Das Brennstoffzellen-Heizgerät wird generell im Kontext globaler Erwärmung, steigen-den Energiekosten und zur Neige gehenden Energieträgern als dezentrale, effiziente und emissionsarme Technik beschrieben. Es stellt sich die Frage, ob dieser Fortschritt in Bremer Häusern wirtschaftlich einsetzbar ist. Die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der Brennstoffzellen-Heizgeräte im Bremer Haus stellt sich allerdings aktuell als schwierig heraus. Einflussfaktoren, wie Gerätepreis und zukünftige Vergütungen sind noch sehr unsicher, da sich die Produktion der Geräte noch im Entwicklungsstatus und in der Testphase befindet. Dennoch wird hier eine Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Basis der Annuitätenmethode durchgeführt, die untersucht, ob eine alternative Kraft-Wärme-Kopplung auf Brennstoffzellenbasis zur Wärme- und Stromversorgung, im Vergleich zur konventionellen Technik, eine wirtschaftlich vorteilhafte Lösung ist. Von zentraler Be-deutung stellen sich hierbei die Anschaffungskosten und die Nutzungs- und Einspeise-vergütung des selbstproduzierten Stroms heraus. Großes Potenzial steckt bei Bestands-gebäuden immer in Sanierungsmaßnahmen, die zur Reduktion des Heizwärmebedarfs führen und damit die Wirtschaftlichkeit positiv beeinflussen.
The fuel heating appliance is generally described in the context of global warming, ris-ing energy costs and depletion of energy sources as a decentralized, efficient and low-emission technology. This raises the question whether this progress can be used eco-nomically in Bremer Houses. The assessment of the profitability of fuel cell heating ap-pliances in the Bremer House currently turns out to be difficult. Factors involved, such as equipment price and future payments are still very uncertain because the manufac-ture of the devices are still under development status and in the test phase. Neverthe-less, a profitability analysis based on the annuity method is performed here which in-vestigates whether an alternative combined heat and power based on fuel cells for heat and power compared to conventional technology is an economically advanta-geous solution. Of central significance are the costs and the payments for the self-produced electricity. Great potential for existing buildings lies still in rehabilitation lead-ing to the reduction of heat demand and thus affect the profitability positively.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Problemstellung und Einordnung der Arbeit
3. Untersuchungsthesen
4. Untersuchungsmethode
4.1. Empirische Erhebung
4.2. Kurzverfahren Energieprofil
4.3. Einordnung der Wirtschaftlichkeitsberechnung
4.3.1. Kosten der eingesparten Kilowattstunde Energie
4.3.2. Annuitätenmethode
5. Theoretischer Hintergrund
5.1. Dezentrale Energieversorgung durch BZH
5.2. Energetisches Sanieren
5.3. Rechtliche Rahmenbedingungen
5.4. Fördermittel
5.5. Brennstoffzellen-Heizgeräte (BZH) – Funktion und Kosten
5.6. Bremer Haus als Einsatzobjekt für BZH
5.6.1. Bremer Haus, Typ 1 (BH1)
5.6.2. Bremer Haus, Typ 2 (BH2)
5.6.3. Bremer Haus, Typ 3 (BH3)
5.6.4. Bremer Haus, Typ 4 (BH4)
5.7. Potenziale virtueller Kraftwerke – eine Aussicht
6. Bilanzierung / Wirtschaftlichkeit
6.1. Erklärung der Datenberechnung
6.2. Bedarfskalkulation
6.3. Annuitäten-Methode
6.4. Kosten der eingesparten Kilowattstunde Energie
6.5. Sensitivitätsanalyse
7. Auswertung der Ergebnisse und Handlungsempfehlung
8. Fazit
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel der Arbeit ist es, die ökonomische Sinnhaftigkeit von Brennstoffzellen-Heizgeräten (BZH) in verschiedenen Typen des Bremer Hauses unter Berücksichtigung energetischer Sanierungsmaßnahmen zu untersuchen. Basierend auf einer Typisierung und einer dynamischen Wirtschaftlichkeitsanalyse soll eine nachvollziehbare Handlungsempfehlung für Hausbesitzer entwickelt werden, ob eine solche Technologie eine wirtschaftliche Alternative zur konventionellen Versorgung darstellt.
- Analyse der Wirtschaftlichkeit von BZH bei unterschiedlichen Gebäudegrößen.
- Untersuchung des Einflusses von Investitionskosten und Vergütungsmodellen.
- Ermittlung energetischer Kenndaten durch das „Kurzverfahren Energieprofil“.
- Durchführung einer Sensitivitätsanalyse zur Bewertung variierender Einflussfaktoren.
- Evaluation der Eignung des Bremer Hauses für virtuelle Kraftwerke.
Auszug aus dem Buch
5.1. Dezentrale Energieversorgung durch BZH
Während bei der Energiediskussion oft nur die Stromversorgung im Fokus steht und Themen wie etwa Atomkraft und Braunkohle zur Stromerzeugung öffentlich diskutiert werden, ist der Wärmemarkt als eher untergeordnetes Thema einzuordnen. „Das es in der Wohnung, im Büro oder beim Einkaufen warm ist, ist für die meisten Deutschen eine Selbstverständlichkeit“ (Kristof und Hanke, 2005, S.155). Wird allerdings die Versorgung der Haushalte mit Strom und Wärme durch ein dezentrales System betrachtet, rückt die Wärmeversorgung als gleichwertiges Problemfeld in den Vordergrund. Denn bei der Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie mit Hilfe eines Brennstoffzellen-Heizgerätes wird immer auch Wärme produziert, welche zu großen Teilen genutzt wird. Durch diese Verlustminimierung lassen sich hohe Gesamtwirkungsgrade realisieren (vgl. Droste-Franke et al., 2009, S.43).
