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FACTSHEET
Kraft-Wä rme-Kopplung (KWK)Technologie in Japan
Situation und zukü nftige Entwicklung

Datum:
Verfasser:

31.01.2018
ECOS Consult

Erstellt im Rahmen des vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und
Reaktorsicherheit vergebenen UFOPLAN-Vorhabens „Weiterentwicklung der deutschjapanischen Zusammenarbeit im Bereich Klimaschutz und Energiewende“ (FKZ UM 16 43 21 00)

Factsheet KWK-Technologie in Japan

Inhalt1.

Hintergrund .............................................................................................................................. 3

2.

Derzeitige Situation.................................................................................................................. 3
2.1. Neuinstallationen ................................................................................................................. 4
2.2 Verwendete Brennstoffe ....................................................................................................... 5
2.2.

Mikro-KWK im Hausbereich ............................................................................................. 83.

Politische Ziele ......................................................................................................................... 9

4.

Förderprogramme.................................................................................................................. 10

5.

Projektbeispiele aus Japan ..................................................................................................... 11
5.1 BHKW für Gewächshäuser in Kombination mit Holzhackschnitzel-Kessel undWärmepumpe ........................................................................................................................... 11
5.2

Hocheffiziente Mikro KWK ............................................................................................. 12

6.

Deutschland und Japan im Vergleich ..................................................................................... 13

7.

Mögliche Kooperationsfelder ................................................................................................ 13
7.1

Entwicklung einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit Holzbiomasse ............................. 14

7.2 Brennstoffzellen-KWK - Vernetzung mit Speichertechnologien zur Energieversorgung
einer Smart Community ............................................................................................................ 15
8.

Referenzen und weiterführende Informationen ................................................................... 152

Factsheet KWK-Technologie in Japan1.

Hintergrund

Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) stellen eine hocheffiziente Technologie zur Erzeugung
von Strom und Wärme dar. Unabhängig davon ob Verbrennungsmotoren, Stirlingmotoren,
Gasturbinen, Dampfmaschinen oder Brennstoffzellen eingesetzt werden, arbeiten alle
Blockheizkraftwerke (BHKW) nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Dabei wird
dezentral – also direkt vor Ort – gleichzeitig Strom und Wärme bereitgestellt. KWK-Anlagensparen so im Vergleich zur Energieerzeugung in herkömmlichen Kraftwerken oder Heizkesseln
bis zu 40 Prozent Energie, der Ausstoß von CO2 ist bis zu 60 Prozent niedriger.
Die Einsatzfelder reichen von Mikro-KWK-Anlagen zur Energieversorgung eines
Einfamilienhauses bis hin zu der Strom- und Wärmeversorgung ganzer Stadtteile oder
Industrieareale mittels Heizkraftwerke. Als Brennstoffe finden fossile Energiequellen wie
Erdgas, Heizöl oder Flüssiggas als auch Erneuerbare Energien wie Biogas, Holzgas und
Pflanzenöl Verwendung. Zukünftig könnten Brennstoffzellen eine verstärkte Rolle innerhalb der
Hocheffizienz-Technologien spielen. Gerade im Zusammenspiel mit erneuerbaren
Energiequellen wie z.B. Windkraft und Photovoltaik, sind KWK ein wichtiges Instrument, um das
fluktuierende Energieangebot der Erneuerbaren durch Regelleistung auszugleichen.
Dies ist eine Herausforderung, vor der Deutschland ebenso wie Japan steht. Das vorliegende
Fact-Sheet soll einen Überblick über den Status Quo und aktuelle Entwicklungen sowie
politische Strategien im Bereich BHKW-Technik in Japan unter Klimaschutzaspekten geben. Die
Situation in Deutschland wird jeweils vergleichend gegenübergestellt, um Gemeinsamkeiten
und Unterschiede aufzuzeigen und mögliche Kooperationsfelder zu identifizieren.

2.

