Die vorliegende Arbeit untersucht die verschiedenen Betriebskonzepte eines Kleinst-BHKWs am Beispiel eines kleinen Mietshauses aus dem Jahre 1936 mit insgesamt fünf Wohn- und Gewerbeeinheiten und einer Nutzfläche von ca. 360 m². Ausgangspunkt der Untersuchung war eine überwiegende Selbstversorgung der Mieter mit Wärme aus Gaseinzelöfen oder Gasetagenheizungen, welche von einer zentralen Wärmeversorgung abgelöst wurde. Die aufgrund fehlender Erfahrungswerte durchgeführte Wärmebedarfssimulation führte zu einem maximalen Wärmebedarf des Beispielobjektes von 37 kWth. Aufgrund der hohen Leistungsmodulierbarkeit wurde das Ecopower BHKW der Firma Valentin Umwelttechnik GmbH mit einer Leistung von 12,5 kWth und 4,7 kWel für den Einsatz im Beispielobjekt ausgewählt. Basierend auf dem Wärme- und Strombedarf des Objektes wurde das BHKW am Computer simuliert. Hierbei verwendet der Betreiber des BHKWs die im BHKW erzeugte Energie nicht selbst, sondern verkauft diese erlösbringend an die im Haus ansässigen Mietparteien.
Ausschlaggebend für einen wirtschaftlichen Betrieb des BHKWs war die Zielsetzung der Warmmietenneutralität. Hierdurch können die beim Mieter durch die Zentralisierung der Wärmeversorgung entstandenen Einsparungen abgezogen werden und vom Betreiber als Investitionskostendeckungsbeitrag verwendet werden. Die zentrale Heizungsanlage mit BHKW dient daher zunächst nicht zur Senkung der Energiekosten für den Mieter, sondern hat primär den Zweck einer umweltfreundlichen und energieeffizienten, zentralen Energieproduktion.
Grundsätzlich ergaben sich zwei verschiedene Betriebskonzepte: 1) der Hauseigentümer ist Eigentümer des BHKWs und betreibt dieses selbst, oder 2) der Hauseigentümer ist Eigentümer des BHKWs, vermietet das BHKW allerdings an einen externen Dritten, welcher das BHKW betreibt. Während in (1) ein Vermieter als Betreiber des BHKWs Einsparungen des Mieters nur über eine Mieterhöhung umlegen kann, zieht ein externer Betreiber in (2) die Einsparungen des Mieters über frei kalkulierbare Wärmepreise ab.
Besonders wirtschaftlich erwies sich unabhängig vom Betreiberkonzept eine hohe Leistungsmodulierung des BHKWs sowie ein hoher Eigenverwendungsgrad des erzeugten Stromes im Beispielobjekt bei gleichzeitiger Möglichkeit der Einspeisung von überschüssigem Strom in das öffentliche Netz. Konzepte mit ausschließlicher Einspeisung des erzeugten Stromes in das öffentliche Netz erwiesen sich nicht als wirtschaftlich.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Projektvorstellung
2.1. Allgemeine Rahmenbedingungen
2.2. Geplante zentrale Heiz- und Warmwasserversorgung
2.2.1. Grundlegende Maßnahmen
2.2.3. Anlagenkonzept mit BHKW
3. Simulation des Anlagenbetriebs
3.1 Energieerzeugung
3.1.1. Modellbildung zur Errechnung des Wärme- und Strombedarfes
3.1.2. Wärme- und Strombedarf des Objektes
3.1.3. Laufzeiten und Energieproduktion des BHKWs
3.1.3.1. Leistungsmodulierung
3.1.3.2. Einfluss des Pufferspeichers
3.2. Energieabnahmekonzepte
3.2.1. Abnahme von Wärme
3.2.1.1. Vermieter als Eigentümer und Betreiber
3.2.1.2. Wärmeversorgung durch einen Dritten
3.2.2. Abnahme von Strom
3.2.2.1. Ausschließliche Stromeinspeisung in das öffentliche Netz
3.2.2.2. Einspeisung des nicht im Objekt verwendbaren Stromes
3.2.2.3. Ausschließliche Eigenverwendung
3.2.3. Kombinierte Wärme- und Stromabnahmekonzepte
4. Ökonomische Gegenüberstellung der Konzepte
4.1. Grundlagen
4.2. Kapitalbedarf der Investition
4.3. Periodisch anfallende Kosten und Erlöse
4.3.1. Kosten aus dem Betrieb des Kraftwerkes
4.3.1.1. Fixkosten
4.3.1.2. Variable Kosten
4.3.2. Kosten aus Organisation und Energieabnahme
4.3.3. Einnahmen aus der Energieabnahme
4.3.3.1. Einnahmen aus der Wärmeabgabe
4.3.3.2. Einnahmen aus Stromverkauf
4.3.4. Sonstige Einnahmen
4.4. Wirtschaftlichkeitsberechnung der einzelnen Alternativen
4.4.1. Vermieter als Betreiber
4.4.1.1. Alternativen
4.4.1.2. Kosten und Einnahmen
4.4.1.3. Dynamische Wirtschaftlichkeitsberechnung
4.4.1.4. Berücksichtigung der Umsatzsteuer
4.4.1.5. Sensitivitätsanalyse
4.4.1.6. Zwischenfazit
4.4.2. Externer Betreiber
4.4.2.1. Alternativen
4.4.2.2. Kosten und Einnahmen
4.4.2.3. Berücksichtigung der Umsatzsteuer
4.4.2.4. Zwischenfazit
4.4.3. Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsanalyse der Konzepte
5. Fazit
6. Verwendete Literatur
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht verschiedene Betriebskonzepte für ein Kleinst-Blockheizkraftwerk (BHKW) in einem Wohn- und Gewerbegebäude aus dem Jahr 1936. Ziel ist es, die wirtschaftlich optimalen Modelle für Wärme- und Stromversorgung unter Berücksichtigung rechtlicher Rahmenbedingungen und der Warmmietenneutralität zu evaluieren.
