Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf

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1 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf

2 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf Auftraggeber Herr Bgm. Jakobus Kötzner Kaulberg Frensdorf Bearbeiter Institut für Energietechnik (IfE) GmbH an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden Kaiser-Wilhelm-Ring 23a Amberg Förderung Gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie Bearbeitungszeitraum: 07/2015 bis 06/2016 Amberg, Juni 2016

3 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis... 6 Formelzeichen, Indizes und Einheiten Einleitung Allgemeine Daten zum Betrachtungsgebiet Definition des Betrachtungsgebietes Flächenverteilung Einwohnerzahl Analyse des Ist-Zustands Methodik Definition des Betrachtungsgebiets und Bilanzjahres Definition der Verbrauchergruppen Datenquellen Ermittlung des elektrischen Endenergiebedarfs Ermittlung des Endenergiebedarfs zur Wärmebereitstellung Ermittlung der elektrischen Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien CO 2 - Bilanzierung Energie- und CO 2 -Bilanz im Ist-Zustand Endenergiebedarf CO 2 -Bilanz Wärmekataster Potenzialanalyse Definitionen Potenziale zur Energieeinsparung und Steigerung der Energieeffizienz Private Haushalte Gewerbe, Handel, Dienstleistung, Industrie, Landwirtschaft Kommunale Liegenschaften

4 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf Zusammenfassung der Potenzialanalyse Potenziale zum Ausbau der erneuerbaren Energien Photovoltaik und Solarthermie Biomasse Windkraft Wasserkraft Geothermie Zusammenfassung Potenziale erneuerbaren Energien Strategische Entwicklungsszenarien bis Elektrische Energie Wärmeenergie CO 2 -Emissionen Maßnahmenkatalog Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Detailprojekt 1: Prüfung einer Photovoltaikanlage auf der kommunalen Kläranlage Frensdorf Methodik und Wirtschaftliche Grundannahmen Simulation und technische Dimensionierung der Anlage Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Detailprojekt 2: Prüfung einer Photovoltaikanlage auf dem Komplex Schule und Turnhalle Frensdorf Methodik und Grundannahmen Simulation und technische Dimensionierung der Anlage Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Anlage Optimierung der Anlagengröße Detailprojekt 3: Betrachtung der Heizungsinfrastruktur Schule Frensdorf Aufnahme des energetischen Ist-Zustands Dimensionierung alternativer Wärmeerzeuger Prüfung effizienzsteigernder Maßnahmen an der bestehenden Anlagentechnik

5 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf 8.4 Detailprojekt 4: Energetische Betrachtung der Kläranlage Frensdorf Elektrischer Energiebedarf Thermischer Energiebedarf Detailprojekt 5: Wärmenetz Frensdorf Zusammenfassung Quellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS I Anhang 2 - Darstellung möglicher Förderungen... V 1 Biomasse und Solarthermie... VI 1.1 KfW-Förderprogramm Premium Große Biomasseheizungen (Programm 271/281/272/282)... VI 1.2 Freistaat Bayern: Förderprogramm BioKlima für Biomasseheizwerke... VII 1.3 Marktanreizprogramm zur Förderung erneuerbarer Energien (BAFA)... VIII 1.4 KfW-Förderprogramm Premium Große Solarkollektoranlagen (Programm 271/281/272/282)... IX 2 Kraft-Wärme-Kopplung... X 2.1 Richtlinie zur Förderung von KWK-Anlagen bis 20 kw el (BAFA)... X 3 Nahwärmenetze... XI 3.1 KfW-Förderung Premium Nahwärmenetze (Programm 271/272/281/282)... XI 3.2 KWK-Gesetz für Wärmenetze (BAFA)... XII Anhang 3 Die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf... XIII Anhang 4 Grafische Darstellung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Schule/Turnhalle Frensdorf... XVII 5

6 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf Abkürzungsverzeichnis BAFA BHKW CO 2 DE DIN DN EE EED EEG EEWärmeG EEX EnEV ENP EU EVU GEMIS GHD/I/L HEL HH Holz-HS KfW KWK KWK-G LED LS Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Blockheizkraftwerk Kohlenstoffdioxid Deutschland Deutsches Institut für Normung Nennweite erneuerbare Energien EU-Energie-Effizienzrichtlinie erneuerbarer Energien Gesetz erneuerbarer Energien Wärmegesetz European Energy Exchange ( Strombörse Leipzig) Energieeinsparverordnung Energienutzungsplan Europäische Union Energieversorgungsunternehmen Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme Gewerbe, Handel, Dienstleistung, Industrie / Landwirtschaft Heizöl Extra Leicht Haushalte Holz-Hackschnitzel Kreditanstalt für Wiederaufbau Kraft-Wärme-Kopplung Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz Leuchtdiode Liegenschaft 6

7 Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf NS PV TS u.ä. VDI VRG v.a. w z.b. Niederspannung Photovoltaik Technische Spezifikation und Ähnliche(s) Verein Deutscher Ingenieure Vorranggebiet vor allem Wassergehalt zum Beispiel 7

8 Formelzeichen, Indizes und Einheiten Formelzeichen, Indizes und Einheiten Einheiten Indizes MWh Megawattstunde el elektrisch kwh Kilowattstunde end Endenergie MW Megawatt th thermisch kw Kilowatt p Peak C Grad Celsius WF Wohnfläche % Prozent Euro l Liter s Sekunde Formelzeichen a Jahr Hi Heizwert h Stunde Hs Brennwert m² Quadratmeter η Wirkungsgrad m³ Kubikmeter t kg Fm ha g mg m km EW Tonne Kilogramm Festmeter Hektar Gramm Milligramm Meter Kilometer Einwohnergleichwert 8

9 Einleitung 1 Einleitung Die Erstellung des Energienutzungsplanes erfolgte im Auftrag der Gemeinde Frensdorf und wurde durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie gefördert. Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des Energienutzungsplanes zusammen. In einer umfassenden Bestandsaufnahme wurde zunächst detailliert die Energiebilanz im Ist-Zustand in der Gemeinde Frensdorf erfasst. Dabei wurden drei Verbrauchergruppen (Private Haushalte, Kommunale Liegenschaften und Gewerbe/Handel/Dienstleistung/Industrie/Landwirtschaft) definiert. Die Energieströme wurden aufgeschlüsselt nach den einzelnen Energieträgern (Strom, Heizöl, Biomasse, usw ) erfasst und der Anteil der erneuerbaren Energien an der Energiebereitstellung wurde ermittelt. Ausgehend von der energetischen Ist-Situation wurde der CO 2 -Ausstoß berechnet. Als zentrales Ergebnis aus der Analyse des energetischen Ist-Zustandes wurde ein straßenspezifischer Wärmekataster als Grundlage für die nachfolgende Potenzialanalyse und die Ausarbeitung von Detailmaßnahmen erarbeitet. In einem nächsten Schritt wurde verbrauchergruppenspezifisch untersucht, welche Energieeinsparpotenziale und Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz bis zum Jahr 2030 realistisch ausgeschöpft werden können. Anschließend wurde geprüft, welche regionalen Ausbaupotenziale an erneuerbaren Energien vorhanden sind. Basierend darauf konnte eine realistische, strategische Zielvorgabe zum bilanziellen Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch in den einzelnen Jahren ermittelt werden. Um im Rahmen dieses Konzeptes erste Maßnahmen direkt anzustoßen, wurden fünf exemplarische Leuchtturmprojekte umfassend auf technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit hin geprüft (Detailprojekte). Für die Volksschule in Frensdorf wurde die aktuell bestehende Wärmeversorgung hinsichtlich Effizienzsteigerung bzw. hinsichtlich alternativer Wärmeversorgungsvarianten betrachtet. Weiterhin wurde für die Schule eine PV-Anlage mit Stromeigennutzung geprüft. Auch auf der lokalen Kläranlage und dem angrenzenden Bauhof wurde untersucht ob und in welchem Umfang die Möglichkeit effizienzsteigernder Maßnahmen besteht. Analog zum Schulkomplex wurde für die Kläranlage ebenfalls eine PV-Anlage zur Stromeigennutzung betrachtet. Da seitens der Gemeinde bereits vorab die Idee der Umsetzung eines Wärmenetzes im Kernort Frensdorf bestand, wurde hier im Rahmen des Energienutzungsplanes die technische Auslegung des Netzes durchgeführt, die Netzdurchleitungskosten bestimmt und ein überschlägiger Gesamt-Wärmepreis ermittelt. 9

10 Allgemeine Daten zum Betrachtungsgebiet 2 Allgemeine Daten zum Betrachtungsgebiet 2.1 Definition des Betrachtungsgebietes In Abbildung 1 ist die geographische Lage des Gemeindegebietes Frensdorf im oberfränkischen Landkreis Bamberg dargestellt. Sämtliche Berechnungen, Abbildungen und Tabellen im Energienutzungsplan beziehen sich auf das gesamte Gemeindegebiet Frensdorf das in der Folge als Betrachtungsgebiet definiert wird. Abbildung 1: Lage der Gemeinde Frensdorf im Landkreis Bamberg (Datenquelle [Wiki Frens]) 10

11 Allgemeine Daten zum Betrachtungsgebiet 2.2 Flächenverteilung Das Betrachtungsgebiet erstreckt sich über eine Gesamtfläche von Hektar. In Abbildung 2 ist dargestellt wie sich diese Fläche auf die einzelnen Nutzungsarten verteilt. Aus energetischer Sicht sind insbesondere die land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen von Interesse, die zur Erzeugung biogener Energieträger genutzt werden können. Der Anteil dieser Flächen beläuft sich im Betrachtungsgebiet auf etwa 86 %, was auf eine gute Basis für die Erzeugung regenerativer Energien schließen lässt. Das Potential zur Energiebereitstellung aus Biomasse wird in des Energienutzungsplans näher dargestellt. Abbildung 2: Flächenverteilung im Frensdorf (eigene Darstellung, Datenquelle [StaBa FL]) 11

12 Allgemeine Daten zum Betrachtungsgebiet 2.3 Einwohnerzahl Nachfolgend wird die Entwicklung der Einwohnerzahlen im Betrachtungsgebiet seit dem Jahr 2004 abgebildet. Im Jahr 2014 waren Einwohner gemeldet (siehe Abbildung 3). Dies entspricht einer Bevölkerungsdichte von rund 112 Einwohnern / km² was für einen überwiegend ländlich geprägten Raum charakteristisch ist. Abbildung 3: Bevölkerungsentwicklung in der Gemeinde Frensdorf (Datenquelle: [StaBa Bev]) 12