Derzeitige Situation

Japans Industrie hat als eine der energieeffizientesten der Welt seit etwa 30 Jahren die KWKTechnologie vorangetrieben. Die effiziente Nutzung von Primärenergieträgern in Japan ist nicht
zuletzt getrieben durch die geringe Energieautarkie des Landes. So werden derzeit weniger als
15 Prozent des nationalen Gesamtenergieverbrauchs aus einheimischen Quellen gedeckt. Im
weltweiten Vergleich ist Japan der größte Flüssigerdgas (LNG)-Importeur, der zweitgrößte
Kohle- und der drittgrößte Erdölimporteur.
Nach dem großen Erdbeben und der Fukushima Katastrophe im Jahr 2011 ist das Interesse an
BHKW in Japan weiter angestiegen - nicht nur um die Effizienz der Energieerzeugung zu
steigern, sondern auch um bei Energieengpässen infolge zukünftiger Naturkatastrophen
vorbereitet zu sein.
Als Brennstoff für KWK setzt die japanische Regierung weiterhin auf Erdgas, unter anderem
auch um Japan in Asien zu einem wichtigen Leitmarkt für die Erdgasnutzung zu machen. Die
Forcierung von Bioenergie als Brennstoff für KWK ist derzeit noch gering.

3

Factsheet KWK-Technologie in Japan

2.1. Neuinstallationen
Während der Zubau von KWK-Anlagen in Deutschland in den letzten Jahren einen moderaten
Anstieg verzeichnete (insbesondere in den Jahren 2013 und 2014), zeigt der japanische Marktinsbesondere seit 2011 einen signifikanten Anstieg des KWK-Zubaus. Dies ist u.a. bedingt durch
die steigende Nachfrage nach KWK-Anlagen in Folge der Katastrophe von Fukushima. Die
folgende Grafik zeigt die Neuinstallationen von KWK-Anlagen in Japan. Hier sind in Deutschlandals „Nano-BHKW“ (bis max. 2 kWel) klassifizierte Anlagen auf Brennstoffzellen- (z.B. ENE-Farm
Module) sowie auf Gasmotoren Basis (ECOWILL) nicht enthalten.
1.000
911

900

837

800

822

800

700

689

600
500

467

400

370

300
200

140

100

348

370

244
96

74

2010

2011

207

237

252

2014

2015

2016

0
2009

2012

2013

neu installierte Leistung [MW]Anzahl der neuen KWK-Anlagen ohne Nano
KWK wie ENE-Farm und ECOWILL

Fig 1: Jährliche Neuinstallation von KWK-Anlagen in Japan
Quelle: Recherche zur Marktentwicklung im Bereich KWK, erstellt von Mitsubishi UFJ Research andConsulting, 2016 im Auftrag des METI (in jp. Sprache)

Um diese Daten zur Neuinstallation von KWK-Anlagen mit Daten aus Deutschland vergleichen
zu können, ist in folgender Grafik sowohl der gesamte Zubau von KWK-Anlagen in Deutschland
als auch der Zubau abzüglich der Nano-KWK Anlagen (bis max. 2 kWel) dargestellt.
Lässt man die „Nano-BHKW“ außen vor, so zeigt der Vergleich, dass in Deutschland mehr KWKAnlagen zugebaut werden als in Japan. Bei Nano-BHKW ist dagegen Japan eindeutig Vorreiter.

4

Factsheet KWK-Technologie in Japan
8.000
7.063

7.000

6.046

6.000
5.086
5.003

5.000
4.000
2.000

5.031

4.711

4.455
3.747

3.438
3.199

3.000
1.000

7.519

5.335

5.102

4.269

4.104

3.241

542

743

463

716

2009

2010

2011

2012

1.397

1.767

1.237

1.627

0
2013

2014

2015

2016**

neu installierte Leistung [MW]Anzahl der neuen KWK-Anlagen
Anzahl der neuen KWK Anlagen abzüglich Nano-KWK** Der Wert für 2016 ist laut Quelle nur eingeschränkt aussagekräftig, da Zulassungsanträge noch bis zum
31.12.2017 eingereicht werden konnten.
Fig. 2: Jährliche Neuinstallation von KWK Anlagen in Deutschland (Anzahl der beim BAFA zugelassenen neuen,modernisierten und nachgerüsteten KWK-Anlagen.)
BAFA Referat 425, 2017;

