Schaltschrank-kühlung

Kühlfahrzeuge

Kosmetika

Pharma

Chemie

Prozesskälte

Weinherstellung

Fischverarbeitung

Wäschetrockner

Fernwärme und -Kälte

Abwärmenutzung

Landwirtschaft

Tiefkühlkost

SchlachthöfeKühlschrank

Molkereien

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Außerordentliche Gesamt-Effizienz-Potenzialebei Nutzung der Abwärme

Lüftung

Elektroenergie

Elektroenergie

Kälte-anlage

Heizenergie

Lüftung

AbwärmeKälteanlage

Kühlmöbel

Beleuchtung, Lüftung,Maschinen, etc.

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Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit Überarbeitung

• Erfolgt im Lichte des Energiekonzeptes und der Leitideen der nationalen Klimaschutzinitiative (z.B. innovativ, an langfristigen Klimaschutzzielen orientieren)

• Ziel: insbesondere Anreize für die Sanierung bestehender Kälteanlagen

Überlegungen:

• Förderung von Neuanlagen (EuP-Richtlinie, Grundlagen, z.B. Benchmarks), nur Sorptionskälte?

• Absenkung der Größenklassen, künftig auf Leistungsaufnahme beziehen?

• Kombination mit KWK-Anlagen

• TEWI oder Energieeinsparung, nicht COP oder Leistungszahl

• Beratung durch Sachkundigen (auch Umsetzung EDL-Richtlinie/Gesetz)

• Administrierbarkeit

• Datenerfassung/-bewertung (Energiesparkonto? online?)

• Andere Umweltziele wie der Rückgang der Schädigung der Ozonschicht sind zu beachten.

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Effizienzwettbewerb (Bewerbungsfrist: 25.02.2011)

3. Auflage des Deutschen Kältepreises 2011 ausgelobt• Ziel: Zusätzliche Impulse für die Entwicklung, Anwendung und

Kombination hocheffizienter Komponenten, klimafreundlicher Kältemittel und innovativer Konzepte.

• Mit insgesamt 52.500 € dotiert. • Je ein erster bis dritter Preis für

- klimafreundliche Klimatisierung eines Gewerbegebäudes, - klimafreundlicher Einsatz von Kältemaschinen in der

Lebensmittelproduktion und- klimafreundliche kältetechnische Sonderanwendungen.

• Die Ausschreibung steht unter www.bmu.de oder www.co2online.de als Download zur Verfügung.

• Überreichung im Rahmen eine Fachkonferenz am 22.03.2011.

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5. Schlussbetrachtungen

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Fazit

• Die Kälte- und Klimatechnik ist für die Verbesserung menschlicher Lebensbedingungen sowie technischer und industrieller Prozesse von großer Bedeutung und für moderne Industriegesellschaften unverzichtbar.

• Der Energiebedarf wächst ungebrochen. Dem muss entgegengewirkt werden.• Die Kältebranche kann und muss wichtigen Beitrag zum Erreichen der Ziele

leisten.• Es existieren ca. 125 Mio. Kältemaschinen vom Kühlschrank bis zur

Industrieanlage. • 1.100 Produktionsbetriebe mit mehr als 100.000 Beschäftigten sind am Markt

tätig. • Allein der Umsatz bei „Industriekälte“ beträgt mehr als 9 Mrd. € pro Jahr. • Darüber hinaus arbeiten 2.500 Kälte-/Klima-Fachbetriebe mit ca. 20.000

Beschäftigten und einem Umsatz von mehr als 3 Mrd. € im Bereich Installation und Wartung.

• Klimaschutz eröffnet hier vielfältige Marktchancen.• Bei Supermärkten: Nicht nur Energieeffizienz der Kälteanlage sondern Markt

insgesamt (KWK, Heizwärme, Klimatisierung, Sorptionskälte etc.)

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Vielen Dank für Ihre AufmerksamkeitMehr Informationen erhalten Sie unter: www.bmu.de

Kontakt: [email protected]

�� + 49 (0) 30 183053661; �� + 49 (0) 30 18 10 305 3661

“Phantasie ist wichtiger als

Wissen, denn Wissen ist

begrenzt”

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