13 Analyse des Ist-Zustands 3 Analyse des Ist-Zustands 3.1 Methodik Definition des Betrachtungsgebiets und Bilanzjahres Wie in Kapitel 2.1 bereits beschrieben erstreckt sich das bilanzierte Betrachtungsgebiet über das gesamte Gemeindegebiet Frensdorf. Alle Datenerhebungen, Analysen und Berechnungen im Rahmen des Energienutzungsplanes beziehen sich auf das Bilanzjahr Für dieses Jahr lag die letzte vollständige Datenbasis vor, die im Bearbeitungszeitraum des Energienutzungsplanes verfügbar war. Aufgrund der rollierenden Abrechnung der EVU lagen die Daten ab dem Jahr 2015 während der Konzeptbearbeitung nicht mehr vollständig vor Definition der Verbrauchergruppen Im Rahmen des Energienutzungsplanes wurden folgende Verbrauchergruppen definiert: a) Private Haushalte Die Verbrauchergruppe Private Haushalte umfasst alle zu Wohnzwecken genutzten Flächen im Betrachtungsgebiet. Dies umfasst sowohl Wohnungen in Wohngebäuden, als auch in Nicht-Wohngebäuden (z. B. hauptsächlich gewerblich genutzte Halle mit integrierter Wohnung). b) Kommunale Liegenschaften In der Verbrauchergruppe Kommunale Liegenschaften werden alle Liegenschaften der Gemeinde Frensdorf zusammengefasst. Dies sind alle Verwaltungsgebäude (z. B. Rathaus), alle kommunalen Bildungseinrichtungen mit den zugehörigen Nebengebäuden (z. B. Kindergarten, Schule, Turnhalle, u.ä.), Gebäude und Verbrauchsstellen der Wasser- und Abwasserversorgung (z. B. Kläranlage, Pumpstationen) und sonstige Einrichtungen wie beispielsweise Feuerwehrhäuser oder Gemeinschaftshäuser. 13

14 Analyse des Ist-Zustands c) Gewerbe, Handel, Dienstleistung / Industrie / Landwirtschaft In der Verbrauchergruppe Gewerbe, Handel, Dienstleistungen / Industrie / Landwirtschaft (GHD/I/L) werden alle Energieverbraucher zusammengefasst, welche nicht in eine der Verbrauchergruppen Private Haushalte oder Kommunale Liegenschaften fallen Datenquellen Die Analyse des Energieverbrauchs im Betrachtungsgebiet stützt sich auf folgende Datenquellen: Energieabsatzdaten der lokal tätigen Energieversorgungsunternehmen Daten der örtlichen Kaminkehrer zu den installierten Wärmeerzeugern Datenabfrage bei der Kommune und in der Verbrauchergruppe GHD/I/L mittels standardisierter Fragebögen Öffentlich zugängliche statistische Daten In der Gemeinde Frensdorf wurde der energetische Ist-Zustand der einzelnen kommunalen Liegenschaften über Fragebögen erfasst [Fra Kom]. Dabei wurden Daten zur energetischen Ist-Situation des jeweiligen Gebäudes, geplanten bzw. bereits durchgeführten Sanierungsmaßnahmen sowie dem elektrischen und thermischen Energieverbrauch erhoben. Analog erfolgte dies für die Landkreisliegenschaft Bauernmuseum [Fra Kreis]. In der Verbrauchergruppe GHD/I/L wurden die Betriebe in der Gemeinde Frensdorf angeschrieben. Dabei wurden Daten über den elektrischen und thermischen Energiebedarf sowie, sofern bereits bekannt, die vorhandenen Abwärmepotenziale abgefragt. Die Auswahl der angeschriebenen Betriebe und der Versand der Fragebögen erfolgten durch die Kommune. Von den insgesamt angeschriebenen 18 Betrieben schickten vier Betriebe einen ausgefüllten Fragebogen zurück, was einer Rücklaufquote von 22 % entspricht. Neben Industriebetrieben wurden in der Verbrauchergruppe GHD/I/L auch die vier im Betrachtungsgebiet ansässigen Biogasanlagenbetreiber angeschrieben. Dabei wurden technischen Daten der Anlage (Leistungsdaten der BHKWs, erzeugte Strom- und Wärmemengen, ), die aktuelle Art der Stromvermarktung sowie die vorhandene und evtl. geplante Abwärmenutzung abgefragt. Die Rücklaufquote betrug 25 % (ein Rückläufer) [Fra Bio]. 14

15 Analyse des Ist-Zustands Ermittlung des elektrischen Endenergiebedarfs Das Stromnetz im Betrachtungsgebiet wird von der Bayernwerk AG [Bayernwerk] betrieben. Im Rahmen des Energienutzungsplanes wurde der absolute Energieabsatz im Betrachtungsgebiet für das Bilanzjahr 2014 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wurden die Fragebögen an die Kommune [Fra Kom] und die Industriebetriebe [Fra Ind] ausgewertet Ermittlung des Endenergiebedarfs zur Wärmebereitstellung Wärmebereitstellung aus Erdgas Im Gemeindegebiet Frensdorf ist kein Erdgasnetz vorhanden Wärmebereitstellung aus Heizöl, Flüssiggas und Kohle Der Gesamtendenergieeinsatz an Heizöl, Flüssiggas und Kohle im Betrachtungsgebiet wurde auf Basis der verfügbaren Kaminkehrerdaten [Kaminkehrer] aus der jeweiligen Leistung der installierten Wärmeerzeuger in den einzelnen Liegenschaften unter Annahme charakteristischer Vollbenutzungsstunden ermittelt. Die charakteristischen Vollbenutzungsstunden sind ein Maß dafür, wie gut ein Wärmerzeuger typischerweise ausgelastet wird und variieren je nach eingesetztem Brennstoff. Für die Berechnungen im Rahmen des Energienutzungsplans wurden die Vollbenutzungsstunden auf Basis von Erfahrungswerten der IfE GmbH aus umgesetzten Projekten und wissenschaftlich begleiteten Demonstrationsvorhaben angesetzt. Ergänzend zu den Kaminkehrerdaten [Kaminkehrer] wurden die Verbrauchsdaten der kommunalen Liegenschaften [Fra Kom] und die Fragebögen an die Industriebetriebe [Fra Ind] ausgewertet. Des Weiteren werden im Betrachtungsgebiet zwei Flüssiggasnetze betrieben. Zum einen betreibt die Firma Westfalen AG [Westfalen] ein Netz im Ortsteil Frensdorf für insgesamt 12 Liegenschaften in der Marienstraße und am Kerntner Ring. Das zweite Netz wird betrieben von der Firma Propan Rheingas GmbH & Co. KG [Rheingas] und befindet sich im Ortsteil Reundorf. Es erstreckt sich über die Straßen Am Hollergraben, Am Kindergarten, Am Mönchsgraben, Am Gassacker und Schultheisenstraße und versorgt hier insgesamt 23 Liegenschaften. 15

16 Analyse des Ist-Zustands Wärmebereitstellung aus Solarthermie Die Gesamtfläche der im Betrachtungsgebiet installierten Solarthermieanlagen wurde mit Hilfe des Solaratlas, einem interaktiven Auswertungssystem für den Datenbestand aus dem bundesweiten Marktanreizprogramm Solarthermie ermittelt. Im Betrachtungsgebiet sind nach Angaben der BAFA (Stand: Ende 2014) Solarthermie-Anlagen mit einer Gesamt-Bruttoanlagenfläche von rund m² installiert (eigene Berechnung, Datenquelle [BAFA Sol]). Die Aufstellung umfasst alle Kollektortypen (Flachkollektoren, Vakuum-Röhrenkollektoren) und Anwendungen (Warmwasserbereitstellung und Heizungsunterstützung. Aus der installierten Kollektorfläche lässt sich mittels des spezifischen mittleren Wärmeertrags der gesamte jährliche Wärmeertrag aller Solarthermie-Anlagen ermitteln. Auf Basis von Erfahrungswerten des IfE aus umgesetzten Projekten wurde für Solarthermieanlagen ein mittlerer spezifischer Ertrag von 350 kwh/(m²*a) angesetzt. Wärmebereitstellung aus fester Biomasse Unter fester Biomasse werden Stückholz, Hackschnitzel oder Holzpellets verstanden, die in Heizkesseln oder Einzelfeuerstätten (z.b. Kaminöfen) zur Wärmebereitstellung eingesetzt werden. Der Gesamtendenergieeinsatz an fester Biomasse im Betrachtungsgebiet wurde analog zu Vorgehensweise bei Heizöl, Flüssiggas und Kohle anhand der zur Verfügung gestellten Kaminkehrerdaten [Kaminkehrer] sowie von charakteristischen Vollbenutzungsstunden je Energieträger (Erfahrungswerte der IfE GmbH) ermittelt. Zusätzlich wurden die Fragebögen an die Kommune [Fra Kom], das Landratsamt Bamberg [Fra LRA], Industriebetriebe [Fra Ind] und Biogasanlagenbetreiber [Fra Bio] ausgewertet. Wärmebereitstellung aus Erdwärme (oberflächennahe Geothermie) Der Strom für Wärmepumpen und Stromdirektheizungen ist in den Absatzdaten des Energieversorgers [Bayernwerk] ausgewiesen. Es wurde die Annahme getroffen, dass Direktheizungen hier im Vergleich zu den Wärmepumpen eine untergeordnete Rolle spielen. Für die Ermittlung der thermischen Energiebereitstellung durch Wärmepumpen aus Strom wurde mit einer mittleren Jahresarbeitszahl von 2,5 gerechnet. In der CO 2 -Bilanz wurde der Energiebedarf über den Stromeinsatz berücksichtigt. 16

17 Analyse des Ist-Zustands Ermittlung der elektrischen Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien Neben dem bisherigen Energiebedarf wurde für das Betrachtungsgebiet auch ermittelt, wie viel elektrische Energie bereits im Ist-Zustand (Bilanzjahr 2014) mittels Photovoltaik-, Wasserkraft- und Windkraftanlagen, sowie aus Biomasse (Biogas-Blockheizkraftwerke) bereitgestellt wird. Hierfür wurden von der Bayernwerk AG, dem regional tätigen Energieversorgungsunternehmen, Angaben über die im Bilanzjahr erzeugten und in die Elektrizitätsnetze eingespeisten EEG-Strommengen zur Verfügung gestellt [Bayernwerk]. Hinweis: Aufgrund der Festlegung auf das Bilanzjahr 2014 wurden die in 2015 neu errichteten EEG- Anlagen im Rahmen des Energienutzungsplanes nicht mehr berücksichtigt. 17