2.2 Verwendete Brennstoffe
Ein Vergleich der Anteile der Brennstoffe, die in KWK-Anlagen in Deutschland und Japan zum
Einsatz kommen, wird dadurch erschwert, dass die japanischen Daten auf der installierten
KWK-Leistung basieren, während in Deutschland die Stromerzeugung zugrunde gelegt wird.
Hinzu kommt, dass in den deutschen Statistiken zwischen industriell und für die „allgemeine
Versorgung“ genutzten KWK-Anlagen unterschieden wird, während Japan zwischen industriell
und kommerziell genutzten Anlagen trennt. Hier wird davon ausgegangen, dass die
Gruppierung der kommerziell genutzten Anlagen in Japan weitgehend denen der „allgemeinen
Versorgung“ in Deutschland entspricht und z.B. alle KWK-Anlagen im Wohnungsbau erfasst.
Wie die folgenden Übersichten (Fig. 3-6) zeigen, nutzen Deutschland und Japan derzeit
vorwiegend Erdgas als Brennstoff für KWK-Anlagen. Deutlich höher liegt mit ca. 30 % der Anteil
von Heizöl als BHKW-Brennstoff in Japan (in Deutschland nur ca. 6 % in der Industrie undweniger als 1 % in der „allgemeinen Versorgung“). Der Anteil der erneuerbaren Brennstoffe
wird in Deutschland separat ermittelt und liegt bei ca. 10 %; davon entfallen 63 % auf Biogas. In
Japan erfolgt keine separate Datenerhebung, der Anteil der erneuerbaren Brennstoffe inkl.
Biomasse und Biogas ist unter „others“ subsummiert. Der Anteil von Bioenergie als Brennstoff
beträgt 0,5 % der gesamten Anlagenkapazität (Stand 2014, Quelle: Recherche zur
Marktentwicklung im Bereich KWK, erstellt von Mitsubishi UFJ im Auftag des METI
(http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2015fy/000824.pdf, in jp. Sprache)5Factsheet KWK-Technologie in Japan

Brennstoff
Erdgas
LPG
Heizölsonstige
GesamtKommerziell
genutzt
（MW)
1.404
47
647
82
2.179

Industriell genutzt
（MW)
4.499
382
2.442
999
8.321

Gesamt
（MW)
5.903
428
3.088
1.081
10.500Tab. 1: genutzte Brennstoffe für KWK in Japan; Quelle: A.C.E.J. Advanced Cogeneration and Energy Utilization
Center Japan (2017)

Fig. 3:

Brennstoffe für kommerziell genutzte KWK (Japan)
Quelle: A.C.E.J. Advanced Cogeneration and Energy Utilization Center Japan (2017)

Fig. 4:

Brennstoffe für industriell genutzte KWK (Japan)
Quelle: A.C.E.J. Advanced Cogeneration and Energy Utilization Center Japan (2017)

6

Factsheet KWK-Technologie in Japan

allgem. Versorgung
Steinkohle
20%
Erdgas57%

Erneuerbare
Energien10%

sonstige
5%

Fig. 5:Heizöl0%

Braunkohle
8%

1Brennstoffe für KWK-Anlagen der allgemeinen Versorgung (Deutschland)Quelle: Statista (2017)

Industrie
Steinkohle
2%
Erneuerbare
Energien
10%
Braunkohle
4%

Erdgas75%

Heizöl6%
sonstige
3%

Fig. 6:

1
2

2

Brennstoffe für KWK-Anlagen für industrielle Anwendungen (Deutschland)Quelle: Statista (2017)

beinhaltet alle Kraftwerke mit gleichzeitiger Wärmenutzung
beinhaltet alle Kraftwerke mit gleichzeitiger Wärmenutzung

7Factsheet KWK-Technologie in Japan

2.2.

