Nachdem der Problemaufriss und die Zielsetzung dieser Arbeit und der Notwendigkeit des Handelns im Bereich der Ressourceneinsparungen durch das einführende Kapitel 1 aufgezeigt wird, wird in Kapitel 2 der Einblick in die Technik der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gewährt. In diesem Abschnitt wird vorerst die Technik der KWK, deren Betriebsweisen und auch innovative Prozesse wie Stirling-Motoren und Brennstoffzellen vorgestellt. Die Anwendung der KWK-Technik in den Blockheizkraftwerken und insbesondere der Unterschied von Pflanzenöl-BHKW werden aufgezeigt. Auch werden hier die Umweltaspekte berücksichtigt. Weiterhin wird in Kapitel 3 der Brennstoff Rapsöl in seinen Stoffeigenschaften, dessen Herstellung und kurze Geschichte näher vorgestellt. In dem darauf folgenden Kapitel 4 werden alle rechtlichen und steuerlichen Rahmenbedingungen vorgestellt und klar definiert, welche unbedingt einzuhalten sind. Nach der Dimensionierung der Anlage durch Verbrauchsdaten im Kapitel 5 werden weiterhin in diesem Kapitel die angefragten Angebote von verschiedenen BHKW-Herstellern zusammengetragen. Das Kapitel 6 beinhaltet die Wirtschaftlichkeitsanalyse der BHKW. In diesem Kapitel werden die technischen sowie wirtschaftlichen Daten detailliert aufgewiesen und im Anschluss die statischen und dynamischen Investitionsrechenverfahren erläutert und ebenfalls werden die Ergebnisse der Anwendung präsentiert. Um auf eine Gesamtbetrachtung bei veränderten Rahmenbedingungen zu gelangen, werden in dem Kapitel 7 Alternativbetrachtungen durchgeführt, die mit dem Höhepunkt des best und worst case abgeschlossen werden. Des Weiteren erfolgen in Kapitel 8 die Ergebnisauswertung der Alternativbetrachtungen und deren kritische Würdigung. Das abschließende Kapitel 9 rundet, durch eine Zusammenfassung der gewonnenen Erkenntnisse und einen Ausblick, die vorliegende Arbeit ab.
In diesem Zusammenhang wird auf den Anhang verwiesen, indem textbegleitende Abbildungen, Informationen, Form- und Antragsblätter, Angebote der BHKW-Anlagen, sowie Angebote zur Rapsöllieferungen, Tankanlagen und ebenso die betrachtenden Wirtschaftlichkeitsberechnungen vorzufinden sind.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemaufriss und Zielsetzung
1.2 Vorgehen und Aufbau der Arbeit
1.3 Thematische Abgrenzung
2 Einblick in die Technik der BHKW
2.1 Von der Kraft-Wärme-Kopplung zum BHKW
2.1.1 Betriebsweisen von Dampfkraftwerken
2.1.2 Gasturbinen mit Abhitzenutzung
2.1.3 GuD-Anlagen
2.1.4 Innovative Prozesse
2.2 Grundlagen der BHKW-Technik
2.2.1 Begriffsdefinition
2.2.2 Anlagenkomponenten
2.2.3 Brennstoffe
2.2.4 Betriebsarten
2.3 Pflanzenöl-BHKW
2.3.1 Pflanzenöltaugliche Motoren
2.3.2 Abgasemissionen
2.4 Umweltaspekte
2.5 Einsatzgebiete
3 Brennstoff: Rapsöl
3.1 Stoffeigenschaften und Qualitätssicherung
3.2 Entwicklung des Rapsöls bis heute
3.3 Rapsölgewinnung
4 Rechtliche und steuerliche Rahmenbedingungen für BHKW
4.1 Genehmigungsrechtliche Grundlagen
4.1.1 Baurechtliche Genehmigung
4.1.2 Immissionsschutzrechtliche Genehmigung
4.1.3 Genehmigung nach dem KWK-Gesetz
4.1.4 Anmeldung beim örtlichen Stromversorgungsunternehmen
4.2 Emissionsbegrenzungen
4.2.1 Schadstoffemissionen
4.2.2 Lärm- und Erschütterungsschutz
4.3 Steuerrechtliche Grundlagen
4.3.1 Mineralölsteuer (MinöStG)
4.3.2 Stromsteuer (StromStG)
4.3.3 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKModG)
4.3.4 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
4.3.5 Energiesteuergesetz (EnergieStG)
5 Auslegung des BHKW
5.1 Anlagendimensionierung
5.2 Dimensionierung der Brennstoffmengen
5.3 Angebote