18 Analyse des Ist-Zustands CO 2 - Bilanzierung Zur Ermittlung der CO 2 -Emissionen gibt es grundsätzlich eine Vielzahl unterschiedlicher Herangehensweisen. Bislang existiert für die kommunale CO 2 -Bilanzierung keine einheitliche Methodik die standardisiert angewendet wird oder aufgrund von verbindlichen Normen zwingend anzuwenden wäre. Im Rahmen des Energienutzungsplanes wurden die CO 2 -Emissionen mittels CO 2 -Äquivalenten berechnet. Dabei wird für jeden Energieträger ein spezifischer CO 2 -Emissionsfaktor ermittelt, das sogenannte CO 2 -Äquivalent, das neben den direkten Emissionen (z. B. aus der Verbrennung von Erdgas) auch die vorgelagerten Bereitstellungsketten umfasst (Gewinnung und Transport des Energieträgers). Im CO 2 -Äquivalent sind also alle klimawirksamen Emissionen enthalten, die für die Bereitstellung und Nutzung eines Energieträgers anfallen. Dies beinhaltet auch die Emissionen an weiteren klimawirksamen Gasen, wie z. B. Methan oder Distickstoffmonoxid N 2 O (Lachgas), die auf die Klimawirksamkeit von Kohlendioxid normiert und im CO 2 -Äquivalent verrechnet werden. Die im Rahmen des Energienutzungsplanes verwendeten CO 2 -Äquivalente wurden mit Hilfe des Lebenszyklus- und Stoffstromanalyse-Modells GEMIS in der Version 4.9 [GEMIS] ermittelt und sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Zusätzlich zu den in GEMIS bereits vordefinierten Prozessen wurden für den Energienutzungsplan durch die IfE GmbH eigene Prozessketten definiert, da die Standardwerte nicht in jedem Fall anwendbar oder kompatibel mit der gewählten Berechnungsmethodik sind. So ist beispielsweise in den vordefinierten GEMIS-Prozessketten für die Wärmebereitstellung in der Regel der Hilfsenergiebedarf (Strom) für den Wärmerzeuger enthalten. Dieser Hilfsenergiebedarf wird im Rahmen des Energienutzungsplans jedoch bereits gesondert über die Daten der Energieversorgungsunternehmen (Stromlieferung an die Haushalte) erfasst und über das CO 2 -Äquivalent für elektrischen Strom in CO 2 -Emissionen umgerechnet. Würden nun die Standard-Prozessketten aus GEMIS verwendet, so würden die CO 2 -Emissionen aus dem Hilfsenergiebedarf doppelt berücksichtigt. Daher wurden für die Wärmeerzeugung eigene Prozessketten ohne Hilfsenergiebedarf definiert. Die verwendeten Prozessketten sowie eine ausführlichere Darstellung der verwendeten CO 2 -Äquivalente finden sich in Anhang 1. Die absoluten CO 2 -Emissionen für die einzelnen Energieträger ergeben sich dann aus der eingesetzten Energiemenge multipliziert mit dem jeweiligen CO 2 -Äquivalent. Für die Erzeugung elektrischer Energie innerhalb des Betrachtungsgebiets (z. B. aus erneuerbaren Energien) wird eine CO 2 - Gutschrift in Höhe des CO 2 -Äquivalents für den deutschen Strommix auf Verteilnetzebene angesetzt. Dahinter steht die Annahme, dass diese Strommenge in gleicher Höhe Strom aus dem deutschen Kraftwerkspark verdrängt. Durch diese Betrachtungsweise können sich bilanziell negative CO 2-18

19 Analyse des Ist-Zustands Emissionen ergeben. Dies ist in diesem Fall so zu interpretieren, dass gegenüber der durchschnittlichen Stromerzeugung in Deutschland CO 2 -Emissionen eingespart werden. Tabelle 1: Die CO 2 -Äquivalente der jeweiligen Energieträger CO 2 -Äquivalente nach GEMIS 4.9 und eigenen Berechnungen IfE; 07/2014 CO 2 -Äquivalent (Gesamte Prozesskette) Brennstoff [g/kwh] Strom 624,460 Erdgas 240,460 Flüssiggas 260,590 Heizöl EL 313,060 Braunkohle 451,770 Biogas 92,372 Biomethan 113,250 Holzpellets 17,582 Hackschnitzel 14,165 Scheitholz 11,373 Bezugsgröße: kwh Endenergie, Heizwert Hi 3.2 Energie- und CO 2 -Bilanz im Ist-Zustand Endenergiebedarf Die in der Folge dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf das gesamte Betrachtungsgebiet. In Tabelle 2 sind als Ergebnis der Datenanalyse die Endenergieeinsatzmengen sowie die aus erneuerbaren Energien produzierten Strommengen im Betrachtungsgebiet zusammengefasst, aufgeschlüsselt auf die einzelnen Energieträger. In Summe beläuft sich der jährliche Endenergiebedarf in der Gemeinde Frensdorf auf rund MWh pro Jahr. Davon werden rund MWh/a für die Wärmeversorgung aufgewendet. Der elektrische Endenergiebedarf beläuft sich auf rund MWh/a. 19

20 Analyse des Ist-Zustands In Abbildung 4 ist die Aufteilung des Endenergieverbrauchs auf die einzelnen Energieträger ergänzend zur tabellarischen Darstellung grafisch aufbereitet. Tabelle 2: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Energieträgern Energieträger Endenergieeinsatz Stromproduktion EE Datenquelle [MWh/a] [MWh/a] [kw] Strom EVU Heizöl Kaminkehrerdaten; Fragebögen Kommunale Liegenschaften und Industrie Flüssiggas Kaminkehrerdaten; Fragebögen Kommunale Liegenschaften und Industrie Biomasse Kaminkehrerdaten; Fragebögen Kommunale Liegenschaften und Industrie Sonstige EVU, Kaminkehrerdaten, Fragebögen Biogasanlagen und Industrie Solarthermie 886 BAFA Wärmepumpen EVU Photovoltaik EVU Biogas EVU; Fragebögen Biogasanlagen Wasserkraft EVU Summe Abbildung 4: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Energieträgern 20

21 Analyse des Ist-Zustands In Tabelle 3 und Abbildung 5 ist dargestellt, wie sich der Endenergiebedarf auf die betrachteten Verbrauchergruppen verteilt. Dabei wurde zur einfacheren Darstellung der Endenergieeinsatz zur Wärmerzeugung jeweils nur als Summe über alle Energieträger (Erdgas, Heizöl, Biomasse, ) dargestellt. Den mit insgesamt rund MWh/a größten Endenergieverbrauch weist die Verbrauchergruppe Private Haushalte auf. Zweitgrößte Verbrauchergruppe stellt die Verbrauchergruppe Gewerbe, Handel, Dienstleistung, Landwirtschaft dar. Hier werden in Summe jährlich rund MWh Endenergie benötigt. Demgegenüber weist die Verbrauchergruppe der Kommunalen Liegenschaften einen Verbrauchswert von in Summe rund MWh jährlich auf was lediglich rund 2 % des gesamten Endenergiebedarfs entspricht. Dennoch kommt dieser Verbrauchergruppe im Hinblick auf die Umsetzung möglicher Projekte, eine besondere Vorbildfunktion zu. Tabelle 3: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Verbrauchergruppen Verbrauchergruppe Endenergie elektrisch [MWh/a] Endenergie thermisch [MWh/a] Private Haushalte kommunale Liegenschafte GHDI / Landwirtschaft Summe Abbildung 5: Aufteilung des Endenergiebedarfs auf die drei Verbrauchergruppen im Betrachtungsgebiet 21

22 Analyse des Ist-Zustands CO 2 -Bilanz Die in diesem Kapitel ausgewiesene CO 2 -Bilanz stellt die Summe der Emissionen im Betrachtungsgebiet dar. Aus dem Gesamtendenergieverbrauch resultiert unter Gegenrechnung der im Betrachtungsgebiet bereits vorhandenen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ein Ausstoß von rund Tonnen CO 2 pro Jahr. Dies entspricht einem jährlichen Ausstoß klimawirksamer Gase von rund 2,9 Tonnen CO 2 pro Einwohner. Der Gesamt-Endenergiebedarf sowie der resultierende CO 2 - Ausstoß sind in Abbildung 6 grafisch dargestellt. Abbildung 6: Endenergiebedarf und gesamter CO 2 -Ausstoß im Betrachtungsgebiet Hinweis: In der CO 2 -Bilanz sind die CO 2 -Emissionen der Mobilität (Verkehr) nicht mit berücksichtigt. Der CO 2 -Ausstoß in Höhe von rund 2,9 Tonnen pro Einwohner resultiert lediglich aus dem elektrischen und thermischen Endenergieverbrauch. 22

23 Wärmekataster 4 Wärmekataster Als eines der zentralen Elemente des Energienutzungsplans wurde aus den Daten zum energetischen Ist-Zustand ein straßenspezifisches Wärmekataster erarbeitet. Das Wärmekataster zeigt auf, in welchen Straßenzügen welcher spezifische Wärmebedarf vorliegt und stellt damit die Grundlage dar, um auf kommunaler Ebene Wärmeverbundlösungen zu entwickeln und zu dimensionieren. Wichtigstes Hilfsmittel hierfür ist die sogenannte Wärmebelegung, mittels derer angegeben wird, wie viele Kilowattstunden Nutzwärme pro Meter Trasse und Jahr abgesetzt werden können. Je höher die Wärmebelegung, desto dichter ist das Netz, desto mehr Wärme wird bezogen auf die Länge abgesetzt. Je höher die Wärmebelegung, desto niedriger ist der prozentuale Wärmeverlust und desto wirtschaftlicher lässt sich ein Wärmenetz betreiben. Als Erfahrungswert der IfE GmbH kann angenommen werden, dass ein wirtschaftlicher Netzbetrieb in der Regel ab einer Wärmebelegung größer kwh/(m*a) möglich ist. Dieser Wert wird auch in einschlägigen Förderprogrammen (z.b. Bioklima [TfZ]) als Fördervoraussetzung angewendet. Eine konkrete Aussage hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit eines Wärmenetzes bedarf dennoch in jedem Fall einer fundierten Einzelprüfung. Die Datengrundlage für das Wärmekataster bilden die von den Kaminkehrern zur Verfügung gestellten Daten zu Art und Leistung der installierten Wärmeerzeuger im Gemeindegebiet Frensdorf. Zusätzlich wurden die Fragebögen an die Kommune, Industriebetriebe und Biogasanlagenbetreiber ausgewertet. Die Daten wurden auf die einzelnen Straßenzüge aufgeschlüsselt. Die Wärmebelegungsdichte für die jeweilige Straße wurde durch Division des Wärmebedarfs durch die Trassenlänge des Wärmenetzes ermittelt, die zur Erschließung der Wärmeabnehmer erforderlich ist. Die Trassenlänge ergibt sich aus der Länge der betrachteten Straße. Zusätzlich wurde eine Pauschale von 10 Trassenmetern pro Hausanschlussleitung berücksichtigt. Es wurden zwei Szenarien für die Anschlussdichte betrachtet. Im ersten Fall wurde unterstellt, dass alle potenziellen Wärmeabnehmer entlang der Trasse an das Wärmenetz angeschlossen werden (Anschlussdichte 100 %). Als zweites, realistischeres Szenario wurde eine Anschlussdichte von 60 % angenommen. Die grafische Darstellung erfolgte für die Anschlussdichte von 100 % um die im Ist- Zustand vorherrschende Energiedichte abzubilden. Das Szenario mit 60 % Anschlussdichte wurde rechnerisch ermittelt und für Detailbetrachtungen herangezogen. In Abbildung 7 ist das Wärmekataster des Kernorts Frensdorf bei einer angenommenen Anschlussdichte von 100 % dargestellt. Die Abbildungen der weiteren Ortsteile finden sich im Anhang zu diesem Bericht. Zur übersichtlicheren Darstellung wurden vom Hauptort entfernt liegende Ortsteile und Ortschaften oder Weiler mit einer Wärmebelegungsdichte unter kwh/(m*a) nicht näher aufgeschlüsselt dargestellt (keine farbliche Kennzeichnung). 23

