Diskussion:Finnische Methode

Festlegung der Referenzwerte

Ich finde, dass die Festlung von Referenzwerten nicht so einfach ist. Für die Berechnung der Primärenergieeinsparung braucht man natürlich eine Referenz, weil man ja wissen muss, gegen welche Alternative man die Effizienztechnologie KWK einsetzt.

Auf der einen Seite gibt's die Ansage die BAT (Best Available Technology) zu nehmen, auf der anderen Seite untersucht man, welche reale Technologie nun tatsächlich verdrängt wird. BAT auf der Wärmeseite sind gasbetriebene Wärmepumpen mit einem Wirkungsgrad um 120-150%, auf der Stromseite sind es GuD-Kraftwerke oder Brennstoffzellen mit über 60%. Verdrängt werden im Stromsystem durch KWK-Einsatz aber eher alte Kohlekraftwerke mit Wirkungsgrad um 35% bzw. alte Öl- und Gaskessel mit 60-80% Jahresnutzungsgrad werden durch ein Fernwärmeanschluss oder ein neues BHKW ersetzt.

--Gunnar (Diskussion) 17:56, 27. Feb. 2015 (CET)

Steht doch auch im Artikel: „Es müssen Annahmen zu Referenzanlagen und damit Referenzwirkungsgraden getroffen werden. Die Referenzwirkungsgrade können in einem weiten Bereich streuen und haben daher einen starken Einfluss auf das Ergebnis.“ Und im Falle der Anwendung der Methode in der Energiebilanz ist natürlich nicht BAT als Referenz anzulegen, sondern eher der Technologiedurchschnitt. --DF5GO • ☎ • 19:18, 28. Feb. 2015 (CET)

Den effektiven Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung kann man wie folgt umformen:

$\eta _{\mathrm {th,eff} }={\frac {W_{\mathrm {th} }}{W_{\mathrm {Br,th} }}}={\frac {W_{\mathrm {th} }}{W_{\mathrm {Br,KWK} }\times (1-PEE)\times {\frac {\eta _{\mathrm {th,KWK} }}{\eta _{\mathrm {th,Ref} }}}}}$

$=\eta _{\mathrm {th,KWK} }\times (1-PEE)^{-1}\times {\frac {\eta _{\mathrm {th,Ref} }}{\eta _{\mathrm {th,KWK} }}}$

$=\eta _{\mathrm {th,KWK} }\times \left({\frac {\eta _{\mathrm {th,KWK} }}{\eta _{\mathrm {th,Ref} }}}+{\frac {\eta _{\mathrm {el,KWK} }}{\eta _{\mathrm {el,Ref} }}}\right)\times {\frac {\eta _{\mathrm {th,Ref} }}{\eta _{\mathrm {th,KWK} }}}$

$=\eta _{\mathrm {th,KWK} }\times \left(1+{{\frac {\eta _{\mathrm {el,KWK} }}{\eta _{\mathrm {el,Ref} }}}\times {\frac {\eta _{\mathrm {th,Ref} }}{\eta _{\mathrm {th,KWK} }}}}\right)$

$=\eta _{\mathrm {th,KWK} }+{\frac {\eta _{\mathrm {th,Ref} }}{\eta _{\mathrm {el,Ref} }}}\times \eta _{\mathrm {el,KWK} }=\eta _{\mathrm {th,KWK} }+\gamma \times \eta _{\mathrm {el,KWK} }$

mit Gamma als Verhältnis von thermischen zu elektrischem Referenzwirkungsgrad. Analog gilt für den effektiven elektrischen Wirkungsgrad:

$\eta _{\mathrm {el,eff} }={\frac {W_{\mathrm {el} }}{W_{\mathrm {Br,el} }}}=\eta _{\mathrm {el,KWK} }+\gamma ^{-1}\times \eta _{\mathrm {th,KWK} }$

Dies impliziert, dass ein Prozentpunkt Strom um den Faktor Gamma mal wertvoller ist als ein Prozentpunkt Wärme. Angenommen Gamma = 0,8/0,4 = 2, dann könnte ich Strom zu Wärme im Verhältnis 1:2 tauschen. Solch eine Festlegung ist aber nur zulässig, wenn die Temperatur der Wärme bekannt ist. Wenn unter Wärme auch NT-Wärme von 40-50°C gemeint ist, dann kann ich zwei kWh Wärme in eine kWh Strom tauschen und dies in meine gut ausgelegte W/W-Wärmepumpe geben: ich erhalte bei eine JAZ von 4 dann vier kWh Wärme zurück, welche ich anhand der obigen Regel wieder in 2 kWh Strom tauschen kann, die dann in der Realoption der Wärmepume in 8 kWh thermische Energie zu wandeln sind, usw. Wenn man bei der Wahl der Referenzwirkungsgrade nicht auch darauf achtet, dass das Tauschverhältnis den exergetischen, temperaturabhängigen Wert der Wärme widerspiegelt, dann legt die Methode die Grundlage für ein ökonomisches Perpetuum Mobile, was gravierende Fehlanreize mit sich bringt. --Gunnar (Diskussion) 13:44, 3. Mär. 2015 (CET)

Das Verhältnis von Gamma mit 0,8/0,4 = 2 bedeutet bei $\eta _{\mathrm {th,eff} }=\eta _{\mathrm {th,KWK} }+\gamma \times \eta _{\mathrm {el,KWK} }$ die Gleichwertigkeit von 2 Einheiten Wärme mit einer Einheit Strom, also einem Carnot'schen Wirkungsgrad von 50%. Das mag für Prozesswärme von ca 300°C gelten, aber nicht für normale NT-Wärme, wie sie in Wärmenetze oder hausinterne Heizungssysteme eingespeist wird. Wenn man diesen Anwendungsfall betrachtet, liegt der exergetische Wert der Wärme bei ca η_Carnot = 0,2 (Gamma = 1/η_Carnot = 5). Das äquivalente Referenzanlagenpaar wäre dann beispielsweise ein Kessel mit η_th = 0,75 und ein Automotor im Teillastbetrieb bei η_el = 0,15. Auch ein gültiges Paar wäre ein Kernkraftwerk mit η_el = 0,33 und eine gasmotorische Wärmepumpe mit η_th = 1,65. Für mich sind das aber nicht sehr plausible Referenzanlagen und den Erklärungsansatz mit der Gleichwertigkeit von Strom und Wärme, sofern der exergetische Wert derselbe ist, halte ich für physikalisch leichter nachzuvollziehen. --Gunnar (Diskussion) 22:49, 20. Jan. 2018 (CET)