Damit ist das BZH im Kontext der Energie- und Wärmeversorgung mit dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung als eine der dezentralsten Mikro-Energieerzeugungseinheiten anzusehen. Um einzuordnen wann eine Einheit zentral oder dezentral ist, wird der Dezentralitätsbegriff durch Pehnt et al., 2006 folgendermaßen definiert:
,,[…] This is what we call micro cogeneration which we define as the simultaneous generation of heat, or cooling, energy and power in an individual building, based on small energy conversion units below 15 kWel.” (Pehnt et al., 2006, S.1)
Als Schlussfolgerung muss festgehalten werden, dass Anlagen mit einer Leistung von mehr als 15 kWel als zentral anzusehen sind. Da die Brennstoffzellen-Heizgeräte für Einfamilienhäuser deutlich unter 15 kWel Leistung liegen, sind sie in dieser Arbeit grundsätzlich als dezentral anzusehen (vgl. Stelter, 2008, S.29).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Definiert das Ziel der Arbeit, die vier untersuchten Gebäudetypen und die angewandten Analyseschritte inklusive Wirtschaftlichkeits- und Sensitivitätsanalyse.
2. Problemstellung und Einordnung der Arbeit: Erläutert die Relevanz der nachhaltigen Energieversorgung und die spezifischen Herausforderungen bei der Markteinführung von BZH-Technologien.
3. Untersuchungsthesen: Listet die fünf zentralen Thesen auf, die im Verlauf der Arbeit in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Bedarfsdeckung geprüft werden.
4. Untersuchungsmethode: Beschreibt das methodische Vorgehen, von der Literaturrecherche über die empirische Datenerhebung bis hin zur Annuitäten- und Sensitivitätsanalyse.
5. Theoretischer Hintergrund: Bietet den theoretischen Rahmen zu dezentraler Energieversorgung, energetischer Sanierung, rechtlichen Grundlagen, Fördermitteln und der spezifischen Typisierung des Bremer Hauses.
6. Bilanzierung / Wirtschaftlichkeit: Detailliert die Datenberechnung, Bedarfskalkulation und die Anwendung der Annuitätenmethode zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit der BZH-Investitionen.
7. Auswertung der Ergebnisse und Handlungsempfehlung: Überprüft die aufgestellten Untersuchungsthesen anhand der erzielten Berechnungsergebnisse und leitet Konsequenzen ab.
8. Fazit: Fasst die Kernergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf die Notwendigkeit politischer Anreize und weiterer Forschung zur gemeinsamen Nutzung von BZH.
Schlüsselwörter
Brennstoffzellen-Heizgeräte, Kraft-Wärme-Kopplung, Bremer Haus, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Annuitätenmethode, dezentrale Energieversorgung, energetische Sanierung, Energiekosten, Stromerzeugung, Wärmebedarf, Sensitivitätsanalyse, Bestandsgebäude, Klimaschutz, KWK-Gesetz, Investitionskosten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht die ökonomische Wirtschaftlichkeit von Brennstoffzellen-Heizgeräten (BZH) in verschiedenen Typen des historischen „Bremer Hauses“ unter der Voraussetzung energetischer Sanierungsmaßnahmen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Arbeit verknüpft technische Aspekte der Kraft-Wärme-Kopplung mit ökonomischen Bewertungsmethoden sowie energetischen Anforderungen an Bestandsgebäude.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Es soll geklärt werden, für welche Typen des Bremer Hauses der Einsatz von BZH wirtschaftlich sinnvoll ist und ob diese Technologie eine adäquate Alternative zur konventionellen Wärme- und Stromversorgung darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Autorin verwendet eine Kombination aus Literaturrecherche, empirischer Datenerhebung mittels Kurzverfahren Energieprofil sowie eine dynamische Wirtschaftlichkeitsanalyse auf Basis der Annuitätenmethode.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen der dezentralen Energieversorgung, die detaillierte Typisierung der Bremer Häuser, die energetische Bedarfskalkulation sowie die Durchführung und Auswertung von Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Sensitivitätsanalysen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen gehören Brennstoffzellen-Heizgeräte, Kraft-Wärme-Kopplung, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Annuitätenmethode und Bremer Haus.
Ist der Einsatz von Brennstoffzellen nach den Ergebnissen der Arbeit derzeit wirtschaftlich?
Nach den Berechnungen ist der Einsatz bei den aktuellen Gerätepreisen meist nicht wirtschaftlich. Erst bei einer Senkung der Kosten pro kW auf 2000 € oder durch erhöhte staatliche Vergütungen wird eine wirtschaftliche Investition möglich.
Welches Bremer Haus ist nach der Analyse am besten für ein BZH geeignet?
Das Bremer Haus 3 zeigt in der Berechnung den relativ gesehen größten Vorteil bei einer Investition in ein Brennstoffzellen-Heizgerät.
Warum können Spitzenlasten bei der Stromversorgung nicht durch das BZH gedeckt werden?
Da die Anlagen auf eine wärmegeführte Betriebsweise ausgelegt sind, um den Heizwärmebedarf optimal zu decken, können sie kurzfristige Lastspitzen im Stromverbrauch nicht vollständig abdecken, weshalb hier ein Netzbezug erforderlich bleibt.
- Arbeit zitieren
- Florian Liehr (Autor:in), 2012, Brennstoffzellen-Heizgeräte im Bremer Haus, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/206195
