Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsanalyse zur Nahwärmeversorgung in Dotternhausen

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1 Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsanalyse zur Nahwärmeversorgung in Dotternhausen Dipl.-Ing. Helmut Böhnisch Bürgerversammlung Festhalle Dotternhausen,

2 Wesentliche Fragestellungen Wieviel Wärme kann das Holzheizkraftwerk von juwi jährlich liefern? Welche Höchstleistung kann bereitgestellt werden? Wie verteilt sich die zur Verfügung gestellte Wärme übers Jahr? Welche technischen Anlagen werden zur Wärmeübergabe benötigt? Wie hoch ist der Wärmebedarf im Versorgungsgebiet (öffentliche Gebäude und Privathäuser) und wieviel Nahwärme wird tatsächlich abgenommen? Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 1

3 Welche Gebäude sind Bestandteil der Analyse? Anzahl der Gebäude 144 Anzahl der Wohngebäude 134 Einwohner pro WE (Annahme) 2,50 Einwohnerzahl 410 Berechnete Wohnfläche [m 2 ] Wohnfläche pro Einwohner [m 2 /cap] 56,8 Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 2

4 Verteilung der Wohngebäude auf Baualtersklassen Summe Wohngebäude Versorgungsgebiet: Anzahl Wohngebäude A B C D E F G H I Baualtersklassen Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 3

5 Wohnflächen der Wohngebäude und Nutzwärmebedarf Äquivalente Ölmenge [l] Raumwärmebedarf Wohngebäude Bestand kw h/a Warmwasserbedarf W ohngebäude kw h/a Gesamtwärmebedarf Nichtwohngebäude kw h/a Summe kwh/a Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 4

6 Wärmebedarfsszenarien Entwicklung der Anschlussgrade 90 Anschlussgrad Wohngebäude [%] Wohngebäude Wohngebäude Jahre Schnelle Entwicklung Langsame Entwicklung Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 5

7 Wärmebedarfsszenarien Entwicklung der Wärmenachfrage Gelieferte Wärmemenge [MWh] Jahre Schnelle Entwicklung o. WD Schnelle Entwicklung m. WD Langsame Entwicklung o. WD Langsame Entwicklung m. WD Gesamtes Vers.-Gebiet o. WD Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 6

8 Trassenverlauf des Nahwärmenetzes Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 7

9 Rohrquerschnitte Hauptleitungen Hauptleitungen Wärmenetz Dotternhausen Gesamte Trassenlänge Hauptleitungen: m Trassenlänge [m] DN 20 DN 25 DN 32 DN 40 DN 50 DN 65 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150 Nennweiten Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 8

10 Mittlere Trassenlängen pro Gebäude im Vergleich 40,0 36,0 Spezifische Trassenlängen [m/geb.] 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 26,6 30,8 31,8 39,5 25,1 0,0 660 EW 740 EW 590 EW 800 EW Dott EW Mittlere Länge Hauptleitungen Mittlere Hausanschlusslänge Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 9

11 Netzverluste bei verschiedener Bedarfsentwicklung Anschlussgrad Berechnete Netzverluste [MWh/a] Gelieferte Wärme o. WD [MWh/a] Relative Netzverluste [%] Gelieferte Wärme mit WD [MWh/a] Relative Netzverluste [%] AG ,0% AG ,6% ,3% AG ,3% ,3% Förderkriterien werden mit diesen Verlustwerten erfüllt! Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 10

12 Daten zum ORC-Heizkraftwerk von juwi ORC-Heizkraftwerk Feuerungswärmeleistung Holzkessel kw Elektrische Leistung Generator kw Auskoppelbare Wärmeleistung ORC-Prozess kw Projektierte Volllaststunden h/a Jährliche Wärmeerzeugung MWh/a Jährliche Stromerzeugung MWh/a Pelletierwerk Maximale Leistungsaufnahme Bandtrockner kw Angestrebte Jahresproduktion Pellets t/a Angestrebte Jahresproduktion Holzbriketts t/a Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 11

