Untersuchung von Energiekonzepten für das geplante Neubaugebiet Bonn-Endenich im Auftrag der formart GmbH & Co. KG

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Carsten Stein
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1 Untersuchung vn Energieknzepten für das geplante Neubaugebiet Bnn-Endenich im Auftrag der frmart GmbH & C. KG

2 Inhalt Aufgabenstellung - Variantenübersicht Ermittlung der Bedarfe Betrachtete Varianten Wirtschaftlicher und öklgischer Vergleich der Varianten Fazit

3 Aufgabenstellung - Variantenübersicht Untersuchte Varianten Zentral Dezentral BHKW Erdgas (Bi-)Methan Bimassefeuerungsanlage Hlzpellets Hackschnitzel Wärmepumpe Gethermie Fernwärme Phtvltaikanlage Wärmepumpe Oberflächennahe Gethermie Erdwärmekörbe Luft/Wasser - WP Phtvltaikanlage Bewertungskriterien Öklgische Bewertung Öknmische Bewertung Primärenergiebedarf CO 2 -Emissin Wärmeerzeugungsksten Invest

Ermittlung der Bedarfe Lageplan des geplanten Whnquartiers Bebauung vn 13 Whnneubauten 1 Schuhmannshaus 2 5 6 3 13 4 7 8 12 9 10 Standrt: Bnn Endenich (Bnn-West) Unbebautes Grundstück, bis auf

4 Ermittlung der Bedarfe Lageplan des geplanten Whnquartiers Bebauung vn 13 Whnneubauten 1 Schuhmannshaus Standrt: Bnn Endenich (Bnn-West) Unbebautes Grundstück, bis auf Schuhmannshaus (bleibt bestehen, wird bereits versrgt) Gesamte Bruttgeschssfläche vn m 2 ca. 200 Whneinheiten Nutzung als Senirenwhnungen, Mehrgeneratinenhaushalte, Einfamilienwhnungen, kleinteilige Whnungen 11

5 Ermittlung der Bedarfe Geplante Bebauung des Whnquartiers Gebäude Nr. Anzahl Geschsse Anzahl Whneinheiten Anzahl Bewhner Bruttgrundfläche [m 2 ] Gesamt- Bruttgrundfläche [m 2 ] Nutzfläche gemäß EnEV [m²] Whnfläche [m 2 ] Summe

6 Ermittlung der Bedarfe Energieverbrauch Whnquartier Gebäude Nr. Energiebedarf gesamt [kwh/a] Energiebedarf Heizwärme [kwh/a] Energiebedarf Warmwasser [kwh/a] Primärenergie -bedarf nach EnEV 2016 [kwh/a] Primärenergie -bedarf nach EnEV 2014 [kwh/a] Primärenergie -bedarf nach KfW-70 [kwh/a] Primärenergie -bedarf nach KfW-55 [kwh/a] Summe

7 * 30 E-Parkplätze à 11kW ** ½ Akkuladung (35kWh) pr Tag ca.100km/tag *** Zentrale BHKW-Variante Ermittlung der Bedarfe Anschlussleistungen des Whnquartiers Gebäude Nr./Bezeichnung Strmverbrauch [kwh/a] Strm [kw] Wasserverbrauch [m³/a] Wasser- Spitzendurchfluss [l/s] Wasser- Nennweite [DN] Gas [kw] Nah- /Fernwärme [kw] Stellplätze ** 330* Summe *** -