24 Wärmekataster Abbildung 7: Auszug aus dem Wärmekataster für die Gemeinde Frensdorf bei einer Anschlussdichte von 100 % - Ortsteil Frensdorf 24

25 Potenzialanalyse 5 Potenzialanalyse 5.1 Definitionen Unter dem Begriff Potenzial wird nachfolgend das nach dem aktuellen Stand der Technik unter Beachtung der rechtlichen Rahmenbedingungen umsetzbare Potenzial verstanden (technisches Potenzial). Davon zu unterscheiden sind das theoretische und das wirtschaftliche Potenzial. Das theoretische Potential ist das Potenzial, das unter Ausnutzung aller Ressourcen theoretisch verfügbar wäre und ist demzufolge größer als das technisch tatsächlich umsetzbare Potenzial. Das wirtschaftliche Potenzial ist eine Teilmenge des technischen Potenzials und umfasst nur die Maßnahmen, die sich unter den derzeitigen Rahmenbedingungen wirtschaftlich sinnvoll umsetzen lassen. In der Praxis ist eine scharfe Abgrenzung des Potenzialbegriffs allerdings nicht immer möglich. Im Allgemeinen gilt: Theoretisches Potenzial > Technisches Potenzial > Wirtschaftliches Potenzial Zur Veranschaulichung sei im Rahmen des Energienutzungsplans gewählte Begriffsdefinition am Beispiel der Solarenergie näher erläutert: Theoretisches Potenzial : Summe der insgesamt auf das Betrachtungsgebiet auftreffenden Energiemenge aus solarer Strahlung Technisches Potenzial: Mit der heutigen Technologie (Photovoltaik, Solarthermiekollektoren) auf den verfügbaren Dachflächen und geeigneten Freiflächen nutzbarer Teil der auf das Betrachtungsgebiet auftreffenden Solarenergie nach Abzug von Ausschlussflächen (Norddächer, denkmalgeschützte Gebäude, Grünflächen, Landschaftsschutzgebiete, ) und unter Berücksichtigung der rechtlichen Rahmenbedingungen (z. B. Freiflächen-PV nur auf Konversionsflächen und entlang Bahntrassen und Autobahnen) Wirtschaftliches Potenzial: Der wirtschaftliche umsetzbare Teil des technischen Potenzials, d. h. Solarenergie wird nur dort genutzt, wo sie sich unter heutigen ökonomischen Rahmenbedingungen wirtschaftlich darstellen lässt 25

26 Potenzialanalyse Der angenommene Betrachtungszeitraum zur Ermittlung der Potenziale zur Energieeinsparung und Steigerung der Energieeffizienz erstreckt sich vom Jahr 2015 bis zum Zieljahr 2030, d. h. es wird angenommen, dass sich die ermittelten Potenziale innerhalb der nächsten 16 Jahre umsetzen lassen. Die dargestellten Ergebnisse beziehen sich stets auf den Endzustand im Jahr 2030 (Ausbauziel) im Vergleich zum Ausgangzustand im Bilanzjahr Als Normierungsbasis dient der Zeitraum eines Jahres, d. h. alle Ergebnisse sind als Jahreswerte nach Umsetzung der Ausbauziele angegeben (z. B. jährlicher Energieverbrauch in MWh/a und jährliche CO 2 -Emissionen in t/a). Die CO 2 -Bilanz wurden analog zu der in Kapitel beschriebenen Methode ermittelt. Für Einsparungen im Bereich der elektrischen Energie wurde das CO 2 -Äquivalent für Strom gemäß Tabelle 1 angesetzt. Für Einsparungen bei der thermischen Energie wurde ein entsprechend der prozentualen Verteilung der Energieträger Erdgas und Heizöl im Betrachtungsgebiet gewichteter Mittelwert aus dem CO 2 -Äquivalent für Erdgas und Heizöl angesetzt. 5.2 Potenziale zur Energieeinsparung und Steigerung der Energieeffizienz Private Haushalte Endenergie zur Wärmebereitstellung Ausgehend vom Gebäudebestand und der Gebäudealtersstruktur in der Gemeinde Frensdorf [StaBa Woh] wurde das energetische Einsparpotenzial durch Gebäudesanierung berechnet. Für die Gebäudesanierung bzw. Wärmedämmmaßnahmen an Wohngebäuden werden dabei drei Szenarien betrachtet: Szenario 1: Im Zeitraum 2014 bis 2030 wird mit einer Sanierungsrate von 1 % der gesamten Wohnfläche pro Jahr auf den EnEV 2014 Standard gerechnet. Szenario 2: Analog zu Szenario 1 wurde im zweiten Szenario mit einer Sanierungsrate von 2 % der gesamten Wohnfläche pro Jahr auf den EnEV 2014 Stand kalkuliert. Szenario 3: Sämtliche bestehenden Wohngebäude werden im Zeitraum 2014 bis 2030 nach dem EnEV 2014 Standard saniert. Die in den Szenarien 1 und 2 angesetzten Sanierungsraten wurden mit den Akteuren vor Ort abgestimmt und als ehrgeizige aber realistische Zielvorgaben erörtert. 26

27 Potenzialanalyse Das Ergebnis der Potenzialbetrachtung der energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden im Betrachtungsgebiet ist in Abbildung 8 dargestellt. Abbildung 8: Die Potenzialbetrachtung der energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden Bei Umsetzung des Szenarios 1 könnte der thermische Endenergiebedarf im Bereich der Wohngebäude im Betrachtungsgebiet bis 2030 um rund MWh pro Jahr gesenkt werden. Dies entspricht einer Einsparung von 9 % gegenüber dem Ist-Zustand. Der CO 2 -Ausstoß könnte dadurch um 871 t/a gegenüber dem Ist-Zustand reduziert werden. Die erwarteten Netto-Kosten für das Szenario 1 belaufen sich auf rund in den nächsten 16 Jahren. Dies entspricht einer jährlichen Summe von rund Dies entspricht der Sanierungsrate, die im Deutschland weiten Durchschnitt ohne zusätzlichen Anreiz oder Informationsbereitstellung durch die Gemeinde ohnehin erreicht wird. Kalkuliert man, analog zu Szenario 1, mit der in Szenario 2 festgelegten Sanierungsrate von 2 % pro Jahr, so könnte der thermische Endenergiebedarf für die Wohngebäude im Betrachtungsgebiet bis zum Jahr 2030 um rund MWh pro Jahr gesenkt werden. Dies entspricht einer Einsparung von 18 % gegenüber dem Ist-Zustand. In Szenario 2 könnte durch die Endenergie-Einsparung der CO 2 - Ausstoß um t/a gegenüber dem Ist-Zustand gesenkt werden. Um dieses Ziel zu erreichen belaufen sich die Netto-Kosten hier auf rund in den nächsten 16 Jahren, was jährlichen Kosten von entspricht. Dies bedeutet eine Verdopplung der derzeitigen Deutschlandweiten Sanierungsrate und kann als ambitioniertes Ziel betrachtet werden. 27

28 Potenzialanalyse Durch eine Sanierung aller Wohngebäude nach EnEV-2014-Standard (Szenario 3) bis zum Jahr 2030 könnte der thermische Endenergiebedarf um dann rund MWh pro Jahr gesenkt werden. In der Folge wird das Szenario 2 mit einer Sanierungsrate von 2 % als Grundlage für die weiteren Betrachtungen im Rahmen des Energienutzungsplans herangezogen. Die deutschlandweite (Quelle suchen) Sanierungsrate beträgt rund 1% [DENA]. Um die Steigerung der Sanierungsrate auf 2 % erreichen, müssen Maßnahmen als Anreiz für die Bevölkerung geschaffen werden Elektrische Energie Der Einsatz von stromsparenden Haushaltsgeräten trägt zu einer Reduzierung des Stromverbrauches und somit auch zu einer Reduktion des CO 2 -Ausstoßes bei. Die Ermittlung der Einsparpotenziale in der Verbrauchergruppe Private Haushalte erfolgt daher in Anlehnung an die EU-Energie- Effizienzrichtlinie (EED) [EED] vom 4. Dezember Es wird angenommen, dass bezogen auf den Ist-Zustand bis zum Zieljahr 2030 jährlich 1,5 % des elektrischen Endenergiebedarfs eingespart werden können. Absolut würde sich hierdurch ausgehend vom derzeitigen Verbrauch von MWh pro Jahr im Bereich der privaten Haushalte ein Einsparpotenzial von rund MWh pro Jahr an elektrischer Endenergie ergeben. Dadurch könnte der CO 2 -Ausstoß um 797 t pro Jahr gesenkt werden. Hinweis: Im Rahmen dieser Studie wurden die elektrischen Einsparpotenziale anhand des aktuellen Stromverbrauches und durch Austausch/Optimierung der aktuell installierten Anlagentechnik berechnet. Eine Berücksichtigung neuer stromverbrauchender Anwendungsbereiche kann nicht vorhergesagt und dementsprechend nicht berücksichtigt werden. 28

29 Potenzialanalyse Gewerbe, Handel, Dienstleistung, Industrie, Landwirtschaft Grundsätzlich ist die Potenzialabschätzung im Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistung / Industrie / Landwirtschaft mit Unsicherheiten behaftet. Eine genaue Analyse der Energieeinsparpotenziale kann nur durch eine ausführliche Begehung sämtlicher Betriebe sowie der damit verbundenen, umfangreichen Datenerhebungen erfolgen. In Abstimmung mit den beteiligten Akteuren erfolgt die Ermittlung der Einsparpotenziale in der Verbrauchergruppe GHD/I/L daher in Anlehnung an die EU-Energie- Effizienzrichtlinie (EED) [EED] vom 04. Dezember Es wird angenommen, dass bezogen auf den Ist-Zustand bis zum Zieljahr 2030 jährlich: 1,5% des elektrischen Endenergiebedarfs 1,5% des thermischen Endenergiebedarfs eingespart werden können. Ausgehend von diesem Einsparziel könnten in der Verbrauchergruppe GHD/I/L im thermischen Bereich MWh/a und im elektrischen Bereich rund 777 MWh/a gegenüber dem Ausgangszustand eingespart werden. Dies entspricht einer Verminderung des CO 2 -Ausstoßes von 930 t/a im thermischen Sektor und von 485 t/a im elektrischen Sektor Kommunale Liegenschaften Aus Sicht des Bundes kommt den Städten und Kommunen eine zentrale Rolle bei der Umsetzung von Energieeinsparmaßnahmen zu [BAFA Eff]. Nur auf kommunaler Ebene besteht die Möglichkeit einer direkten Ansprache der Akteure. Die Motivation zur eigenen Zielsetzung und Mitwirken bei der Reduktion der CO 2 -Emissionen für die Städte und Kommunen kann dabei in mehrere Ebenen untergliedert werden: Die Selbstverpflichtung aus Überzeugung von der Notwendigkeit des Handelns Die Vorbildfunktion für alle Bürger Die wirtschaftliche Motivation Zudem können Aktivitäten, die dem Klimawandel und seinen Herausforderungen eine aktive Handlungsbereitschaft und eine klare Zielsetzung entgegensetzen, auch Vorteile im Zusammenhang mit privaten und unternehmerischen Standortentscheidungen hervorrufen. Die Städte und Kommunen bilden in Bezug auf die Umsetzung energiepolitischer Ziele das Verbindungsglied zwischen EU, Bund, Land und dem Endverbraucher. 29