13 Prinzipielles Funktionsschema ORC-HKW juwi Zusatz-HZ Eigenbetrieb Strom HHS ~ NT HHS WT Öltank Anschluss Wärmenetz Dauerleistung für Nahwärme kw 400 Maximale Leistung W ärmetauscher kw Volumen Pufferspeicher m Leistung Holzkessel Zusatzheizzentrale kw 300 Leistung Spitzenlastkessel Zusatzheizzentrale kw Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 12

14 Deckungsgrad des ORC-HKW bei 400 kw Dauerleistung (GV) Monatsbilanz Wärme, AG 82_WD25, ORC 400 kw th 600 Bedarf / Erzeugung [MWh/Monat] Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Bedarf [MWh] ORC 400 [MWh] Jahr 1 Jahr 20 AG WD 0 AG WD 25 AG WD 0 AG WD 25 MW h/a % 80,1% 80,1% 71,5% 71,5% MW h/a % 71,5% 82,2% 61,5% 72,1% Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 13

15 Varianten für die Wärmelieferung aus dem ORC-Heizkraftwerk 1. Grundvariante: Maximale Leistung ganzjährig 400 kw th 2. Erweiterte Grundvariante: ORC-HKW deckt den Wärmebedarf von April bis Oktober zu 100 % 3. Erhöhte Wärmelieferung: Während des Winters kann das ORC-HKW zusätzlich an 30 Tagen den Pufferspeicher mit durchschnittlich 10 MWh beladen (jeweils 2 Stunden 5 MW th ) 4. Vollständige Bedarfsdeckung während der Einfahrphase des Pelletierwerks (Dauer 2 Jahre). Danach wie Variante 3. Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 14

16 Investitionskosten Anfangsinvestition T T Planung /NK Bauwerke Investitionskosten [T ] Hausanschlüsse+HÜS Hauptleitungen Technik Heizzentrale Holzkessel+E-Filter Jahr 1: AG45 Jahr 1: AG60 Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 15

17 Übersicht über die eingesetzten Fördermittel Holzheizwerk AG 45 % AG 60 % Wärmenetz (KWKG) Holzkessel (MAP) Pufferspeicher (MAP) Bioenergidörfer BW Summe Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 16

18 Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsrechnung Zinssatz Fremdkapital 3,50% Laufzeit Fremdkapital 20 a Kalkulationszinsfuß Kapitalwertrechnung 5% Periodendauer Kapitalwertrechnung 20 a Höhe Eigenkapital absolut Kosten Wartung u. Instandhaltung VDI 2067 Holzkessel u. Peripherie 2,5% Öl-Spitzenlastkessel 1,5% Technik Heizzentrale 2,0% Nahwärmenetz 0,8% Gebäude / Bauliche Anlagen 1,0% Preissteigerung Wartungs- und Instandhaltungskosten Preissteigerung Personal- und Verwaltungskosten Wärmekosten ORC-HKW juwi Kosten Heizöl für Heizzentrale (netto) Kosten Hackschnitzel aus Waldrestholz (netto) (Grundlage: 19 /srm; 700 kwh/srm) Kosten Betriebsstrom (netto) Preissteigerung Betriebsstrom 1 % p.a. 1 % p.a. 3,0 ct/kwh 0,73 /l 2,7 ct/kwh 0,15 ct/kwh 1 % p.a. Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 17

19 Wärmekosten bei erhöhter Wärmelieferung (ewl) Dotternhausen; ORC-eWL; dhh-0; EK konst. 140 Wärmekosten, netto [ /MWh] ,1 129,5 110,8 115,7 0 AG AG keine Dämmung zunehmende Dämmung Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 18