8 Ermittlung der Bedarfe Jahresdauerlinie

9 Betrachtete Varianten Variante 1: Dezentrale Luft/Wasser-Wärmepumpen, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher, PV-Speicher Dezentrale Luft/Wasser-Wärmepumpe je Whngebäude Zur Gewährleistung einer JAZ vn > 3: gewählte Bivalenztemperatur 0 C Deckung des restlichen Wärmebedarfs durch Spitzenlast-Gasbrennwertkessel (Ksten für ntwendiges Gasnetz wurden berücksichtigt) PV-Anlage mit Batteriespeicher je Whngebäude zur teilweisen Deckung des Strmbedarfs der Wärmepumpen (Anlagendimensinierung, s dass Eigenstrmnutzung vn 90% möglich ist) Der Primärenergiebedarf der WP-Variante hne PV liegt bei kwh/a. Der KfW-55- Standard ( kwh/a) wird damit knapp nicht erfüllt. Es wäre zu prüfen, b weitere Maßnahmen an der Gebäudehülle den erhöhten Primärenergiebedarf kmpensieren könnten. Allgemeine Anmerkungen zur PV-/BHKW-Strmerzeugung: Wegen einer Netzeinspeisungsvergütung vn unter 3 ct/kwh und vermiedenen Strmbezugsksten vn über 23 ct/kwh (Strmeigennutzung), ist eine PV-Anlage nur wirtschaftlich und sinnvll bei einem entsprechend hhen Anteil an Strmeigennutzung (Eigentümer PV-Anlage = Eigentümer Wärmepumpen) Strmverkauf an Mieter: wegen fehlender gesetzlichen Abnahmepflicht, rechtlicher und steuerlicher Unklarheiten im vrliegenden Fall hier nicht betrachtet Einfluss vn PV-/BHKW-Strm auf Primärenergiebedarf nur bei Strmeigennutzung

10 Betrachtete Varianten Variante 1*: Dezentrale Sle/Wasser-Wärmepumpen, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher, PV-Speicher angenmmene zur Verfügung stehende unbebaute Fläche vn ca m² (Freiflächen zwischen den Häusern) müsste 3-mal größer sein, um die ntwendige Entzugsleistung zu erhalten Variante wurde nicht weiter betrachtet

11 Betrachtete Varianten Variante 2: Zentrale Sle/Wasser-Wärmepumpe, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher, PV-Speicher Eigenes Gebäude im Whnquartier für Anlagentechnik nötig (ca. 50 m²) Versrgung der Whngebäude durch Nahwärmenetz und Wärmetauscherstatinen (Zuschuss aus prgress.nrw berücksichtigt) in den Gebäuden Deckung des Wärmebedarfs durch Wärmepumpe zu 95% Abdeckung Spitzenlast und Redundanz durch Gasbrennwertkessel Angenmmenes gelgisches Ptential: Quelle gelgischer Dienst NRW Bei tatsächlicher Umsetzung müsste gelgisches Ptential durch Thermal Respnse Test und die Machbarkeit durch ein Bdengutachten geprüft werden PV-Anlage mit Batteriespeicher je Whngebäude zur teilweisen Deckung des Strmbedarfs der Wärmepumpe (Anlagendimensinierung, s dass Eigenstrmnutzung vn 90% möglich ist) Strmleitungsverbindung der dezentralen PV-Anlagen mit zentraler Wärmepumpe wurde in den Ksten berücksichtigt Der Primärenergiebedarf der WP-Variante hne PV liegt bei kwh/a. Dieser erfüllt die Anfrderungen an den KfW-70-Standard( kwh/a)

12 Betrachtete Varianten Variante 3: Zentrales BHKW, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher Eigenes Gebäude im Whnquartier für Anlagentechnik nötig (ca. 60 m²) Versrgung der Whngebäude durch Nahwärmenetz (Zuschuss aus KWKG 2016 berücksichtigt) und Wärmetauscherstatinen(Zuschuss aus prgress.nrw berücksichtigt) in den Gebäuden Deckung des Wärmebedarfs durch BHKW zu 60% Abdeckung Spitzenlast durch Gasbrennwertkessel BHKW-Betrieb mit Bimethan, da überschlägige Primärenergiebedarfs-Berechnung mit Erdgas ergeben hat, dass KFW-55 Standard nicht eingehalten werden kann Strmvergütung nach EEG (Bimasse Bimethan)

13 Betrachtete Varianten Variante 4: Zentraler Hackschnitzelkessel, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher Eigenes Gebäude im Whnquartier für Anlagentechnik nötig, ca. 60 m² Zusätzlich Bunker zur Bevrratung der Hackschnitzel erfrderlich (unterirdisch angenmmen), ca. 100 m³ Versrgung der Whngebäude durch Nahwärmenetz und Wärmetauscherstatinen (Zuschuss aus prgress.nrw berücksichtigt) in den Gebäuden Deckung des Wärmebedarfs durch Hackschnitzelkessel zu 95% Abdeckung Spitzenlast und Redundanz durch Gasbrennwertkessel