Mikro-KWK im Hausbereich

Nach der erfolgreichen Markteinführung von Gasmotor-Mikro-KWK durch Honda in 2003
begann mit der Vorstellung der Brennstoffzellen-KWK-Anlage „Ene-Farm“ die bemerkenswerte
Erfolgsgeschichte der Mikro-KWK-Technologie in Japan. Der eingesetzte Brennstoff ist dabei imwesentlichen Stadtgas und zu einem kleineren Anteil auch Flüssiggas. Hergestellt werden diese
Module von unterschiedlichen Unternehmen wie z.B. Toshiba und Panasonic. Die Leistungender Module für den Hausbereich liegen typischerweise bei 0,7 kWel.
Mit nahezu 190.000 installierten Brennstoffzellen-KWK (erwartet für das Fiskaljahr 2017)3 ist
Japans „Ene-Farm“-Programm (siehe Kap. 4) das wahrscheinlich weltweit erfolgreichste
Kommerzialisierungsprogramm für Brennstoffzellen und ein gutes Beispiel für Public Private
Partnership. Infolge des Förderprogramms wuchs die Zahl der installierten Geräte von 2.300 im
Jahr 2009 bis auf heute nahezu 190.000 (siehe Fig. 7).

keine
Unterscheidung
sonstige
Flüssiggas
Stadtgas

Fig. 7: Jährliche Neuinstallation von „Ene-Farm“ Brennstoffzellen-KWK in Japan (Anzahl)
Quelle: A.C.E.J. Advanced Cogeneration and Energy Utilization Center Japan (2017)3

http://www.decentralized-energy.com, „Fuel cell micro-CHP – Europe lags behind Japan“, 20178

Factsheet KWK-Technologie in Japan
Das „Ene-Farm“-Programm hat die Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen unter Beweis
gestellt und belegt, dass die Technologie zügig so verbessert werden konnte, dass schnell ein
signifikanter Markt entstand. Das Bekenntnis zu Wasserstoff in Japans neuem vierten
Energieplan basiert sicherlich auch auf diesem außergewöhnlichen Erfolg im Bereich derHausenergieversorgung.
Im Vergleich hinkt Deutschland im Bereich der in Deutschland so genannten „Nano-KWK“ (bismax. 2 kWel) deutlich hinterher: die jährlichen Neuinstallationen sind hier eher leicht rückläufig
und machen nur einen Bruchteil der Zahlen in Japan aus. So lagen diese z.B. im Jahr 2015 inDeutschland nur bei etwa 3 % der Neuinstallationen in Japan (siehe Fig. 8).
2500
2032
2000
1473

1470

1500

1066
1000

998

708
500

239
83

0
2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016****Nur eingeschränkt aussagekräftig, da Zulassungsanträge noch bis zum 31.12.2017 eingereicht wurden und nochnicht statistisch erfasst sindFig 8: Neuinstallation von Nano-KWK (bis max. 2 kWel) in Deutschland
Quelle: BAFA, 20173.

Politische Ziele

In Deutschland sind die Ziele zum Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung im „Gesetz für die
Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung“ (KWK-Gesetz)
niedergelegt. Hier sind u.a. die Fördersätze für Betreiber eines Blockheizkraftwerks für den
produzierten Strom geregelt.
Mit der Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) zum 01.01.2016 wurde das
bisher auf die Gesamtnettostromerzeugung bezogene relative Ziel (25 % KWK-Anteil bis 2020)
durch ein absolutes Mengenziel ersetzt. Im Interesse der Energieeinsparung sowie des Umweltund Klimaschutzes soll nunmehr die Stromerzeugung aus KWK-Anlagen auf 110
Terawattstunden bis zum Jahr 2020 sowie auf 120 Terawattstunden bis zum Jahr 2025 erhöht
werden.
9

