1 Einführung Systemübersicht und Vorteile der KWK Anlagenübersicht Energetische und ökologische Vorteile der KWK...

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1 1 Einführung Systemübersicht und Vorteile der KWK Anlagenübersicht Energetische und ökologische Vorteile der KWK Methodisches Vorgehen bei der Vorbereitung von Systementscheidungen Darstellung der Rahmenbedingungen Zusammenstellung der technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für Auswahl und Berechnung der Varianten Ermittlung und Analyse der Bedarfswerte Darstellung und Analyse der vorhandenen Energieversorgungsanlagen Auswahl und Dimensionierung von Energieversorgungsvarianten Berechnung der ökonomischen Eckdaten und Variantengegenüberstellung Ökologische Systemanalyse und Variantengegenüberstellung Zusammenfassende Bewertung und Systemempfehlung Anlagenauswahl und Dimensionierung Auswahl der einsetzbaren KWK-Anlagen Festlegung der Betriebsart Leistungsauslegung der Gesamtanlage Auswahl und Dimensionierung der peripheren Hilfseinrichtungen und Anlagen für jede Variante Erstellen der Aufstellungskonzepte Festlegung der Mengengerüste und Ermittlung der Investitionen und der dazugehörigen Kapitalkosten Ermittlung der Bedarfswerte Ermittlung der Kosten...38

2 X Inhalt 4.9 Ökonomische und ökologische Variantengegenüberstellung Optimierung der Auslegungsdaten Technische Grundlagen KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotoren Aufbau und Integration in die Wärmeversorgung Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang Motorbauarten/Aggregatetechnik Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung Leistungsdaten Jahresarbeit Investitionen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand Personalaufwand Konzeption von Klein-BHKW-Anlagen KWK-Anlagen mit Gasturbinen Gesamt-Anlagenprozess Einfacher, offener Gasturbinenprozess mit Abhitzekessel Gas- und Dampfturbinenprozess Gasturbine mit Dampfeinspritzung (Cheng-Prozess) Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlage Gasturbinenbauarten Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung Leistungswerte Jahresarbeit Investitionen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand Personalbedarf KWK-Anlagen mit Dampfturbinen Gesamtanlagenprozess Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang Dampfturbinentechnik Dampfkesselanlagen für Dampfturbinen-HKW Bauarten und technische Rahmenbedingungen für die Konzeptionierung von Heizkraftwerken mit Dampfturbinen Emissionen/Verbrennungsrückstände Emissionen Verbrennungsrückstände Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung...165

3 X I Leistungswerte Jahresarbeit Investitionen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand Personalaufwand Sonstige KWK-Anlagen Direktantrieb von Arbeitsmaschinen durch Verbrennungskraftmaschinen oder Dampfturbinen KWK-Anlagen auf Basis von Dampfmotoren Verbrennungsmotorwärmepumpen Absorptionskälteanlagen Adsorptionskälteanlagen ORC-Anlagen und ihre Anwendung in der Geothermie ORC-Anlagen zur Nutzung von Abwärme Stirling-Motoren Brennstoffzellen-Heizkraftwerke KWK-Anlagen in virtuellen Kraftwerken Biomasse- und Bioreststoffe-Vergasungsanlagen Vergasungsanlagen für holzartige Biomasse Biogasanlagen Verölungsanlagen Investitionsrechnungen Betriebswirtschaftliche Grundlagen Allgemeines Statische Verfahren Kostenvergleichsrechnung Gewinnvergleichsrechnung Rentabilitätsvergleichsrechnung Amortisationsrechnung MAPI-Methode Anmerkungen zu den statischen Verfahren der Investitionsrechnung Dynamische Verfahren Kapitalwertmethode Interne Zinsfuß-Methode Annuitätenmethode Anmerkungen zu den dynamischen Verfahren der Investitionsrechnung Beispiel für die Anwendung der Investitionsrechnung in der Praxis...274

4 X II Inhalt 7 Wirtschaftlichkeitsberechnung und Rahmenbedingungen Kostenansätze und Rahmenbedingungen Berechnung der Leistungs- und Arbeitswerte Zusammenstellung der Investitionen und der Kapitalkosten Zusammenstellung der betriebsgebundenen Kosten Jahreskostenberechnung und Variantengegenüberstellung Sensitivitätsanalyse Ökologische Systemanalyse Schadstoffbilanz Ökologische Bewertung der Systeme Emissionsbewertung Immissionsbewertung Die Kraft-Wärme-Kopplung im Emissionshandel Das Prinzip des Emissionshandels Beispiel für den Emissionshandel (Abb ): Gesetzliche Rahmenbedingungen des Emissionshandels Die Bedeutung der KWK für die CO 2 Emissionen des deutschen Kraftwerksparks Klimaschutz als übergeordnetes Ziel; gesetzliche Festlegungen Beispiele ausgeführter KWK-Anlagen Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft-Kopplung Anlagenbeschreibung Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft- Kopplung Energiebereitstellung Energieverteilung Struktur Energieverwendung Betriebspunkte der Anlage Betriebspunktbestimmung Dampferzeuger Betriebspunktbestimmung der Turbinen Schichtenmodell zur Anlagenbetrachtung Bewertung der Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft- Kopplung Standardisierte BHKW-Wirtschaftlichkeitsberechnung Biomasse-Heizkraftwerk, Realisierungsergebnisse Nachrüstung eines bestehenden Dampfturbinen- Heizkraftwerks Aufgabenstellung Ergebnis der Bestandsaufnahme...368

5 XIII Auswahl und Dimensionierung technisch sinnvoller Varianten Variante 9.4-I: Nachrüstung einer Gasturbinenanlage Variante 9.4-II: Nachrüstung eines Heißwasserkessels Ökonomische und ökologische Gegenüberstellung der ausgewählten Varianten Wärmeauskopplung aus großen GuD-Anlagen Energieversorgung mit einer Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungsanlage Strom- und Wärmeerzeugung mit holzartiger Biomasse gemäß EEG Variante 1: Biomasse-HKW mit Dampfturbine Variante 2: Biomasse-HKW mit ORC-Turbine Variante 3: Holzvergasungsanlage mit BHKW Literatur Stichwortverzeichnis Abbildungs- und Tabellenverzeichnis...447