14 Betrachtete Varianten Variante 5: Zentraler Hlzpelletkessel, Spitzenlastkessel, Wärmespeicher Eigenes Gebäude im Whnquartier für Anlagentechnik nötig, ca. 60 m² Zusätzlich Bunker zur Bevrratung der Pellets erfrderlich (unterirdisch angenmmen), ca. 30 m³ Versrgung der Whngebäude durch Nahwärmenetz und Wärmetauscherstatinen (Zuschuss aus prgress.nrw berücksichtigt) in den Gebäuden Deckung des Wärmebedarfs durch Pelletkessel zu 95% Abdeckung Spitzenlast und Redundanz durch Gasbrennwertkessel

15 Betrachtete Varianten Variante 6: Fernwärmeversrgung durch die Stadtwerke Bnn Eigenes Gebäude im Whnquartier für Wärmeübergabestatin, ca. 20 m² Versrgung der Whngebäude durch Nahwärmenetz und Wärmetauscherstatinen (Zuschuss aus prgress.nrw berücksichtigt) in den Gebäuden Zur Nahwärme-Erschließung des Whnquartiers muss die Autbahn A565 über-bzw. unterquert werden. Der damit verbundene Aufwand (beachtlicher Einfluss auf Anschlussksten) ist zum jetzigen Zeitpunkt vn den Stadtwerken Bnn nicht zu beziffern Des Weiteren können die Anschlussksten, je nach dem wie die Verhandlungen zwischen Kunde und Stadtwerken verlaufen, sehr stark schwanken Nach Aussage der Stadtwerke sind jedch Anschlussksten vn mehr als sehr unwahrscheinlich. Je nach Verhandlung und Leistungsabnahme können die Ksten auch unter liegen Um die Fernwärme trtzdem mit den anderen Varianten vergleichen zu können, wurden für die Anschlussksten zunächst angesetzt

16 Wirtschaftlicher und öklgischer Vergleich der Varianten Übersicht der Ergebnisse Variante 1 (dezentral) Variante 2 (zentral) Variante 3 (zentral) Variante 4 (zentral) Variante 5 (zentral) Variante 6 (zentral) Jahresksten der Wärmeerzeugung (nett) spez. Jahresksten der Wärmeerzeugung (nett) 22,53 ct/kwh 22,81 ct/kwh 15,70 ct/kwh 14,83 ct/kwh 16,09 ct/kwh 19,15 ct/kwh Spez. Jahresksten der Wärmeerzeugung inkl. Cntractr- Aufschlag (20%) 27,04 ct/kwh 27,37 ct/kwh 18,83 ct/kwh 17,79 ct/kwh 19,31 ct/kwh 19,15 ct/kwh Investitinsksten (nett) Primärenergiebedarf kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a 0 kwh/a CO 2 -Emissinen 25 t/a 22 t/a 200 t/a 37 t/a 40 t/a 112 t/a

17 Fazit Höchster Invest bei den beiden Wärmepumpen-Varianten Aufgrund des hhen Invests, der hhen laufenden Ksten und die Unsicherheiten bzgl. des Untergrunds und des gelgischen Ptenzials, raten wir vn der zentralen Wärmepumpe ab BHKW-Variante: der Primärenergiebedarf ( kwh) übersteigt bei aktueller Berechnung den zulässigen KFW-55-Wert ( kwh) um ca kwh Mit Hilfe eines etwas größeren Wärmespeichers und der damit verbundenen längeren Laufzeit des Bimethan-betriebenen BHKWs könnte der vrgeschriebene Wert, hne nennenswerte Auswirkungen auf den Invest, eingehalten werden Die wirtschaftlichste und mit die öklgischste Varianten ist der Bimassekessel befeuert mit Hackschnitzeln (günstiger Brennstffpreis und niedrigere CO2- Emissinen) Nachteil Bimasse: Erhöhter Platzbedarf durch die ntwendigen Brennstffbunker und häufige LKW-Anlieferung während der Heizperide Wie schn beschrieben war die Fernwärme-Variante wirtschaftlich aufgrund der aktuellen Infrmatinslage schwer abzubilden. Wir empfehlen bei knkreter werdenden Planungen das Gespräch mit den Stadtwerken Bnn zu suchen, um einen aussagekräftigeren Vergleich anstellen zu können

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