Variantenvergleich, Vollkostenbetrachtung (VDI 2067) jeweils mit:

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1 Modul II: KWK Programm Mini -Plan Dipl. Ing. (FH) Peter Pioch Weiterbildungszentrum für innovative Energietechnologien der Handwerkskammer Ulm (WBZU) Wirtschaftlichkeit Variantenvergleich, Vollkostenbetrachtung (VDI 267) jeweils mit: kapitalgebundene Kosten verbrauchsgebundene Kosten betriebsgebundene Kosten sonstige Kosten Erlöse 2 1

2 Methodik Wirtschaftlichkeit Finanzmathematische Ansätze für Aussagen: Amortisationszeit Barwertvergleich Annuität / monatliche Rate DCF (Discounted Cash flow) Dabei berücksichtigen: Laufzeiten, Zinssätze, Restwerte! 3 Methodik Kapitalwiedergewinnungsfaktor, Annuitätenfaktor KWF, a K g g g g n Zeit 4 2

3 Software Die Wirtschaftlichkeitsberechnung für Blockheizkraftwerken ist sehr komplex Deshalb wurde die Software -Plan entwickelt In einen Forschungsinstitut Im Auftrag des Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg Später wurde Mini-Plan entwickelt Ebenfalls im Auftrag des Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 5 Hauptseite Programm Plan 6 3

4 Randbedingungen für die Wirtschaftlichkeit von Wärmebedarf der versorgten Objekte Strombedarf der versorgten Objekte Investitions-, Brennstoff- und Betriebskosten eines Heizungssystems Investitions-, Brennstoff- und Betriebskosten des -Systems Stromtarife für die versorgten Objekte Stromerlöse durch den eingespeisten Strom vermiedene Kosten durch die Eigennutzung des erzeugten Stromes technische Daten der -Module Betreiberform des -Systems 7 Betrachtung des Objektes Bauart Baualter Wohnfläche Anzahl der Wohnungen Anzahl der Bewohner Brennstoffart Brennstoffverbrauch Stromverbrauch Art der Nutzung vorhandene Heizung 8 4

5 Gebäudedatenbank Mehr als 2 Gebäude wurden analysiert Mehrere Wärmekataster für Gemeinden und Städte wurden erstellt Mehrere Diplomarbeiten verglichen unsere Ergebnisse mit realen Verbrauchswerte 9 Vorteile der Wärmebedarfsberechnung sehr gute Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Verbrauch umfangreiche Gebäudedatenbank Berechnung des stündlichen Wärmebedarfs über das ganze Jahr 1 5

6 Wärmebedarfsganglinie Ergebnis stündllicher Wärmebedarf für ein Jahr 12 1 Wärmebedarf [kwh] Jahresdauerlinie Projekt: Beisp_1 maximale Wärmelast: 164 kw Wärmelast [ in % der max. Wärmelast ] des Jahres 12 6

7 Bei Verwaltungsgebäuden kein Brauchwasserbedarf 13 Hoher Brauchwasserbedarf im Hotel führt zu langen Laufzeiten 14 7

8 Auslegung von Möglichst gleichzeitiger Bedarf an Wärme und Strom möglichst viele Vollbenutzungsstunden Bei gleicher maximaler Leistung deutlich unterschiedliche Laufzeiten 15 -Betriebsführung wärmegeführt Wärmebedarf Spitzenkessel Speicher Output Speicher Input wärmegeführt ohne Stromeinspeisung Wärmebedarf Spitzenkessel Speicher Output Wärmeerzeugung Stromerzeugung Schaltgrenze Strombedarf Die Betriebsführung basiert auf stündlichen Werten Anpassungen an Änderungen sind möglich, z.b. Brennstoffzellen- oder veränderte Einspeisevergütung Netzstützung durch dezentrale Erzeugung (Beteiligung des ZSW am Projekt Edison) Schaltgrenze stromgeführt Wärmebedarf Speicher Output Wärmeerzeugung Spitzenkessel Stromerzeugung Speicher Input Strombedarf Schaltgrenze 16 8

9 Tage Tage Tage Mini-Plan Projektverwaltung Wärmebedarfsberechnung Simulation Bericht drucken Vermiedene Strombezugskosten berechnen Datenbank Gebäude Datenbank Klima Datenbank Stromeinspeiseerlöse berechnen Strombedarfsberechnung Spitzenkessel Simulation Datenbank Strompreisregelungen Datenbank Stromverbräuche Vergleichsheizung Simulation Kosten berechnen Datenbank Heizkessel Kosten und Erlöse vergleichen 17 Gebäudewärmebedarfsberechnung Klimadaten für 14 Klimaregionen dynamisches ein Zonen Hüllflächenmodell tägliche mittlere Ausenlufttemperatur Temper atu [ C] Tageswerte der horizontal global Strahlung Ergebnis stündllicher Wärmebedarf für ein Jahr 12 Strahlung [W/m²d] Wärmebedarf [kwh] Tageswerte der vertikalsüd global Strahlung S tr ahlung [W/m²d] Projekt: Beisp_1 maximale Wärmelast: 164 kw Gebäude-Datenbank mit über 2 Gebäude für 9 Baualtersklassen Wärmelast [ in % der max. Wärmelast ] des Jahres 18 9

