Ökonomische Bewertung der Kraft-Wärme-Kopplung

Inhaltsverzeichnis Seite I

  Inhaltsverzeichnis  

  INHALTSVERZEICHNIS  I

  ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS  II

  SYMBOLVERZEICHNIS  III

  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  V

1  EINLEITUNG  1

1.1  EINFÜHRUNG IN DIE PROBLEMSTELLUNG  1

1.2  AUFBAU DER SEMINARARBEIT  1

2  GRUNDLAGEN ZUR BETRACHTUNG DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  2

2.1  GRUNDSÄTZLICHES  2

2.2  BEGRIFFE UND KENNZAHLEN DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  4

2.3  KWK-KRAFTWERKSTYPEN  5

3  ENERGIETECHNISCHE BEWERTUNG DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  7

4  ÖKOLOGISCHE BEWERTUNG DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  8

5  ÖKONOMISCHE ASPEKTE DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  9

5.1  RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN  9

5.2  MÖGLICHKEITEN DER VERRECHNUNG VON KOSTEN BEI KUPPELPRODUKTEN  9

5.3  KOSTEN DER STROMERZEUGUNG  11

5.4  KOSTEN DER WÄRMEERZEUGUNG  13

6  GANZHEITLICHE BEWERTUNG DER KRAFT-WÄRME KOPPLUNG  14

7  ZUSAMMENFASSUNG  16

  LITERATURVERZEICHNIS  17

Abkürzungsverzeichnis Seite II  

Abkürzungsverzeichnis

GuD Gas- und Dampfturbinenprozeßanlage  

EU Europäische Union  

EVU Energieversorgungsunternehmen  

KWK Kraft-Wärme-Kopplung  

SKZ Stromkennziffer  

Symbolverzeichnis Seite III

Symbolverzeichnis

k i Stückkosten des Produktes i in der Beispielrechnung zur Restwertmethode ovc sonstige spezifische variable Betriebskosten der KWK-Anlage p Druck

B HW Brennstoffverbrauch Heizkraftwerk B WK Brennstoffverbrauch Kondensationskraftwerk B KWK Brennstoffverbrauch KWK-Anlage CC KWK jährliche Kapitalkosten der KWK-Anlage E bereitgestellte elektrische Energie jährliche Stromerzeugungsmenge der KWK-Anlage G A arbeitsabhängiger Anteil der Stromgutschrift für die KWK-Anlage bei Strom als Nebenprodukt G P leistungsabhängiger Anteil der Stromgutschrift für die KWK-Anlage bei Strom als Nebenprodukt G S , Stromgutschrift der KWK-Anlage bei Strom als Nebenprodukt K B,ges gesamte bewegliche Kosten der KWK-Anlage K F,ges gesamte Fixkosten der KWK-Anlage K WGest Wärmegestehungskosten der KWK-Anlage K i Gesamtkosten des Produktes i innerhalb eines Zeitraumes in der Beispielrechnung zur Restwertmethode K L,ges gesamte laufende Kosten der KWK-Anlage K R Restkosten der Kuppelproduktion nach der Belastung eines Kuppelproduktes mit den Kosten eines Alternativproduktes in der Beispielrechnung zur Restwertmethode K ges Gesamtkosten der Kuppelproduktion innerhalb eines Zeitraumes in der Beispielrechnung zur Restwertmethode ∆K S,Zus zusätzlicher Kostenanteil an den Wärmegestehungskosten bei Laststeigerung der KWK-Anlage mit zwei Freiheitsgraden ∆ K S,Einb zusätzlicher Kostenanteil an den Wärmegestehungskosten durch die verminderte Stromerzeugung einer KWK-Anlage mit zwei Freiheitsgraden OC KWKW betriebsgebundene Jahreskosten der KWK-Anlage Q ij ausgetauschte Wärme zwischen dem Zustand i und j P Stückpreis für das Kuppelprodukt P 2 in der Beispielrechnung zur Restwertmethode P grid spezifische Gutschrift für vermiedene Stromnetzkosten einer KWK-Anlage P fuel spezifischer Brennstoffpreis für die KWK-Anlage P heat spezifische Wärmegutschrift für die KWK-Anlage