Factsheet KWK-Technologie in JapanIm 2014 von der japanischen Regierung verabschiedeten „Strategic Energy Plan“ derjapanischen Regierung wird die Kraft-Wärme-Kopplung als Weg zur Effizienzsteigerung bei derEnergieversorgung und als Back-Up System bei Einschränkungen in Stromversorgung im Notfall
aufgeführt. Darüber hinaus soll die Kraft-Wärme-Kopplung Leistungsspitzen bei derStromversorgung und beim Stromverbrauch abschwächen.
Auch die “Energy Efficiency Technology Strategy 2016” der beiden dem Wirtschaftsministerium(METI) unterstellten Behörden New Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO) und Agency for Natural Resources and Energy (ANRE) sieht den Ausbau
der KWK-Technologie als eine Maßnahme vor.
Im Rahmen der Strategie zum Aufbau einer „Hydrogen Society“ der japanischen Regierung soll
die Stromversorgung von etwa 1,4 Millionen Haushalten bis zum Jahr 2020 auf Wasserstoff
umgestellt werden, bis 2030 sogar von etwa 5,3 Millionen Haushalten. Dies wird die weitere
Verbreitung von Mikro-BHKW („Ene-Farm“) fördern.
Eine weitere Maßnahme, durch die die Verbreitung von KWK indirekt unterstützt wird, ist die„Strategy for LNG Market Development“ von 2016. Die Nutzung von Erdgas (in Japan
vorwiegend als LNG importiert) soll durch verschiedene Maßnahmen ausgebaut, wozu auch die
Nutzung in BHKW gehört.
Nicht gefördert wird dagegen der Einsatz von KWK-Technologien in Kombination mit Biomasse.
Der aktuelle „Basic Plan on Biomass Utilization Promotion“ von 2016 hat das Ziel, die Nutzung
von Biomasse zur Erzeugung von Strom und Wärme zu unterstützen. Die Nutzung vonBiomasse-KWK-Systeme ist in diesem Programm jedoch nicht explizit erwähnt.

4.

Förderprogramme

In Deutschland wurden die Fördersätze für KWK mit der Novelle des KWK-Gesetzes (in Kraft
getreten am 1. Januar 2017) angehoben. Sie betragen nun 8 Cent/kWh für Anlagen bis 50 kWel,
6 Cent/kWh für Anlagen zwischen 50 und 100 kWel und 5 Cent/kWh für Anlagen zwischen 100
und 250 kWel. Allerdings besteht der Anspruch nur für den in das allgemeine Stromnetz
eingespeisten Strom, nicht für den selbstgenutzten. Ausnahmen bilden kleine Anlagen, für die
es 3 bis 4 Cent/kWh Zuschlag gibt. KWK-Anlagen zwischen einem und 50 Megawatt werden nur
noch gefördert, wenn sie sich erfolgreich in einer Ausschreibung durchsetzen. Zusätzlich gibt es
für den Betrieb von Blockheizkraftwerken mit der Rückerstattung der Energiesteuer einensteuerlichen Anreiz.
Die Förderprogramme in Japan zum Einsatz von KWK (und anderer Anlagen zur dezentralen
Erzeugung von Wärme und Strom) sind im „White Paper on Energy“(2017) des METI
veröffentlicht. Sie umfassen:
1) Förderung für Projekte zur Einführung dezentraler Energieerzeugung; gefördert werden
Unternehmen, die erdgasbetriebene KWK-Anlagen nutzen wollen
10Factsheet KWK-Technologie in Japan
2) Förderung zur effizienten Nutzung von Strom und Wärme; gefördert werden Projekte
zur Einführung von KWK-Technologien (Förderung von Nutzer bzw. Strom- undWärmeversorger)
3) Förderung zur Einführung dezentraler Energieanlagen, die zum Katastrophenschutz undkohlenstoffarmen Energiewirtschaft beitragen
Im Jahr 2009 beschloss die Regierung, die Installation von Mikro-KWK-Anlagen mit einem
Investitionskostenzuschuss zu fördern. Dieser Zuschuss sank jährlich, das gesamte
Fördervolumen stieg jedoch angesichts der zunehmenden Nachfrage. Der japanische
Brennstoffzellenverband (Fuel Cell Association, gegründet durch die Agency for Natural
Resources and Energy ANRE) unterstützt Haushalte und Wohnungsgesellschaften bei derInstallation von „Ene-Farm“-Mikro-KWK. So wird derzeit beispielsweise eine „Ene-Farm“-Einheit
mit ca. 1.39 Millionen JPY (ca. 10.000 €) Investitionskosten, abhängig vom Brennstoffzellentyp
und der Geräteperipherie mit 0,2 Millionen JPY (ca. 1.500 €) bezuschusst.
Im Rahmen des Einspeisegesetzes für Strom aus Erneuerbaren Energien wird Strom, erzeugt
aus Biomasse vergütet. Hierbei wird jedoch nur der eingespeiste Strom vergütet, ohne dabei
die gleichzeitige Nutzung der entstehenden Wärme in Betracht zu ziehen.