30 Potenzialanalyse Endenergie zur Wärmebereitstellung Analog zu der Verbrauchergruppe Private Haushalte ergibt sich auch für die kommunalen Liegenschaften ein Einsparpotenzial durch die energetische Sanierung von Gebäuden. In den letzten Jahren erfolgten in einigen Liegenschaften der Gemeinde Frensdorf bereits effizienzsteigernde Maßnahmen. So wurde beispielsweise das Rathaus auf eine moderne Pelletheizung umgerüstet. Außerdem wird aktuell das Schulgebäude in Frensdorf generalsaniert. In Anlehnung an die EU-Energieeffizienzrichtlinie EED [EED] vom 4. Dezember 2012 wird nun auch im Sektor der kommunalen Liegenschaften von einer Endenergie-Einsparung zur Wärmebereitstellung von jährlich 1,5 % ausgegangen. Somit wird bis zum Jahr 2030 eine Sanierung von insgesamt 21 % der kommunalen Liegenschaften prognostiziert. Daraus ergibt sich ein Potenzial zur Einsparung an thermischer Endenergie von rund 152 MWh/a. Dies entspricht einer CO 2 -Einsparung gegenüber dem Ausgangszustand von 39 t/a Elektrische Endenergie In Anlehnung an die EU-Effizienzrichtlinie wird davon ausgegangen, dass auch im Bereich des elektrischen Energiebedarfs der kommunalen Liegenschaften jährlich rund 1,5 % eingespart werden können. Somit kann der elektrische Energieeinsatz auf bis zu 298 MWh pro Jahr im Jahr 2030 reduziert werden, was einer Reduktion um 21 % bezüglich des Ausgangszustands entspricht. Weiterhin kann durch eine Umrüstung der Straßenbeleuchtung ein Einsparpotenzial von bis zu 51 % festgestellt werden. Dies entspricht einer Reduktion um 178 MWh pro Jahr im Vergleich zum Ausgangszustand. Insgesamt entspricht dies einer Einsparung an elektrischer Endenergie von bis zu 259 MWh/a im Jahr Durch das Umsetzten der Einsparmaßnahmen kann der CO 2 -Ausstoß gegenüber dem Ausgangszustand um 162 t/a reduziert werden. 30

31 GHDI / Landwirtschaft Kommunale Liegenschaften Private Haushalte Potenzialanalyse Zusammenfassung der Potenzialanalyse In Tabelle 4 sind die Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz bzw. zur Einsparung von Energie in den einzelnen Verbrauchergruppen als Summe zusammenfassend dargestellt. Abbildung 9 stellt die Einsparpotenziale noch einmal prozentual nach Energieform (elektrisch/thermisch) und Verbrauchergruppen dar. Die jeweiligen Potenziale sind auf durchgeführte Maßnahmen bis zum Zieljahr 2030 bezogen. Tabelle 4: Zusammenfassung der verbrauchergruppenspezifischen Einsparpotenziale Effizienzsteigerung Endenergie Endenergie- CO Maßnahme 2 - Einsparpotential Ist-Zustand einsatz in 2030 Einsparung [MWh/a] [%] [MWh/a] [MWh/a] [t/a] Endenergie thermisch Wärmedämmmaßnahmen Sanierungsrate 2 %/a auf EnEV 2014 Endenergie elektrisch Steigerung der Elektroeffizienz (EU-Richtlinie 1,5%/a) Endenergie thermisch 709 Wärmedämmmaßnahmen auf EnEV 2014 (EU-Richtlinie 1,5%/a) Endenergie elektrisch 725 Steigerung der Elektroeffizienz (EU-Richtlinie 1,5%/a) Endenergie thermisch Steigerung der th. Effizienz (EU-Richtlinie 1,5%/a) Endenergie elektrisch Steigerung der Elektroeffizienz (EU-Richtlinie 1,5%/a) Summe Endenergie gesamt Abbildung 9: Aufteilung der verbrauchergruppenspezifischen Einsparpotenziale 31

32 Potenzialanalyse Rund 62 % des gesamten Einsparpotenzials (Endenergie Wärme und Endenergie Strom) sind der Verbrauchergruppe Private Haushalte zuzurechnen. In Summe ergibt sich in den drei Verbrauchergruppen im Bereich der thermischen Endenergie gegenüber dem Ist-Zustand (rund MWh/a) ein Einsparpotenzial von etwa MWh/a bzw. rund 19 %. Dies entspricht einer möglichen Verringerung des CO 2 -Ausstoßes um t/a. Im Bereich der elektrischen Endenergie ergibt sich ausgehend vom Ist-Zustand (rund MWh/a) eine Einsparung von rund MWh/a bzw. rund 22 %. Dadurch kann der CO 2 -Ausstoß um rund t/a reduziert werden. Insgesamt könnten in Summe ca MWh/a Endenergie und rund t/a an CO 2 -Emissionen vermieden werden. Die größten Ansatzpunkte liegen dabei in der Verbrauchergruppe Private Haushalte (sowohl thermische als auch elektrische Endenergie) sowie in der Einsparung von thermischer Energie in der Verbrauchergruppe Gewerbe, Handel, Dienstleistung, Landwirtschaft. 5.3 Potenziale zum Ausbau der erneuerbaren Energien Nachfolgend wird das grundsätzliche und langfristig zur Verfügung stehende Potenzial aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen im Betrachtungsgebiet zusammengestellt. Als erneuerbare Energien in diesem Sinne werden Energieträger bezeichnet, die im gleichen Zeitraum, in dem sie verbraucht werden, wieder neu gebildet werden können (z. B. Biomasse) oder grundsätzlich in unerschöpflichem Maße zur Verfügung stehen (Solarstrahlung, Windenergie, Wasserkraft, Geothermie). Die in den nachfolgenden Kapiteln ausgewiesenen Potenziale spiegeln das technisch umsetzbare und nachhaltig nutzbare Potenzial wieder und lassen keinen Rückschluss auf die Wirtschaftlichkeit bei der Umsetzung zu. Da sich die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen kontinuierlich ändern können (z. B. durch politische oder rechtliche Vorgaben), ist eine Wirtschaftlichkeit bei der Umsetzung konkreter Maßnahmen und Projekte jeweils im Einzelfall zu prüfen Photovoltaik und Solarthermie Die Nutzung der direkten Sonneneinstrahlung ist auf verschiedene Arten möglich. Zum einen stehen Möglichkeiten der passiven Nutzung von Sonnenlicht und -wärme zur Verfügung, die vor allem in der baulichen Umsetzung bzw. Gebäudearchitektur Anwendung finden (z. B. solare Gewinne über großzügig verglaste Fassaden). Zum anderen kann die Sonnenstrahlung aktiv zur Energieerzeugung genutzt werden, in erster Linie zur Warmwasserbereitung (Solarthermie) und Stromerzeugung (Photovoltaik). 32

33 Potenzialanalyse Photovoltaik und Solarthermie auf Dachflächen: Mithilfe der Anzahl der Wohngebäude und Wohnflächen [StaBa Woh], den vorhandenen Dächern der Gewerbe/Industriebetriebe und der Auswertung von Luftbildaufnahmen können die für die Nutzung von Solarthermie und Photovoltaik geeigneten Modulflächen auf den verfügbaren Dachflächen bestimmt werden. Die Modulfläche beschreibt dabei die Fläche, die sich tatsächlich für die Installation von Solarthermie und Photovoltaik eignet. Norddächer und Dächer auf Gebäuden mit Denkmalschutz werden dabei nicht berücksichtigt. Die auf diese Weise ermittelten verfügbaren Modulflächen wurden durch die IfE GmbH zusammengestellt und mit den beteiligten Akteuren abgestimmt. In Summe beläuft sich die nutzbare Modulfläche im Betrachtungsgebiet auf rund m². Ausgehend vom heutigen Stand der Technik kann bei der Verwendung von monokristallinen PV- Modulen zur solaren Stromproduktion von einem Flächenbedarf von rund 7,5 m²/kw p ausgegangen werden. Der Ertrag von Solarthermieanlagen wurde im Rahmen des Energienutzungsplans ausgehend von den örtlichen Gegebenheiten unter Berücksichtigung der bereits installierten Solarthermieanlagen ermittelt. Für die weiteren Berechnungen wurde auf Basis von Erfahrungswerten der IfE GmbH sowie den Erträgen der im Betrachtungsgebiet bereits vorhandenen Anlagen von folgenden spezifischen Erträgen ausgegangen: Photovoltaik (Aufdach) mittl. jährlicher Ertrag: 900 kwh el /kw p Solarthermie mittl. jährlicher Ertrag: 350 kwh th /m² Es wird davon ausgegangen, dass die für solare Nutzung geeignete Dachfläche sowohl für die Installation von Solarthermieanlagen als auch für die Warmwasserbereitung und die Installation von Photovoltaikanlagen für die Stromproduktion genutzt werden. Aufgrund der direkten Standortkonkurrenz der beiden Techniken muss dabei eine prozentuale Verteilung berücksichtigt werden. Um ein praxisbezogenes Ausbausoll an Solarthermiefläche vorgeben zu können, wird als Randbedingung ein Deckungsziel des Warmwasserbedarfs in der Verbrauchergruppe Private Haushalte anvisiert. Dieses Deckungsziel (sprich der Anteil am gesamten Warmwasserbedarf, der durch Solarthermie erzeugt werden soll) wurde mit den beteiligten Akteuren vor Ort abgestimmt. Ausgehend von einem spezifischen Energiebedarf für die Brauchwassererwärmung von 12,5 kwh th /m² WF *a [EnEV] ergibt sich für das Betrachtungsgebiet ein jährlicher Gesamt-Energiebedarf von rund MWh th für die Wassererwärmung. Das angestrebte Deckungsziel wurde mit 50 % festgelegt. Dies entspricht einem Energiebedarf von rund MWh th, der durch Solarthermie gedeckt werden soll. Um dies zu erreichen werden insgesamt rund m 2 an Kollektorfläche benötigt. Diese Fläche wird im Rahmen des Energienutzungsplans gleichzeitig als technisches Potenzial der Solarthermie definiert. Derzeit sind 33