20 Vergleich der Wärmekosten in den vier Liefervarianten des ORC-HKW Dotternhausen; Variation ORC-Wärme; AG 60-82_WD25; dhh-0; EK konst. 140 Speicher: 100 m 3 WT: 400 kw Wärmekosten, netto [ /MWh] ,8 115,7 115,8 112,3 0 egv ewl PW-E+eWL GV Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 19

21 Endenergieeinsatz im Versorgungsgebiet heute Wohngebäude Heizöl [kwh/a] Flüssiggas [kwh/a] Heizstrom [kwh/a] Scheitholz [kwh/a] Summen [kwh/a] Endenergie Umfrage Anteile Energieträger Umfrage 71,3% 0,6% 1,1% 27,0% Anzahl Wohngebäude gesamt 134 Simulierte Nutzwärme gesamt Hochrechnung Endenergie Verteilung Endenergie WG Öffentliche Gebäude Daten von Gemeinde Summe Versorgungsgeb Anteile Versorgungsgeb. 75,9% 1,5% 0,8% 21,7% Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 20

22 Wärmekosten bei dezentraler Holznutzung wie heute Dotternhausen; AG 60-82; ORC-eWL; EK konst. 140 Wärmekosten, netto [ /MWh] ,8 115,7 130,0 0 keine Dämmung keine Holznutzung zunehmende Dämmung Holznutzung heute Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 21

23 Referenzwohnhaus für den Wärmevollkostenvergleich Wohnfläche Referenzhaus m Brennstoffbedarf Öl-Zentral heute Liter Endenergiebedarf EFH heute kwh/a Nutzwärmebedarf EFH heue kwh/a Energiekennzahl heute (Endenergie) kwh/m 2 *a 178,2 Energiekennzahl heute (Nutzwärmebedarf) kwh/m 2 *a 146,1 Nutzwärmebedarf EFH gedämmt kwh/a Endenergiebedarf EFH gedämmt kwh/a Bedarfsdeckung Solaranlage kwh/a Brennstoffbedarf Öl-Zentral gedämmt Liter Grundpreis Nahwärme (EFH, RH, KMH) 240 Anschlusskosten Nahwärme Investitionskosten Öl-Zentralheizung Investitionskosten Solarthermie 6 m Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 22

24 Vergleich Wärmevollkosten NW Öl-ZH; Erstanschließer Beide AG-Varianten; WD 25; ORC-eWL; dhh-0; EK konst Ölheizung im Einzelgebäude WG heutiger Dämmstandard Wärmevollkosten, netto [ /a] ,60 /l 0,74 /l 0,80 /l 1,00 /l AG AG Kapitalkosten Solar Kapitalkosten Öl Betriebskosten Öl Brennstoffkosten Öl Grundpreis NW Energiekosten NW Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 23

25 Vergleich Wärmevollkosten NW Öl-ZH; Kaminöfen wie heute AG 60-82_WD 25; ORC-eWL; dhh-h; EK konst Ölheizung im Einzelgebäude WG heutiger Dämmstandard Wärmevollkosten, netto [ /a] ,60 /l 0,74 /l 0,80 /l 1,00 /l AG AG Kapitalkosten Solar Kapitalkosten Öl Betriebskosten Öl Brennstoffkosten Öl Anschlusskosten NW Grundpreis NW Energiekosten NW Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 24

26 Empfehlungen Geplante Nahwärmeversorgung weist im Vergleich zu anderen Studien höhere Wärmekosten aus. Gründe dafür sind: Hohe spezifische Leitungslängen pro Gebäude Noch nicht optimierte Wärmeübergabe zwischen ORC-HKW und Netz Trotzdem zeigt der Vollkostenvergleich, dass die Nahwärme konkurrenzfähig ist und deshalb realisiert werden sollte Wichtig ist es, hohe Anschlussgrade zu erreichen Dezentrale Holzheizungen haben signifikanten Einfluss auf die Kosten der Nahwärme vorteilhaft, wenn Holzeinsatz reduziert wird Die Schnittstelle für die Wärmeübergabe aus dem ORC-HKW muss planerisch noch optimiert werden Untersuchen, ob mit juwi eine bessere Betriebsweise gefunden werden kann. Möglicherweise kann zusätzlicher Holzkessel dann entfallen. Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 25

