Alois Kessler

Economic assessment of Lithium-Ion batteries in terms of V2G utilisation

This paper presents a cost analysis of Lithium-Ion batteries of electric vehicles (EV) for driving and for vehicle-to-grid (V2G) utilisation respectively. Based on the simulated mobility pattern, the charging possibility of each EV battery could be determined according to the assumed charging scenario. With regard to the available charging cycles depending on depth of discharge (DoD), the battery wear of each individual usage and its corresponding cost have been evaluated. Furthermore, it was verified if and to what extent the additional wear cost caused by using EV battery for providing controlling power could be covered by the market remuneration.

Grundlagen der Energieeffizienz

Zu den Grundlagen der Energieeffizienz zahlen neben einigen grundlegenden Methoden insbesondere der Rechtsrahmen. Mit der Energiewende hat hier eine deutliche Beschleunigung mit immer neuen Gesetzen & Verordnungen auf europaischer und nationaler Ebene stattgefunden. Die Systematik der Energieeffizienz fuhrt zur Gliederung in Basistechnologien, Querschnittsprozesse und Branchentechnologien, die dem Buch in der Folge zugrunde liegt. Schlieslich werden Methoden zur technischen und okonomischen Analyse von Einsparpotenzialen erlautert, die als Basis fur die folgenden Kapitel ebenfalls wichtig erscheinen.

Gekoppelte und sonstige Querschnittsprozesse

Einige wichtige Querschnittsprozesse sind Zwitter, die mit Strom und Warme gleichermasen verknupft sind. Zu diesen gekoppelten Querschnittsprozessen gehoren die Maschinen der Kraft-Warme-Kopplung, aber auch viele raumlufttechnische Anlagen sowie die Erzeugung von Kalte - uberwiegend auf Basis elektrischer Energie. Die technischen Grundlagen werden jeweils kurz beschrieben, um ein Verstandnis fur die im Einzelnen beschriebenen Effizienz-Masnahmen zu schaffen. Zu jedem Querschnittsthema werden die Erkenntnisse in Empfehlungen zusammengefasst. Uberblicksartig werden weitere Querschnittsprozesse angerissen, die bisher unter energetischen Gesichtspunkten kaum betrachtet wurden. Hierzu zahlen Fordertechnik, Handhabungstechnik, Industriegase, Schweisverfahren, Abwasserbehandlung und Vakuumtechnik.

Branchen mit ihren hochspezialisierten bzw. energieintensiven Prozessen

Dieses Kapitel widmet sich ausfuhrlich den energieintensiven Branchen mit ihren teils sehr spezifischen Technologien – teilweise bei sehr hohen Prozesstemperaturen. Zu diesen Branchen zahlt die Grundstoffchemie, die Metallerzeugung und -verarbeitung, die Herstellung von Glas, Keramik und Zement, die Herstellung von Papier, die Lebensmittelindustrie sowie die Kunststoffverarbeitung. Die technischen Grundlagen werden jeweils kurz beschrieben, um ein Verstandnis fur die im Einzelnen beschriebenen Effizienz-Masnahmen zu schaffen. Die Erkenntnisse werden jeweils in branchenspezifischen Einsparpotenzial-Kurven veranschaulicht.

Energieeffizienz im energiewirtschaftlichen Kontext

Nach der Analyse der vielen Potenziale im Einzelnen werden in diesem Kapitel die Perspektiven und Potenziale auf deutscher und europaischer Ebene untersucht. Bisher ungenutzte, aber durchaus wirtschaftliche Potenziale fuhren zu der Frage, welche Hemmnisse die Umsetzung von Energieeffizienzmasnahmen behindern konnen und wie diese Hemmnisse uberwunden werden konnen. Hier konnen Energieeffizienz-Netzwerke eine zunehmende Bedeutung erreichen. Ruckkopplungseffekte wie bspw. den „Rebound-Effekt“ oder das „Carbon Leakage“, welche die Wirksamkeit von Effizienzanstrengungen begrenzen, werden eingehend dargestellt.

Strombasierte Querschnittstechnologien mit Anwendungsbeispielen

Elektrischer Strom ist universell einsetz- und praktisch unverzichtbar. Abbildung 3.1 zeigt die Verteilung des industriellen Stromverbrauchs nach (PROGNOS, zitiert in Pehnt et al. 2011) auf einzelne Anwendungen und macht deutlich, dass es sich bei einem Grosteil der Stromanwendungen um Querschnittstechologien handelt, die in praktisch allen Branchen zum Einsatz kommen.

Querschnittstechnologien zur Wärme- und Kälteerzeugung mit Anwendungsbeispielen

Eine Reihe von Verfahren zur Nutzung industriell anfallender Abwarmemengen existiert in der Praxis. Dabei konnen die anfallenden Energiemengen entweder thermisch in Form von Warme oder Kalte sowie elektrisch durch Verstromung genutzt werden. Fur die thermische und die elektrische Abwarmeverwendung stehen am Markt jeweils unterschiedliche Techniken zur Verfugung, die nachfolgend charakterisiert sind. Zudem werden die jeweiligen Einsatzkriterien benannt. Anhand konkreter, bereits realisierter Projekte werden beispielhaft die Anwendung der einzelnen Techniken in der Praxis und deren Ergebnisse dokumentiert.

Charakterisierung ausgewählter Branchen mit Anwendungsbeispielen

Der Warmebedarf in der Industrie in Deutschland wird vom Prozesswarmebedarf dominiert; die Aufwendungen fur Raumwarme und Warmwasserbereitung weisen dagegen nur geringe Anteile auf. Im Gegensatz zu Raumwarme und Warmwasser, deren Temperaturbedarf innerhalb des Niedertemperaturbereich (NT) mit Temperaturen bis maximal 90 °C angesiedelt ist, erstreckt sich der Prozesswarmebedarf der Industrie uber Temperatursegmente bis weit uber 1.000 °C wie bspw. in der Stahlerzeugung. Die Verteilung des industriellen Brennstoffbedarfs nach Prozessen in Abb. 5.1 macht deutlich, dass sich ein Grosteil des Brennstoffbedarfs auf wenige energieintensive Branchen konzentriert. Nur vier Prozesse vereinigen beinahe die Halfte des industriellen Brennstoffbedarfs in Deutschland auf sich (Pehnt et al. 2011). Open image in new window Abb. 5.1 Anteile einzelner Prozesse am Brennstoffbedarf der deutschen Industrie 2010