5.

Projektbeispiele aus Japan

5.1

BHKW für Gewächshäuser in Kombination mit Holzhackschnitzel-Kessel
und Wärmepumpe

In einem Projekt des international tätigen Konzern JFE Engineering in Tomakomai (Hokkaido)
dient die Kombination von drei verschiedenen Energieerzeugern („Tri Generation System“) zur
Versorgung einer Gewächshaus-Anlage mit insgesamt 6,2 ha Fläche.

Quelle: Booklet of Cogeneration Award 2016; http://jfarm-tomakomai.co.jp/about/index.html

Das System besteht aus einer Erdgas betriebenen KWK mit 230kW elektrischer und 350kW
thermischer Leistung, einem Holzhackschnitzel-Kessel mit 300 kW thermischer Leistung sowie
einer Wärmenutzung über eine heiße Quelle mit 263 kW Wärmeleistung. Eine Besonderheit der11Factsheet KWK-Technologie in Japan
Anlage liegt in der Nutzung des CO2-Anteils aus den Abgasen von KWK und Biomasse-Kessels
zur Steigerung des Pflanzenwachstums.4(Quelle: JFE Engineering Corporation)

5.2

Hocheffiziente Mikro KWK

Angesichts des Erfolgs von Mikro- und Nano-KWK werden die Geräte und Wirkungsgrade
ständig verbessert. Während die herkömmlichen „Ene-Farm“-KWK bisher einen elektrischen
Wirkungsgrad von max. ca. 39 % aufweisen, haben Osaka Gas, Aisin Seiki, Noritz und Kyocera
gemeinsam ein Mikro-KWK System namens “Ene-Farm Type S“ entwickelt und bereits in den
Markt eingeführt. Mit einem elektrischen Wirkungsgrad von ca. 52 % ist das System das zur Zeiteffizienteste Brennstoffzellen-Mikro-KWK.5

Mikro KWK “Ene-Farm Type S” mit 700 W elektrischer Leistung. (Quelle: Booklet of Cogeneration Award 2016)

4

Quelle: JFE Engineering Corporation: Pressebericht vom 12. Feb. 2015, http://www.jfeeng.co.jp/en/news/2015/20150212.html
5Quelle: „Highlighting Japan“, Public Relations Government of Japan 2017(https://www.gov-online.go.jp/eng/publicity/book/hlj/html/201706/201706_10_en.html)

12Factsheet KWK-Technologie in Japan

6.

Deutschland und Japan im VergleichJapan

Deutschland

Im Leistungsbereich über 2 kWel weniger
Neuinstallationen als in Deutschland

Im Leistungsbereich über 2 kWel mehr
Neuinstallationen als in Japan

Weiterhin hohe Wachstumsraten bei Mikro- Jährliche Neuinstallation von Mikro- und
KWK
Nano-KWK auf deutlich niedrigerem Niveau
Hoher Entwicklungs- und Erfahrungsstandbei Brennstoffzellen-KWK

Brennstoffzellen-KWK gewinnt zunehmend
an Bedeutung

Investitionskostenförderung

Förderung in Form eines Zuschlags für den
eingespeisten Strom
Rückerstattung der Energiesteuer für den
BHKW-Strom

Vergütung für Strom aus Biomasse-KWKüber Einspeisegesetz (ohneBerücksichtigung der Wärme)Vergütung für Strom aus Biomasse-KWKüber Einspeisegesetz (EEG) (mitBerücksichtigung der erzeugten Wärme)Dezentrale Biomasse KWK gewinnt
allmählich an Bedeutung

Große Erfahrungen bei dezentralen KWKLösungen mit Biomasse (insbesondere
Biogas KWK)

7.