34 Potenzialanalyse im Betrachtungsgebiet bereits Solarthermieanlagen mit einer Gesamtfläche von rund m 2 installiert, sodass noch eine Ausbaupotenzial von rund m² besteht. Ausgehend von der Annahme, dass dieses Potential voll ausgeschöpft wird, ergibt sich eine maximale nutzbare Restdachfläche für Photovoltaikmodule von rund m². In Absprache mit den beteiligten Akteuren wurde ein realistisches Szenario zum weiteren Ausbau von PV-Anlagen festgelegt, das sich auf 60 % der grundsätzlich für Photovoltaik verfügbaren Dachfläche beläuft. In Summe ergibt sich daraus eine im Betrachtungsgebiet realistisch für Photovoltaikanlagen nutzbare Dachfläche von rund m². In Summe können auf dieser Modulfläche Photovoltaikmodule mit einer Gesamtleistung in Höhe von rund kw p installiert werden. Im Bilanzjahr Jahr 2014 waren bereits Module mit einer Gesamtleistung von rund kw p installiert, sodass noch ein Ausbaupotenzial von rund kw p besteht. 34

35 Potenzialanalyse Die Potenziale für Photovoltaik und Solarthermieanlagen sind in der nachfolgenden Tabelle 5 als Übersicht zusammengefasst. Tabelle 5: Das Potenzial erneuerbarer Energien aus Solarthermie und Photovoltaik Solarthermie und Photovoltaik geeignete Modulfläche im Stadtgebiet (Dachneigung, Denkmalschutz, etc.) m 2 Warmwasserbereitung durch Solarthermie (50% des WW-Bedarfes der Privaten Haushalte) Erforderliche Kollektorfläche m 2 bereits installiert m 2 Ausbaupotenzial m 2 gesamte Wärmeproduktion MWh/a Stromproduktion durch Photovoltaik (60% der übrigen geeigneten Dachfläche) Gesamtpotenzial bereits installiert Ausbaupotenzial gesamte Stromproduktion kw p kw p kw p MWh/a Aktuell sind m² Solarkollektorfläche installiert. Zur Erreichung des oben definierten Gesamtpotenzials müssen demnach noch etwa m² zugebaut werden (solarthermisches Ausbaupotenzial). Das Ausbaupotenzial an Photovoltaik auf Dachflächen beträgt folglich noch rund kw p. Insgesamt können bei voller Ausschöpfung des Potenzials jährlich rund MWh an Strom produziert werden. 35

36 Potenzialanalyse Photovoltaik auf Freiflächen Neben der Nutzung von geeigneten Dachflächen besteht auch noch die Möglichkeit Photovoltaik auf Konversionsflächen und sonstigen Freiflächen zu installieren. Ähnlich wie bei Flachdächern kann hier die Ausrichtung der zu installierenden Anlage optimal gewählt werden. Dementsprechende Freiflächen bieten auch die Möglichkeit, Großanlagen zu installieren, die mit einer Nachführung nach dem Sonnenstand ausgerüstet sind und so höhere Energieerträge erzielen. Nach dem erneuerbaren- Energien-Gesetz ist die Installation von PV-Anlagen aktuell auf folgenden Flächen möglich: Entlang von Bahnlinien Entlang von Autobahnen Konversionsflächen Versiegelte Flächen Hinweis: Die Förderung von neuen Photovoltaik-Freiflächenanlagen erfolgt nach dem Ausschreibungs-Modell. Betreiber erhalten nur noch eine finanzielle Förderung nach dem EEG wenn sie bei einer Ausschreibung den Zuschlag erhalten. 36

37 Potenzialanalyse Zu Projektbeginn existierte für Stadt und Landkreis Bamberg, somit auch für die Gemeinde Frensdorf, bereits ein Solarflächenkataster erstellt durch die ARGE Solartkataster Bamberg, das Büro für Städtebau und Architektur Dr. Hartmut Holl, sowie die EGS-plan Ingenieurgesellschaft für Energie- Gebäude- und Solartechnik mbh. Abbildung 10: Auszug aus dem Solarflächenkataster (Quelle: [Sol Ba]; eigene Bearbeitung) Die Standorte die im Solarkataster als EEG-Flächen ausgewiesen sind wurden in den Energienutzungsplan mit integriert. In Summe steht eine gesamte nutzbare Fläche von ca. 23 Hektar zur Verfügung. Auf Basis von Erfahrungswerten der IfE GmbH und den Erträgen der bereits im Betrachtungsgebiete vorhandenen PV- Freiflächenanlagen werden folgende Annahmen getroffen: spezifischer Flächenbedarf: 24 m²/kwp spezifischer mittlere Energieertrag: kwh el /kw p Bei theoretischem Vollausbau ließe sich auf der verfügbaren Fläche eine elektrische Leistung von rund kw p installieren und daraus ein Energieertrag von rund MWh/a erzielen. 37

38 Potenzialanalyse Biomasse Feste Biomasse Energieholz aus Forstwirtschaft Insgesamt steht im Betrachtungsgebiet eine Waldfläche von rund ha [StaBa FL] zur Verfügung, was einem Anteil an der Gesamtfläche von rund 32 % entspricht. Bei der Ermittlung des maximal zur Verfügung stehenden Potenzials an Energie aus Holz wird von einem durchschnittlichen Holzzuwachs von im Mittel 10 Festmetern je Hektar und Jahr ausgegangen. Ausschlussflächen wie Landschafts- und Naturschutzgebiet welche nicht zur Holzbewirtschaftung vorgesehen sind, werden berücksichtigt und von der weiteren Betrachtung ausgeschlossen. Der jährliche Nachwuchs an Holz wird im Betrachtungsgebiet auf rund MWh pro Jahr prognostiziert Bei dem zur Verfügung stehenden Potenzial an Holz steht der Anteil, welcher energetisch genutzt werden kann in Konkurrenz mit der stofflichen Verwertung. Daher kann nicht der gesamte Holznachwuchs für die energetische Nutzung eingesetzt werden. Das technisch und nachhaltig nutzbare Gesamtpotenzial für die energetische Nutzung (Holzbrennstoffertrag) beläuft sich auf rund MWh/a (entsprechend rund einem Drittel des gesamten regenerativen Nachwuchses). Landschaftspflegeholz Landschaftspflegeholz (Holz aus öffentlichem und privatem Baum-, Strauch- und Heckenschnitt) unterliegt keiner sonstigen Nutzung und steht somit theoretisch komplett zur Verfügung. Unter der Annahme eines jährlichen Anfalls an Landschaftspflegeholz von rund 94,6 kg pro Einwohner besteht ein Potential von rund MWh pro Jahr (eigene Berechnung, Datenquelle [StaBa Bev], [AbfaBa G]). Altholz Eine Sonderstellung kommt dem Altholz zu. Pro Einwohner und Jahr fallen laut Abfallbilanz [AbfaBa A] in Frensdorf 15,1 kg Altholz an. Unter Berücksichtigung der Einwohnerzahl im Betrachtungsgebiet steht dadurch eine Energiemenge von rund 169 MWh/a zur energetischen Nutzung zur Verfügung (eigene Berechnung, Datenquelle [StaBa Bev], [AbfaBa A]). 38

39 Potenzialanalyse Zusammenfassung feste Biomasse In Tabelle 6 ist das technische Potenzial zur Energiebereitstellung aus holzartiger Biomasse zusammenfassend aufgelistet. In Summe beträgt das nutzbare Gesamtpotenzial an fester Biomasse für das Gesamtgebiet rund MWh/a. Aktuell (Bilanzjahr 2014) beläuft sich Endenergieeinsatz an fester Biomasse auf rund MWh/a. Aus den Betrachtungen ergibt sich ein nachhaltiges Potenzial von MWh/a. Nachhaltig in diesem Sinne bedeutet, dass die Holzeinschlagrate nicht die Holznachwuchsrate übersteigt. Somit beläuft sich das nachhaltige Ausbaupotenzial auf rund MWh/a. Tabelle 6: Übersicht der technischen Energiebereitstellungspotenziale aus Holz Energiebereitstellung [MWh/a] Nachwuchs auf gesamter Waldfläche (rund ha; regenerativer Nachwuchs ca. 10 Fm/ha x a) davon als Brennholz nutzbar (rund 30%) zusätzlich: Landschaftspflegeholz Altholz 169 Summe nutzbares Gesamtpotenzial MWh/a Gasförmige Biomasse Biogas aus Energiepflanzen Bei der Abschätzung des Potenzials an Biomasse aus der landwirtschaftlichen Produktion wird von einem Anbau von Energiepflanzen (z. B. Raps, Mais oder sonstige) auf 20 % der zur Verfügung stehenden landwirtschaftlichen Fläche ausgegangen. Folglich würden weiterhin 80% der Flächen für die Nahrungsmittelproduktion zur Verfügung stehen. Auf der für den Anbau von Energiepflanzen verfügbaren Fläche ließe sich im Betrachtungsgebiet eine Energiemenge von ca MWh pro Jahr an Biogas bereitstellen (eigene Berechnung; Datenquelle [StaBa FL]). 39

40 Potenzialanalyse Biogas aus Gülle Eine weitere Möglichkeit der energetischen Nutzung in der Landwirtschaft stellt der Reststoff Gülle dar. Eine Großvieheinheit produziert ca. 15 Tonnen Gülle pro Jahr. Mit einer Tonne Gülle können in Biogasanlagen ca m³ Biogas erzeugt werden. Unter der Voraussetzung, dass etwa 50 % der anfallenden Gülle als Input für Biogasanlagen genutzt werden, ergibt sich für das Betrachtungsgebiet derzeit ein Potenzial von rund MWh/a an Biogas aus Gülle (eigene Berechnung, Datenquelle [StaBa Gülle]). Biogas aus Bioabfällen Gemäß der Abfallbilanz Bayern des Landkreises Bamberg fallen jährlich pro Einwohner rund 92,7 kg Bioabfall an. Dies ergibt einen jährlichen Bioabfallanfall für die Gemeinde Frensdorf von rund 456 Tonnen. Bei einem mittleren Biogasertrag von rund 100 m³ pro Tonne Bioabfall könnten folglich rund 273 MWh erzeugt werden. (eigene Berechnung, Datenquelle [AbfaBa B]) Klärgas aus Klärschlamm Eine zusätzliche allerdings nur bedingt verfügbare Möglichkeit zur Energieerzeugung aus Biomasse stellt die energetische Nutzung des Reststoffes Klärschlamm dar. Eine überschlägige Ermittlung auf Basis der verfügbaren Abfallbilanzen ergibt ein Potential zur Bereitstellung von rund 323 MWh/a an Klärgas (eigene Berechnung, Datenquelle [StaBa Bev], [AbfaBa K]). 40