10 Berechnungsmodell für die Gebäude dynamisches ein Zonen Hüllflächenmodell Um den Aufwand bei der Dateneingabe gegenüber einen exakten dynamischen Modell (z.b. DYNBIL oder SUNCODE) zu verringern, wurden einige Vereinfachungen getroffen: die Wärmekapazitäten der Einzelbauteile (Wände, Zwischendecken,...) werden in einer Gesamtkapazität des Gebäudes zusammengefasst, es wird mit konstanten k-werten der Bauteile gerechnet, das Gebäude wird durch eine Zone mittlerer Raumtemperatur beschrieben; ungeheizte Kellerbereiche werden darin nicht berücksichtigt. 19 dynamisches ein Zonen Hüllflächenmodell solare Gewinne P sol Lüftungsverluste P L Innere Wärmegewinne P Pers&Geräte Transmissionsverluste P Trans Wärmebrückenverluste P WB 2 1

11 1 Prozesswärmebedarf berechnen (Gewerbe) monatliche Verbrauchswerte stündlicher Gebäudewärmebedarf 1 Type A & 8 Ergebnis stündllicher Wärmebedarf für ein Jahr Monate Wärmebedarf [kwh] Werte stündlicher Wochenverlauf Prozeßwärmebedarf 2-Schicht Betrieb Wochenstunden Projekt: Beisp_1 maximale Wärmelast: 164 kw 12 Jahreswert Wärmelast [ in % der max. Wärmelast ] des Jahres Nur Gewerbe/Nichtwohngebäude erlauben die Eingabe von Prozesswärme 22 11

12 Strombedarfsberechnung monatliche Verbrauchswerte monatlische Stromverbrauchssummen 8 Stromverbrauch [MWh] stündllicher Strombedarf für ein Jahr Monat 45 4 stündlicher Wochenverlauf 876 Werte Strombedarf [kwh] stündlicher Strombedarf für eine Woche Strombedarf [kwh] Strom- und Wärmerzeugung wärmegeführt 12 stündllicher Wärmebedarf für ein Jahr Wärmebedarf Speicher Output Spitzenkessel Ergebnis stündllicher Wärmeerzeugung der -Module für ein Jahr Wärmebedarf [kwh] Speicher Input Schaltgrenze Wärmeerzeugung [kwh] Strombedarf [kwh] stündllicher Strombedarf für ein Jahr wärmegeführt ohne Stromeinspeisung W ärmebedarf S peicher Output Wärmeerzeugung Stromerzeugung Spitzenkessel Strombedarf Stromerzeugungf [kwh] Ergebnis stündllicher Stromerzeugung der -Module für ein Jahr Schaltgrenze Datenbank mit über 2 stromgeführt W ärmebedarf Spitzenkessel S peicher Output Wärmeerzeugung Stromerzeugung S peicher Input Strombedarf Schaltgrenze Wärmelast [ in % der max. Wärmelast ] 2. Jahresdauerlinie mit -Laufzeiten Projekt: Beisp_1 maximale Wärmelast: 164 kw des Jahres 12

13 wärmegeführt Wärmebedarf Speicher Output Spitzenkessel Speicher Input Schaltgrenze Schalthysterese 25 Stromerlöse durch vermiedenen Strombezug Strombedarf [kwh] Stromerzeugungf [kwh] stündllicher Strombedarf für ein Jahr Ergebnis stündllicher Stromerzeugung der -Module für ein Jahr Datenbank Strompreisregelun g Strompreiseregelung 876 Werte stündllicher rest Strombedarf für ein Jahr ,12,1,8,6,4, Strombedarf [kwh] Bezugepreis [DM/kWh Winter Sommer 26 13

14 Stromerlöse - = Kosten für Strombezug ohne -Erzeugung Einspeisevergütung + + vermiedene Netzkosten Kosten für Strombezug mit -Erzeugung Bonus = Erlöse aus den vermiedenen Strombezugskosten + Erlöse aus der Stromeinspeisung 27 Kostenrechnung mit Hilfe der Annuitätenmethode Investition=x -> Annuität? a a a a a? Annuitätsfaktor: (1 + i) n * i (1 + i) n n Jahre 28 14

15 Wirtschaftlichkeitsberechnung Kapitalkosten Kapitalkosten Betriebskosten Brennstoffkosten Betriebskosten Brennstoffkosten -System Vergleichs Heizungssystem Kosten -System Mini-Plan Steinborn innovative Gebäude-Energieversorgung Kosten Wärme + Erlöse 29 Ergebnis 3 15

16 Aktuellste Version 31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie Fragen?

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