Mögliche Kooperationsfelder

Herausforderungen
Zur weiteren Realisierung der Energiewende in Deutschland wird die Kraft-Wärme-Kopplung
mittelfristig eine wichtige Rolle einnehmen. Mit der Verdrängung von ungekoppelter Stromund Wärmeerzeugung können KWK-Anlagen einen Beitrag zur Treibhausgasreduktion leisten.
Um der Integration von erneuerbarem Strom ins Energiesystem besser gerecht zu werden, wird
sich der KWK-Einsatz zukünftig voraussichtlich stärker am Strommarkt orientieren; eine
Flexibilisierung der KWK-Stromerzeugung ist dazu notwendig.
Auch bei der Wärmeversorgung durch KWK-Anlagen entstehen zukünftig Herausforderungen.
Aufgrund der Reduktion des Wärmebedarfs im Gebäudebestand und der zunehmenden
Einbindung von Wärme aus erneuerbaren Quellen sinkt die Bedeutung von KWK-Anlagen im
Wärmebereich. Das heißt, KWK-Anlagen müssen in Zeiten, in denen keine erneuerbare Wärme
zur Verfügung steht, flexibel auf den Wärmebedarf reagieren können.
Kraft-Wärmekopplung kann langfristig insbesondere dann einen signifikanten Beitrag zum
Klimaschutz leisten, wenn der verwendete Brennstoff aus erneuerbaren Quellen stammt. In
Japan besteht Potenzial vor allem für dezentrale KWK-Anlagen, die mit erneuerbaren
Brennstoffen (Biomasse, Biogas, „grün“ erzeugter Wasserstoff) betrieben werden.
13

Factsheet KWK-Technologie in Japan
Daraus ergeben sich folgende mögliche Ansätze für bilaterale Kooperationen.

7.1

Entwicklung einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit Holzbiomasse

Sowohl bei der Forstwirtschaft und Holzlogistik als auch bei Aufbereitungs- und
Umwandlungstechnologien im Bereich Holzbiomasse gibt es in Japan Nachholbedarf.
Insbesondere an Technologien zur energetischen Nutzung von Biomasse in KWK-Anlageninklusive des dazu notwendigen Know-how-Transfers zu Planung, Auslegung und dem weiteren
Engineering von Biomasseanlagen besteht großes Interesse.
Die gegenwärtige Förderpolitik in Japan begünstigt bisher große Anlagen zur Stromerzeugung
aus Biomasse, bei denen eine Nutzung der Wärme gar nicht oder nur teilweise erfolgt. Diese
großen Biomasse-Kraftwerke müssen ihren Brennstoff in vielen Fällen aus anderen Ländern
importieren. Kleinere dezentrale Systeme hingegen können Holzbrennstoffe aus der Region
nutzen (z.B. in Form von Holzabfällen aus der holzverarbeitenden Industrie) und in vielen Fällen
neben der elektrischen Energie auch die entstehende Wärme vor Ort nutzen.
In vielen Teilen Japans (wie z.B. in den Metropolregionen von Tokyo, Nagoya und Osaka) ist
neben einem gewissen Wärmebedarf vor allem in den Sommermonaten ein großer
Kühlungsbedarf zur Erzeugung von Klimakälte gegeben. Eine Kombination vonHolzbiomassekesselanlage mit ORC-Anlagentechnik zur Strom- und Wärmeerzeugung und
Absorptionskältetechnik wäre eine Möglichkeit, Biomasse möglichst optimal zu nutzen.
Denkbar wäre hier z.B. eine Anwendung in der holzverarbeitenden Industrie mit folgenden
Nutzungsmöglichkeiten:•••

Stromerzeugung: zur Einspeisung ins öffentliche Stromnetz bzw. zur Abdeckung desEigenbedarfs
Wärmeerzeugung: zur Holztrocknung, Warmwassererzeugung
Kälteerzeugung: zur Klimatisierung der Produktions- und Verwaltungsräume

Unternehmen (Hersteller und ggf. auch Planer) aus Deutschland mit ihren großen Erfahrungenmit effizienten Systemen im Bereich Biomasse-Heizkessel und ORC-Systeme kämen hier als
Partner für japanische Unternehmen in Frage. In Japan sind auf der anderen Seite effiziente
Absorptionskälteanlagen seit vielen Jahren erfolgreich auf dem Markt und können aufgrund
Ihrer Eingangstemperaturen von ca. 70-80°C direkt mit Holzheizkesseln gekoppelt werden.
Im Falle der holzverarbeitenden Industrie wäre der Brennstoff kostenlos und würde
insbesondere bei einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung den Strombedarf zur Erzeugung vonKlimakälte erheblich reduzieren und dabei einen großen Teil des verbleibenden Strombedarfs
selbst zu erzeugen.