41 Potenzialanalyse Zusammenfassung gasförmige Biomasse In der nachfolgenden Tabelle 7 sind die Potenziale im Betrachtungsgebiet zusammengefasst. Tabelle 7: Zusammenfassung technisches Biogaspotenzial Potenzial an Biogas Energieträger Energiepflanzen Gülle Bioabfall Klärschlamm Leistung Biogasanlage Stromproduktion gesamt Wärmeproduktion gesamt MWh/a MWh/a 273 MWh/a 323 MWh/a 983 kw el MWh/a MWh/a Das Gesamtpotenzial von MWh/a beinhaltet die energetische Verwertung von Energiepflanzen auf rund 20 % der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche, die energetische Nutzung von rund 50 % des gesamten Gülleanfalls im Betrachtungsgebiet und des anfallenden Bioabfalls sowie das überschlägig ermittelte Potenzial an Klärschlamm. Die erzeugte Biogasenergie kann z. B. in Blockheizkraftwerken in elektrische und thermische Energie umgewandelt werden. Ausgehend von dem zur Verfügung stehenden Potential an gasförmiger Biomasse könnten KWK-Anlagen mit einer Leistung von insgesamt rund 983 kw el installiert werden. Bei angenommenen Nutzungsgraden von η el = 0,37 und η th = 0,47 sowie einer jährlichen Vollbenutzungsdauer von h/a können in Summe aus allen gasförmigen Energieträgern somit MWh el und MWh th erzeugt werden. Es wird ein technisches Gesamtpotenzial zur Errichtung von Biogasanlagen / Biomethanaufbereitungsanlagen von insgesamt 983 kw el ausgewiesen. Derzeit sind bereits Anlagen mit einer Leistung von rund kw el installiert. Dementsprechend besteht im Bilanzraum kein weiteres nachhaltiges Ausbaupotenzial mehr. Bei der Befragung der Bioagasanlagenbetreiber [Frau Bio] zeigte sich jedoch, dass im Bereich der Bestandsanlagen noch signifikantes Potenzial hinsichtlich der Abwärmenutzung besteht. 41

42 Potenzialanalyse Windkraft Im Betrachtungsgebiet ist aktuell kein Vorranggebiet für Windkraft ausgewiesen. Weiterhin zeigt sich, dass unter Berücksichtigung des Gesetzes zur Änderung der Bayerischen Bauordnung und des Gesetzes über die behördliche Organisation des Bauwesens, des Wohnungswesens und der Wasserwirtschaft vom 17. November 2014 (10-H-Regel) eine Errichtung neuer Windkraftanlagen nahezu ausgeschlossen ist. In Abbildung 11 ist die Fläche für das nach der 10-H-Regel ausgeschlossene Gebiet (braun) gekennzeichnet. Die verbleibende potenzielle Fläche (blau) weist eine Windgeschwindigkeit von 5,2 m/s und rund 1590 Volllaststunden (je auf 160 Meter Nabenhöhe) [BayWind] und ist somit erfahrungsgemäß für einen wirtschaftlichen Betrieb einer Windkraftanlage ungeeignet. Abbildung 11: Windkraftpotenziale im Betrachtungsgebiet 42

43 Potenzialanalyse Wasserkraft Nach Rücksprache mit dem zuständigen Wasserwirtschaftsamt [WWA Kro] befinden sich im Bilanzgebiet keine aktuell ungenutzten Querbauwerke oder Altanlagen die für einen Ausbau oder Reaktivierung in Frage kommen. Ein bestehendes Wehr wurde vor wenigen Jahren extra für die Gewährung der Durchlässigkeit umgebaut. Somit ist aktuell kein signifikantes Ausbaupotenzial an Wasserkraft gegeben. Die Bestandsanlagen erzeugten im Bilanzjahr kwh Strom. Eventuell könnte die Ausbeute durch die Renovierung der bestehenden Anlagen gesteigert werden. Dies bedarf allerdings einer detaillierten Prüfung durch Wasserkraftexperten vor Ort und lässt sich im Rahmen dieser Studie nicht genauer quantifizieren Geothermie Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen, als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom in KWK-Anlagen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten der Geothermienutzung: Oberflächennahe Geothermie bis ca. 400 Meter Tiefe zur Wärme- und Kältegewinnung (meist über Wärmepumpen in Verbindung mit Erdwärmesonden oder -kollektoren, die als Wärmetauscher genutzt werden) Tiefengeothermie bis ca. 7 km Tiefe. In diesen Tiefen kann können höhere Temperaturniveaus erschlossen werden, sodass neben der Wärmeproduktion auch die Produktion von Strom über die sog. Kraft-Wärme-Kopplung sein kann. Die direkte Nutzung oberflächennaher Geothermie, in Form von Wärmepumpenheizungen, ist in Deutschland schon weit verbreitet und verzeichnet hohe Zuwachsraten. Diese Technik findet überwiegend ihren Einsatz in kleinen und mittleren dezentralen Anlagen zur Bereitstellung von Wärmeenergie und Klimakälte. Zur Nutzung des niedrigen Temperaturniveaus, in Bayern zwischen 7 C und 12 C, steht ein vielfältiges Spektrum an Techniken zur Verfügung, um die im Untergrund vorhandene Energie nutzen zu können. Die wichtigsten hierbei sind: Erdwärmekollektoren Erdwärmesonden Grundwasser-Wärmepumpen 43

44 Potenzialanalyse Erdberührte Betonbauteile Thermische Untergrundspeicher Die oberflächennahe Geothermie könnte künftig einen erheblichen Beitrag zur Senkung der CO 2 - Emissionen leisten, insbesondere dann, wenn der für den Betrieb der Wärmepumpen notwendige Stromeinsatz aus regenerativen Energieformen erfolgt. Gerade bei Neubauten entscheiden sich viele Bauherren für den Einsatz einer Wärmepumpe, um die Anforderungen des erneuerbare-energien- Wärme-Gesetzes (EEWärmeG) zu erfüllen. 44

45 Potenzialanalyse Das Gesamtpotenzial an oberflächennaher Geothermie im Betrachtungsgebiet kann im Rahmen dieser Studie nur qualitativ aufgezeigt werden. Hierzu wurde für das Betrachtungsgebiet mit Hilfe des Informationssystem Oberflächennahe Geothermie (IOG) des Landesamts für Umwelt [LfU IOG] eine Karte erstellt, in der die Gebiete ausgewiesen sind, in denen oberflächennahe Geothermie grundsätzlich möglich ist (Abbildung 12). Abbildung 12: Qualitatives Geothermiepotenzial in der Gemeinde Frensdorf (Quelle: [LfU IOG], eigene Bearbeitung) Es zeigt sich, dass grundsätzlich ein Potenzial für die Anwendung von Erdwärmesonden, Grundwasserwärmepumpen und Erdwärmekollektoren im Gemeindegebiet Frensdorf vorhanden ist. In einigen wenigen Gebieten, in Abbildung 12 blau hinterlegt, ist der Einsatz von Erdwärmesonden nicht möglich. 45

46 Potenzialanalyse Zusammenfassung der Potenziale an erneuerbaren Energien In nachfolgender Tabelle 8 sind der Ist-Zustand sowie das technische Potenzial der erneuerbaren Energien im Betrachtungsgebiet zusammenfassend dargestellt. Die Differenz zwischen Bestand und technischem Gesamtpotenzial gibt das zur Verfügung stehende technische Ausbaupotenzial wieder. Die in der Tabelle angegebene CO 2 -Einsparung entspricht der erzielbaren Minderung durch die volle Ausschöpfung der bisher noch nicht genutzten Potenziale. Durch Umsetzung der technischen und nachhaltigen Potenziale im Bereich der erneuerbaren Energien könnten, ausgehend vom Bilanzjahr 2014, zusätzlich jährlich rund MWh regenerativer Strom und rund MWh regenerative Wärme bereitgestellt werden. Dies entspricht einer CO 2 - Ersparnis von t/a im Bereich der elektrischen Energie sowie t/a im Bereich der thermischen Energie. Tabelle 8: Die Potenziale im Bereich der erneuerbaren Energien Bestand Gesamtpotenzial Ausbaupotenzial CO 2 -Einsparung Potenzial Erneuerbarer Energien Endenergie elektrisch Endenergie thermisch Endenergie elektrisch Endenergie thermisch Endenergie elektrisch Endenergie thermisch elektrisch thermisch [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [Tonnen/a] [Tonnen/a] Photovoltaik 60% der geeigneten Fläche Freiflächen-PV Solarthermie 50% WW-Deckung Wind Biomasse Wald/Altholz/Nebenprod Biogas landw. Nutzfläche, Gülle * ** ** Wasserkraft keine geeigneten Querbauwerke Summe * Wärmenutzung in Wärmenetzen u.ä. ** Bereits über das technische Potenzial hinaus genutzt Die größten Ausbaupotenziale bestehen bei der der Aufdach- und Freiflächen-Photovoltaik sowie in der sinnvollen Abwärmenutzung von Biogasanlagen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass es sich hier um technische, nicht um wirtschaftliche Potenziale handelt. Eine Umsetzung ist daher nicht zwangsläufig möglich. Weitere, wenn auch etwas geringere, Zubaupotenziale bieten sich im Bereich der Biomassenutzung und Solarthermie. Im Sektor Wasserkraft wurden die verfügbaren Potenziale bereits erschlossen. Ebenso besteht auch im Bereich Windenergie kein Zubaupotenzial. Dies liegt hauptsächlich darin begründet, dass durch den einzuhaltenden Mindestabstand von 10-facher Anlagenhöhe praktisch keine geeigneten Standorte zur Verfügung stehen. Bei Biogasanlagen sind die vorhandenen technischen Potenziale im Bilanzjahr bereits übermäßig ausgeschöpft, sodass bilanziell ein Import über die Grenzen des Betrachtungsgebiets hinweg notwendig ist. 46

47 Potenzialanalyse Hinweis: Bei gasförmiger Biomasse (Biogas) ist zu beachten, dass das regenerativ zur Verfügung stehende Potenzial rein bilanziell bereits übernutzt wird. Es muss dabei auch berücksichtigt werden, dass aufgrund der umliegenden Gebiete Wechselwirkungen über die Grenzen des Betrachtungsgebiets hinaus anzunehmen sind. Das negativ angegebene Ausbaupotenzial heißt somit nicht, dass der Rückbau von Biogasanlagen anzuraten ist. Vielmehr müssen die Wechselwirkungen mit den angrenzenden Gebieten betrachtet werden. 47