- Vergleich von Betreiberkonzepten (Eigentümer vs. externer Betreiber)
- Simulation des Energiebedarfs und der Anlagenauslegung
- Analyse von Energieabnahmekonzepten (Wärme und Strom)
- Wirtschaftlichkeitsberechnungen inkl. Sensitivitätsanalysen
- Rechtliche Implikationen (Heizkostenverordnung, Mietrecht)
Auszug aus dem Buch
3. Simulation des Anlagenbetriebs
Blockheizkraftwerke produzieren zeitgleich Wärme und Strom. Aufgrund der schlechten Speicherbarkeit dieser beiden Energieformen sollte das Blockheizkraftwerk möglichst bedarfsorientiert betrieben werden um geringe Verluste zu erzielen und so eine hohe Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Es ist demnach erforderlich, bei Betrachtung der Energieerzeugung immer die Möglichkeiten der Energieabnahme zu berücksichtigen.
Die Untersuchung des Betriebes des BHKWs beginnt zunächst mit der Simulation der Energieerzeugung mittels der Software BHKW-Plan des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung in Baden-Württemberg (ZSW 2002). Demgegenüber werden dann in einem zweiten Teil Möglichkeiten der Energieabgabe an die verschiedenen Nutzer untersucht.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die KWK-Technik und Begründung der Untersuchung eines kleinen Mietshauses in Augsburg zur Ermittlung wirtschaftlicher Betriebskonzepte.
2. Projektvorstellung: Detaillierte Beschreibung des Gebäudebestands, der geplanten Heizungsumstellung auf ein zentrales System und der technischen Spezifikationen des eingesetzten Ecopower-BHKWs.
3. Simulation des Anlagenbetriebs: Methodische Herangehensweise an die Simulation der Energieerzeugung, Modellbildung des Bedarfs sowie Analyse der verschiedenen Abnahmekonzepte für Strom und Wärme.
4. Ökonomische Gegenüberstellung der Konzepte: Umfassende wirtschaftliche Analyse und Vergleich der verschiedenen Betriebsvarianten unter Einbeziehung von Kosten, Erlösen und steuerlichen Aspekten.
5. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der warmmietenneutralen Umsetzung für den Mieter.
6. Verwendete Literatur: Auflistung der herangezogenen Quellen und Gesetzesgrundlagen.
Schlüsselwörter
Blockheizkraftwerk, BHKW, Kraft-Wärme-Kopplung, KWK, Wirtschaftlichkeit, Energieerzeugung, Mietshaus, Warmmietenneutralität, Heizkostenverordnung, Betriebskonzepte, Energieabnahme, Stromeinspeisung, Eigenverbrauch, Simulation, Rentabilität
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die technische und ökonomische Machbarkeit sowie die Betriebskonzepte von Kleinst-Blockheizkraftwerken in einem Wohn- und Gewerbegebäude.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Anlagenauslegung, der Simulation der Energieproduktion, der Wirtschaftlichkeitsrechnung sowie den rechtlichen Rahmenbedingungen der Energieabgabe an Mieter.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die Identifikation der wirtschaftlichsten Betriebsweise für den Eigentümer bei gleichzeitiger Wahrung der Warmmietenneutralität für die Mieter.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt Simulationssoftware (BHKW-Plan) zur Berechnung der Lastgänge und Energieerzeugung, kombiniert mit dynamischen Investitionsrechnungen und Sensitivitätsanalysen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die technische Projektvorstellung, die detaillierte Simulation des Anlagenbetriebs unter verschiedenen Parametern sowie eine umfangreiche ökonomische Gegenüberstellung verschiedener Betreibermodelle.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Kernbegriffe sind BHKW, Wirtschaftlichkeit, KWK-Technik, Mietrecht, Energieabnahme und Anlagensimulation.
Wie beeinflusst die Leistungsmodulierung die Wirtschaftlichkeit?
Die Modulierung ermöglicht eine bessere Anpassung an den tatsächlichen Energiebedarf, was die Laufzeiten des Motors erhöhen und den Wirkungsgrad optimieren kann, jedoch müssen diesbezügliche Wartungskosten berücksichtigt werden.
Warum spielt die Warmmietenneutralität eine so zentrale Rolle?
Sie ist entscheidend dafür, ob ein Vermieter Investitionskosten auf die Mieter umlegen kann, ohne diese finanziell zu belasten, was die Akzeptanz des Projekts und die rechtliche Umsetzbarkeit maßgeblich beeinflusst.
Welchen Einfluss hat ein Pufferspeicher?
Ein Pufferspeicher entkoppelt Wärmeerzeugung und -verbrauch, reduziert die Schalthäufigkeit des BHKWs und verbessert so die Gesamteffizienz und die Betriebssicherheit der Anlage.
- Citar trabajo
- Matthias Matt (Autor), 2003, Vergleich von Betriebskonzepten für Kleinst-BHKWs am Beispiel eines Wohn- und Gewerbegebäudes, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185889