14

Factsheet KWK-Technologie in Japan

7.2

Brennstoffzellen-KWK - Vernetzung mit Speichertechnologien zur
Energieversorgung einer Smart Community

Für Deutschland interessant ist die inzwischen etablierte und hocheffiziente BrennstoffzellenKWK-Technologie. Die Kombination von erneuerbaren Energieträgern, Speichertechnologien
und KWK-Technik könnte ein interessantes Feld für die Zusammenarbeit von Unternehmen
beider Länder sein.
Insbesondere für die Sektorenkopplung eröffnet z.B. Kombination von Photovoltaik,
Wasserstofferzeugung (Elektrolyse), Wasserstoffspeicherung, Brennstoffzellen-Mikro-BHKW,
Stromspeicherung und Wärme-/Kältespeicherung verschiedene Möglichkeiten zur Kooperation,in die Unternehmen beider Länder ihre jeweilige Expertise einbringen können.

8.

Referenzen und weiterführende Informationen

International:Internationale Plattform zur dezentralen Energieerzeugung:
http://www.decentralized-energy.com

Japan:
Ministry for Economy, Trade and Industry (METI), u.a. zuständig für des Ressort Energie:
http://www.meti.go.jp/english/index.html
Recherche zur Marktentwicklung im Bereich KWK - METI report, written by Mitsubishi UFJ
Research and Consulting, 2016:
http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2015fy/000824.pdf
Agency for Natural Resources and Energy ANRE, zugehörig zum METI:
http://www.enecho.meti.go.jp/en/
Japanischer Brennstoffzellen-Verband: gegründet durch ANRE:
http://www.fca-enefarm.org/ (nur Japanisch)
New Energy and Industrial Development Organization (NEDO), zugehörig zum METI:
http://www.nedo.go.jp/english/
A.C.E.J. Advanced Cogeneration and Energy Utilization Center Japan, Unterstützung undFörderung zur Nutzung von KWK Technologien in Japan. Beratung von Regierung,
Energieversorgern, Herstellern zum Einsatz von KWK Anlagenhttps://www.ace.or.jp/web/en/aboutus/aboutus_0010.html
15Factsheet KWK-Technologie in Japan
Mitsubishi UFJ Research and Consulting, METI Report, 03/2015;
http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2015fy/000824.pdf (nur Japanisch)
JFE Engineering Corporation Planungs- und Engineeringunternehmen u.a. tätig im Bereich KWK,
Erdgas und Bioenergie:
http://www.jfe-eng.co.jp/en/

Deutschland:
KWK Gesetz (2017):
https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/Energie/kwkg.pdf?__blob=publicationFile&v=
6
Generelle Informationen zu KWK (mit aktuelle Informationen, kostenlosem Newsletter zu
Blockheizkraftwerken, Mini-BHKW sowie die Planung von BHKW- und KWK-Anlagen):www.bhkw-infozentrum.de
Allgemeine Informationen zu KWK sowie KWK mit Biomasse:
www.bhkw-ratgeber.de
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle mit Informationen zu KWK Förderprogrammen,
Kosten-Nutzen Vergleiche für KWK, Wärme- und Kältenetzen sowie Wärme- undKältespeicherung:
http://www.bafa.de/DE/Energie/Energieeffizienz/Kraft_Waerme_Kopplung/kraft_waerme_kop
plung_node.html
Informationen zum EEG 2017:
http://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014/EEG_2017.pdf
Informationsplattform informiert zum Mini-KWK-Impulsprogramm (Förderprogramm für
BHKW-Anlagen bis 20 kW), dessen Bedingungen und über Mini-KWK im Allgemeinen:
http://www.mini-kwk-impulsprogramm.de/Informationsseite über Rapsöl-BHKW, Palmöl-BHKW und Sojaöl-BHKW:
http://www.pflanzenoel-bhkw.de/

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