6 Wirtschaftlichkeitsanalyse der BHKW
6.1 Aufbau und Vorgehensweise der Wirtschaftlichkeits-berechnung
6.2 Technische Daten
6.2.1 Leistungsdaten der BHKW-Module
6.2.2 Betriebsdaten der BHKW-Module
6.3 Wirtschaftliche Daten
6.3.1 Investitionskosten
6.3.2 Betriebskosten
6.4 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
6.4.1 Statische Investitionsrechenverfahren
6.4.2 Dynamische Investitionsrechenverfahren
6.5 Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
7 Alternativbetrachtungen
7.1 Wirtschaftlichkeitsberechnung mit niedrigem Rapsölpreis
7.2 Wirtschaftlichkeitsberechnung mit höherem Rapsölpreis
7.3 Vergleich von best und worst case
8 Ergebnisauswertung der Alternativen und kritische Würdigung
9 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit hat zum Ziel, die Dimensionierung eines Blockheizkraftwerks (BHKW) im Rapsöl-Betrieb für die Stift Tilbeck GmbH sowie die Beurteilung dessen Wirtschaftlichkeit unter Berücksichtigung aktueller gesetzlicher Rahmenbedingungen, insbesondere des neuen Energiesteuergesetzes, zu analysieren und zu bewerten.
- Dimensionierung und Auslegung von Pflanzenöl-BHKW
- Analyse der rechtlichen und steuerlichen Rahmenbedingungen für BHKW
- Detaillierte Wirtschaftlichkeitsanalyse und Investitionsrechnung
- Untersuchung von Szenarien (Best/Worst-Case) und Sensitivitätsanalysen bei variierenden Energiepreisen
- Kritische Würdigung der Einsatzmöglichkeiten von Rapsöl-BHKW
Auszug aus dem Buch
2.1 Von der Kraft-Wärme-Kopplung zum BHKW
Die klassische Art der Stromerzeugung ist die über den Dampfkraftprozess. Noch heute kommen in Deutschland 90% der Stromerzeugung aus großen Wärmekraftwerken, die den Dampfkraftprozess nutzen. Das Ziel bei dem Prozess ist, die Energie der Brennstoffe zu Elektrizität umzuwandeln. Der Dampfkraftprozess bedient sich an Dampfturbinen und erzeugt Energie auf vorwiegend fossiler Brennstoffbasis.
Dampfturbinenanlagen stellen im industriellen Bereich die meist eingesetzte Komponente der Kraft-Wärme-Kopplung dar. Die typischen und auch häufigsten Einsatzgebiete für industrielle Dampfturbinenanlagen sind in der Papier- und Zellstoffindustrie, sowie in der chemischen Industrie. Laut IER-Kraftwerks-Bestands-Datenbank (Basis Jahr 2000) waren 283 Dampfturbinen in Deutschland in der Industrie im Einsatz; davon waren 189 Gegendruckdampfturbinen und 94 Entnahmekondensationsturbinen. Zusammen leisteten diese Dampfturbinen eine Leistung von 8.313 MWel, wohingegen im industriellen Sektor Gasturbinen und Verbrennungsmotoren eine Leistung von 3.396 MWel lieferten. Die Dampfturbinen mit Abwärmenutzung stellen somit einen wichtigen Grundbestandteil der Kraft-Wärme-Kopplung dar.
Der Dampfturbinenprozess ist ein Kreisprozess. Wird der Dampfkraftprozess ausschließlich zur Stromerzeugung genutzt, d.h. seine abzugebende Wärme über einen Kondensator an die Umgebung abgegeben, so wird von einem Kondensationskraftwerk gesprochen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik der fossilen Energieversorgung ein und stellt die Zielsetzung der Arbeit, ein BHKW im Rapsöl-Betrieb für die Stift Tilbeck GmbH zu dimensionieren und dessen Wirtschaftlichkeit zu bewerten, vor.
2 Einblick in die Technik der BHKW: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Kraft-Wärme-Kopplung, die verschiedenen BHKW-Technologien wie Motoren, Gasturbinen und Brennstoffzellen sowie deren Komponenten und Betriebsarten.
3 Brennstoff: Rapsöl: Hier werden die Stoffeigenschaften von Rapsöl, die Anforderungen an die Kraftstoffqualität sowie die Rapsölgewinnung und historische Entwicklung betrachtet.