Symbolverzeichnis Seite IV

P i Produkt i aus der Beispielrechnung zur Restwertmethode P th eingebrachte thermische Leistung P W abgegebene Heizwärmeleistung P i freigesetzte innere Turbineleistung P K abgeführte Kondensationsleistung SKZ Stromkennziffer der KWK-Anlage SRMC Kurzfristige Grenzkosten der Stromerzeugung der KWK-Anlage T max / min maximale / minimale Temperatur V Volumen W bereitgestellte thermische Energie W B zugeführte Brennstoffenergie der KWK-Anlage W el,br elektrische Bruttoenergie der KWK-Anlage W el,eb elektrische Energie zum Eigenverbrauch der KWK-Anlage W el,net elektrische Nettoenergie der KWK-Anlage W I Energieverluste der KWK-Anlage W th thermische Energie der KWK-Anlage W N Nutzarbeit aus dem Carnotschem Kreisprozeß WKZ Wärmekennziffer der KWK-Anlage

η C

Wirkungsgrad des Carnotschen Kreisprozesses η el

elektrischer Wirkungsgrad der KWK-Anlage η el,kond

elektrischer Wirkungsgrad des Kondensationskraftwerkes η gesamt

gesamter Wirkungsgrad der KWK-Anlage η Stromnetz

Wirkungsgrad des Stromnetzes η th

thermischer Wirkungsgrad der KWK-Anlage η th,HW

thermischer Wirkungsgrad des Heizkraftwerkes η Wärmenetz

Wirkungsgrad des Wärmeverteilungssystems

Abbildungsverzeichnis Seite V

  Abbildungsverzeichnis  

  ABBILDUNG 1: DER CARNOTSCHE KREISPROZEß IM DRUCK-TEMPERATUR DIAGRAMM (P-V  

  DIAGRAMM)  3

  ABBILDUNG 2: VOR- UND NACHTEILE VERSCHIEDENER KWK-SYSTEME  6

  ABBILDUNG 3: ANWENDUNGSFELDER FÜR DIE KWK  7

  ABBILDUNG 4: BEISPIEL ZUR JAHRESKOSTENBERECHNUNG VERGLEICH ZWEIER KWK  

  ANLAGEN  15

Einleitung Seite 1

1 Einleitung

1.1 Einführung in die Problemstellung

Energie kann als die Antriebsfeder der industriellen Entwicklung und als der Grundstein des menschlichen Wohlstandes angesehen werden. Im Verlaufe der Jahre hat Energie in der Form von Strom eine besondere Rolle eingenommen Die Nachfrage unterliegt dem ständigem Wachstum. In den westlichen Industrieländern war die Stromversorgung durch monopolistische Angebotsstrukturen gekennzeichnet. In Deutschland existierten neben den großen Energieversorgungsunternehmen (EVU) eine Vielzahl regionaler, gebietsmonopolistischer Anbieter. Der Strompreis unterlag zwar der staatlichen Kontrolle, jedoch verharrte er im europäischen Vergleich auf einem hohen Niveau.

Mit der weltweiten Liberalisierung der leitungsgebundenen Energiemärkte, die 1990 in England ihren Anfang fand, veränderten sich die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die EVU. In Europa regelt seit 1998 die Binnenmarkt-Richtlinie Elektrizität, die in Deutschland durch das Gesetz zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechtes und in Form von Verbändevereinbarungen umgesetzt wurde, den Markt für Gas und Strom. ¹ Die Liberalisierung führte in Deutschland zur Verschärfung des Wettbewerbes sowie zu spürbaren Strompreissenkungen. Der Kostendruck zwingt die EVU zu ökonomischer Effektivität und Effizienz. Dies führte zur Neugestaltung der Versorgerlandschaft. Es sanken die Neuinvestitionen und es kam zu einer Vielzahl von Fusionen regionaler Anbieter. 2

Eine zweite Einflußgröße auf die Kraftwerksbetreibung ist energiepolitischer Natur. Im Rahmen des Kyoto-Protokolls ist die Verpflichtung zur Senkung der Treibhausgasemissionen eingegangen worden. In der Europäischen Union (EU) wurde das Burden-Sharing beschlossen. Hier verpflichtet sich Deutschland zu einer Emissionssenkung von 21% bis zum Jahre 2012 gegenüber dem Jahr 1990. 3

Die ökologischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Kraftwerksbetreibung haben sich also verschärft. In dieser Seminararbeit erfolgt eine Betrachtung der Energieversorgung durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im veränderten Umfeld.

1.2 Aufbau der Seminararbeit

Der Aufbau dieser Seminararbeit orientiert sich an den energiepolitischen Zielen

• Versorgungssicherheit,

• Ressourcenschonung,

• Umweltverträglichkeit und

¹ Vgl. Grawe, J. (1998), S. 7 ff.

² Vgl. Meller, E. / Bömer, T. (2001), S. 7 ff. sowie Hüttl, A. J. (1997), S. 50 ff.

³ Vgl. Prognos AG [Hrsg.] (2000), S. 148 ff.