27 Anhang Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 26

28 Basisdaten zum Nahwärmenetz Gelieferte Jahresarbeit (AG 100 %) MWh/a Anzahl Anschlüsse Wohngeb. (AG 100 %) 134 Anzahl Anschlüsse Wohngeb. + NWG 144 Trassenlänge Hauptleitungen m Mittlere Hausanschlusslänge (Wohngeb.) m 16,5 Trassenlänge Hausanschlüsse (AG 100 %) m Gesamte Trassenlänge (AG 100 %) m Trassenlänge pro Gebäude m 39,5 Wärmedichte (AG 100 %) kwh/m 762 Hauptvorlauftemperatur (Mittelwert) C 85 Hauptrücklauftemperatur (Mittelwert) C 55 Größter Normdurchmesser DN 150 Kleinster Normdurchmesser DN 20 Netzverluste (Doppelrohr verstärkt, AG 100 %) MWh/a 717 relative Netzverluste (einspeisebezogen) % 14,2% relative Netzverluste (abgabebezogen) % 16,6% Pumpstrombedarf (ca.) MWh/a 60 Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 27

29 Wärmedichte bei verschiedener Bedarfsentwicklung Ohne Wärmedämmung Mit Wärmedämmung Gelieferte Jahresarbeit (AG 45 %) MW h/a Gelieferte Jahresarbeit (AG 60 %) MW h/a Gelieferte Jahresarbeit (AG 60 %) MW h/a Gelieferte Jahresarbeit (AG 82 %) MW h/a Gesamte Trassenlänge (AG 45 %) m Gesamte Trassenlänge (AG 60 %) m Gesamte Trassenlänge (AG 82 %) m Wärmedichte (AG 45 %) kwh/m 535 Wärmedichte (AG 60 %) kwh/m Wärmedichte (AG 60 %) kwh/m 606 Wärmedichte (AG 82 %) kwh/m Rohrquerschnitte mit größerer Dimensionierung! Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 28

30 Alternative Trassenführung der Hauptleitungen Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 29

31 Sensititviätsrechnung Dotternhausen; AG 60-82_WD25; ORC_PW-E_eWL; dhh-0; EK konst. 1,00 0,80 0,60 Kapitalwert [Mio. ] 0,40 0,20 0,00-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% -0,20-0,40-0,60-0,80-1,00 Prozentuale Änderung Investitionskosten Wartungskosten Heizöl Holz ORC-Wärme Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 30

32 Wärmekosten bei steigenden Energiepreisen Dotternhausen; AG 60-82_WD25; ORC-eWL; dhh-0; EK steigend 160 Anstieg: 3,5 % p.a. Anstieg: 5,0 % p.a. 140 Wärmekosten, netto [ /MWh] ,7 119,7 144,6 115,7 116,9 116,9 0 Holz, ORC-Wärme Heizöl EK konstant Jahr 1 EK steigend Jahr 1 EK steigend Jahr 20 Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 31

33 Vergleich Wärmevollkosten NW Öl-ZH; steigende Energiekosten AG ; WD 25; ORC-HKW; dhh-0; EK steigend Wärmevollkosten, netto [ /a] Ölheizung im Einzelgebäude WG heutiger Dämmstandard ,50 /l 0,60 /l 0,80 /l 1,50 /l NW Jahr 1 NW J 20 Kapitalkosten Solar Kapitalkosten Öl Betriebskosten Öl Brennstoffkosten Öl Grundpreis NW Energiekosten NW Wirtschaftlichkeitsanalyse Nahwärme Dotternhausen 32