4 Rechtliche und steuerliche Rahmenbedingungen für BHKW: Dieses Kapitel erläutert die für den Betrieb eines BHKW notwendigen Genehmigungsverfahren, Emissionsgrenzwerte sowie die relevanten steuerlichen Rahmenbedingungen inklusive des Energiesteuergesetzes.
5 Auslegung des BHKW: Hier werden die methodische Herangehensweise bei der Anlagendimensionierung mittels Verbrauchsdaten und die Zusammenstellung der eingeholten BHKW-Angebote dargestellt.
6 Wirtschaftlichkeitsanalyse der BHKW: Dieses Kapitel beschreibt den Aufbau der Wirtschaftlichkeitsrechnung, die technischen sowie wirtschaftlichen Daten der Anlagen und erläutert die angewandten statischen und dynamischen Investitionsrechenverfahren.
7 Alternativbetrachtungen: Hier werden Sensitivitätsanalysen durchgeführt, indem Einflussgrößen wie Rapsölpreise, Vergütungssätze und Wartungsvarianten variiert werden, um die Wirtschaftlichkeit in verschiedenen Szenarien zu prüfen.
8 Ergebnisauswertung der Alternativen und kritische Würdigung: Dieses Kapitel fasst die Ergebnisse der verschiedenen Analysen zusammen und bewertet die Eignung der untersuchten BHKW-Anlagen unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen.
9 Zusammenfassung und Ausblick: Der abschließende Teil fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung und Wettbewerbsfähigkeit von Rapsöl-BHKW.
Schlüsselwörter
Blockheizkraftwerk, Kraft-Wärme-Kopplung, Rapsöl, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Anlagendimensionierung, Energieeffizienz, Erneuerbare Energien, Energiesteuergesetz, KWK-Gesetz, Investitionsrechnung, Pflanzenöl, Emissionsbegrenzung, Jahresdauerlinie, Vollwartung, Stromerzeugung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht die technische Auslegung und die wirtschaftliche Rentabilität von mit Rapsöl betriebenen Blockheizkraftwerken (BHKW) am Beispiel der Stift Tilbeck GmbH.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zu den Kernpunkten zählen die BHKW-Technik, die Nutzung von Rapsöl als regenerativer Brennstoff, die geltenden rechtlichen und steuerlichen Rahmenbedingungen in Deutschland sowie die detaillierte wirtschaftliche Bewertung verschiedener Anlagenkonfigurationen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Dimensionierung eines Rapsöl-BHKW für einen spezifischen Kunden und die Analyse, ob der Betrieb unter den aktuellen Rahmenbedingungen, insbesondere dem Energiesteuergesetz, wirtschaftlich sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zur Anwendung?
Die Arbeit nutzt praxisnahe Verbrauchsdaten und führt eine umfassende Wirtschaftlichkeitsanalyse durch, wobei sowohl statische als auch dynamische Investitionsrechenverfahren zum Einsatz kommen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil deckt die technische Funktionsweise von BHKW, die Anforderungen an den Brennstoff Rapsöl, rechtliche Genehmigungsverfahren, die Dimensionierung mittels Jahresdauerlinien sowie die detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse inklusive verschiedener Wartungsszenarien ab.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit fokussiert sich auf Begriffe wie Blockheizkraftwerk, Kraft-Wärme-Kopplung, Rapsölkraftstoff, Wirtschaftlichkeitsberechnung und die gesetzlichen Grundlagen wie das KWK-Gesetz oder das EEG.
Wie wirkt sich das Energiesteuergesetz auf die Wirtschaftlichkeit aus?
Das Energiesteuergesetz führt neue steuerliche Rahmenbedingungen ein, deren Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit von Pflanzenöl-BHKW detailliert in den Kapiteln 4 und 7 sowie den entsprechenden Kostenanalysen untersucht werden.
Was unterscheidet das "Best Case" vom "Worst Case" Szenario?
Das "Best Case"-Szenario kalkuliert mit optimalen Rahmenbedingungen wie Eigenwartung und hoher Einspeisevergütung, während das "Worst Case"-Szenario von ungünstigen Faktoren wie Vollwartungskosten, Wegfall der Vergütung und höheren Brennstoffpreisen ausgeht.
- Quote paper
- Dipl.-Wi.-Ing. Nezihe Erul (Author), 2006, Das neue Energiesteuergesetz. Anlagendimensionierung und Wirtschaftlichkeitsanalyse eines BHKW im Rapsöl-Betrieb., Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/70770