48 Strategische Entwicklungsszenarien bis Strategische Entwicklungsszenarien bis 2030 Nachfolgend werden die Ergebnisse zum energetischen Ist-Zustand, die Potenziale zur Energieeinsparung und die technischen Potenziale zum Ausbau erneuerbarer Energien zusammengeführt. Ziel ist es, zu prüfen, inwieweit eine bilanziell autarke Energieversorgung im Betrachtungsgebiet bis zum Jahr 2030 möglich ist. Energieautarkie bedeutet in diesem Fall, dass die Summe aller Energieverbräuche innerhalb bestimmter Systemgrenzen gleich der Summe aller Energieerzeugung innerhalb dieser Systemgrenzen ist (bilanzielle Energieautarkie). Die zeitliche Komponente (Deckungleichheit von Erzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt im Jahr) wird dabei außer Acht gelassen. Die Untersuchung wird getrennt für Strom und Wärme durchgeführt. 6.1 Elektrische Energie In Abbildung 13 ist die prognostizierte Entwicklung des gesamten Strombedarfs im Betrachtungsgebiet für die einzelnen Jahre dargestellt. Durch Effizienzsteigerung und den Umstieg auf moderne Technologien könnte unter den angenommenen Randbedingungen der Bedarf an elektrischer Energie von aktuell MWh/a auf MWh/a im Jahr 2030 gesenkt werden (schwarze Linie). Die grüne Linie zeigt das vorhandene technische Gesamtpotenzial an Strom aus erneuerbaren Energien im Betrachtungsgebiet. Die rote Linie zeigt den Ausbau der regenerativen Stromerzeugung an, die hier vereinfachend als linear angenommen wurde (es erfolgt also bezogen auf den Ist-Zustand jedes Jahr der gleich prozentuale Zubau von erneuerbare-energien-anlagen). Bereits im Bilanzjahr 2014 wird bilanziell mehr Strom aus erneuerbaren Energien produziert, als verbraucht wird. Wird das gesamte Ausbaupotenzial an erneuerbaren Energien ausgeschöpft, entsteht im Jahr 2030 ein Stromüberschuss von MWh pro Jahr an elektrischer Endenergie. Dieser kann sowohl durch Energiehandel an der Strombörse oder mit Nachbarkommunen außerhalb des Betrachtungsgebietes genutzt werden (Export), als auch durch den Ausbau der Elektromobilität und der Wärmerzeugung mittels elektrischer Wärmepumpen im Bilanzgebiet selbst genutzt werden. Zu beachten ist in jedem Fall, dass im Rahmen des Energienutzungsplanes lediglich eine bilanzielle und keine zeitliche Betrachtung erfolgt. Dies bedeutet, dass durch die vorgeschlagenen Maßnahmen der Energiebedarf im Betrachtungsgebiet nicht zu jedem Zeitpunkt im Jahr vollständig aus erneuerbaren Energien gedeckt werden kann (z. B. im Winter oder bei Dunkelheit), sondern weiterhin ein Energieaustausch (Export, Import) mit den angrenzenden Regionen notwendig ist. 48

49 Strategische Entwicklungsszenarien bis 2030 Abbildung 13: Entwicklung des elektrischen Energiebedarfes und Ausbau der Stromerzeugung aus EE 6.2 Wärmeenergie In Abbildung 14 ist die prognostizierte Entwicklung des gesamten Wärmebedarfs im Betrachtungsgebiet für die Jahre 2014 bis 2030 dargestellt. Durch Wärmedämmmaßnahmen und Effizienzsteigerung könnte unter den angenommen Randbedingungen der Wärmebedarf von aktuell rund MWh/a auf rund MWh/a im Jahr 2030 gesenkt werden (schwarze Linie). Die grüne Linie zeigt das vorhandene Potenzial zur Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien. Rot dargestellt ist das Ausbauszenario für die Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien, in dem ausgehend vom Ist-Zustand im Bilanzjahr 2014 von einem linearen Zubau bis hin zu einer Vollversorgung im Jahr 2030 angenommen wird. Auch unter der Berücksichtigung der beschriebenen Einsparpotenziale sowie dem Ausbau an erneuerbaren Energien bleibt im Jahr 2030 eine bilanzielle Unterdeckung von MWh an thermischer Endenergie pro Jahr bestehen, die weiterhin aus fossilen Quellen gedeckt werden müsste. Dies bedeutet, dass der thermische Energiebedarf auch bei Erreichung aller Effizienz- und Ausbauziel nicht vollständig aus dem im Betrachtungsgebiet verfügbaren Potenzial an erneuerbaren Energien gedeckt werden kann. 49

50 Strategische Entwicklungsszenarien bis 2030 Abbildung 14: Entwicklung des thermischen Energieverbrauchs und Ausbau der Wärmeerzeugung aus EE Eine weitere Steigerung des Anteiles an erneuerbaren Energien wäre jedoch z. B. durch eine stärkere Nutzung der oberflächennahen Geothermie möglich. Diese Potenziale konnten im Rahmen des Energienutzungsplans nur qualitativ betrachtet werden, weshalb sie in den oben dargestellten Zahlen nicht enthalten sind. Insbesondere durch Nutzung der oberflächennahen Geothermie könnte der bilanzielle Überschuss bei der elektrischen Energie (vgl. Abbildung 11) mittels elektrischer Wärmepumpen zum Ausgleich der Unterdeckung im Bereich der Wärmebereitstellung genutzt werden. Ausgehend von den Leistungszahlen typischer, am Markt verfügbarer Wärmepumpen, wäre dabei eine Hebelwirkung um den Faktor 2 bis 3 erzielbar. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die bilanzielle Unterdeckung durch den Zukauf erneuerbarer Energieträger (Biomethan, Biomasse, ). von außerhalb des Betrachtungsgebietes zu decken (Import). Auch für die Wärmebereitstellung ist zu beachten, dass lediglich eine bilanzielle und keine zeitliche Betrachtung erfolgt. Dies bedeutet, dass durch die vorgeschlagenen Maßnahmen der Energiebedarf im Betrachtungsgebiet nicht zu jedem Zeitpunkt im Jahr vollständig aus erneuerbaren Energien gedeckt werden kann, sondern weiterhin ein Energieaustausch (Export, Import) mit den angrenzenden Regionen notwendig ist. 50

51 Strategische Entwicklungsszenarien bis CO 2 -Emissionen Ausgehend vom berechneten CO 2 -Ausstoß im Ist-Zustand (rund Tonnen pro Jahr) ist in Abbildung 15 das CO 2 -Minderungspotenzial durch die Umsetzung der beschriebenen Energieeinsparmaßnahmen sowie das Minderungspotenzial durch den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energieträger dargestellt. Durch die im Kapitel Potenzialanalyse beschriebenen Effizienzsteigerungs- und Einsparmaßnahmen könnte der CO 2 -Ausstoß in Summe um ca Tonnen pro Jahr reduziert werden. In den einzelnen Verbrauchergruppen könnten die privaten Haushalte durch eine Reduktion von ca t/a, die kommunalen und öffentlichen Gebäude durch eine Reduktion in Höhe von 200 t/a sowie der Sektor GHD/I/L durch eine Reduktion von t/a dazu beitragen. Der CO 2 -Ausstoß könnte durch die konsequente Umsetzung aller Effizienzmaßnahmen in Summe um 28 % gegenüber dem derzeitigen Ausstoß gesenkt werden. Zusätzliche Einsparungen lassen sich durch den Ausbau erneuerbarer Energien generieren. Das gesamte Ausbaupotenzial an elektrischer Energie aus erneuerbaren Energien wurde mit ca MWh/a ermittelt, wodurch sich ein CO 2 -Minderungspotenzial von Tonnen pro Jahr ergibt, vorausgesetzt, dass der überschüssige Strom aus erneuerbaren Energien sinnvoll genutzt wird und an anderer Stelle einen Energiebedarf in gleicher Höhe ersetzt (z.b. Export). Weitere Tonnen CO 2 pro Jahr lassen sich durch volle Ausschöpfung des im Betrachtungsgebiet vorhandenen Potenzials zur Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien ( MWh/a Endenergie) einsparen. 51

52 Strategische Entwicklungsszenarien bis 2030 Bilanziell ergeben sich in Summe bei Ausnutzung aller Effizienzpotenziale und vollem Ausbau der erneuerbaren Energien bei der hier gewählten Betrachtungsweise CO 2 -Emissionen von t/a. Unter der Ausnutzung sämtlicher dargestellter Effizienzsteigerungspotenziale und dem Ausbau aller Potenziale an erneuerbaren Energien könnte der CO 2 -Ausstoß in der Gemeinde Frensdorf von derzeit rund t/a auf bilanziell t/a im Zieljahr 2030 reduziert werden. Der Pro-Kopf-Ausstoß könnte folglich von aktuell rund 2,9 t/a pro Einwohner auf rund 0,9 t/a pro Einwohner gesenkt werden Hinweis: Bei der CO 2 -Bilanzierung wurden die CO 2 -Emissionen der Mobilität (Verkehr) nicht mit berücksichtigt. Der CO 2 -Ausstoß resultiert lediglich aus den elektrischen und thermischen Endenergieverbräuchen. Abbildung 15: Entwicklung der CO 2 -Emissionen bei Umsetzung der vorhandenen Potenziale 52

53 Maßnahmenkatalog 7 Maßnahmenkatalog Eines der Kernziele des Energienutzungsplans ist die Erstellung eines umsetzungsorientierten und praxisbezogenen Maßnahmenkataloges, der konkrete Handlungsempfehlungen aufzeigt, um die in den vorhergehenden Kapiteln ausgearbeiteten Potenziale in der Praxis auszuschöpfen. Hierfür konnten, basierend auf der detaillierten Datenbasis (Absatzdaten der EVU, Kaminkehrerdaten, kommunale Verbrauchsdaten, Industriefragebögen, Fragebögen Biogasanlagen) in Frensdorf erste Verbesserungsmöglichkeiten (z.b. Steigerung der Energieeffizienz in kommunalen Liegenschaften, Erhöhung des Anteils EE) direkt identifiziert und Lösungsvorschläge skizziert werden. Nachfolgend ist der im Rahmen des Energienutzungsplans erarbeitete Maßnahmenkatalog tabellarisch zusammengefasst dargestellt (Tabelle 9). Die Tabelle enthält neben einer kurzen Beschreibung des jeweiligen Vorschlags eine Erläuterung der nächsten Schritte, die zur Umsetzung der Maßnahme notwendig sind sowie den Zuständigkeitsbereich. Weiter werden allgemeine Hinweise zur vorgeschlagenen Maßnahme oder zu möglichen Förderprogrammen gegeben sowie die erwarteten Kosten und das CO 2 -Reduktionpotenzial angegeben. Im Maßnahmenkatalog sind ähnlich strukturierten Projekten identische Farben zugewiesen. Der Farbcode sowie die zugehörige Bedeutung sind nachfolgend aufgeführt. Von den Projektvorschlägen wurden im Rahmen des Energienutzungsplans bereits fünf Maßnahmen herausgegriffen und detailliert auf technisch und wirtschaftlich auf Machbarkeit geprüft. Diese Betrachtungen sind in Kapitel 8 ausführlich beschrieben. 53

54 Maßnahmenkatalog Tabelle 9: Maßnahmenkatalog für die Gemeinde Frensdorf Projektvorschläge / Teilkonzepte ENP - Gemeinde Frensdorf IdentNr. Projektvorschlag Quelle Beschreibung Zuständig nächste Schritte Hinweise Projekte, welche im Rahmen des Energiekonzeptes geprüft werden Fren_01 Schreinerei Krapp Industriefragebogen Fren_02 PV- Anlage Kläranlage ENP Fren_03 PV-Anlage auf der Schulsporthalle/Schule ENP Interesse an Beratung (Fördermöglichkeiten ) zum Thema Heizung, Sanierung, BHKW. BAFA EBM-Beratung anregen. Betriebsgebäude mit rund 100 m² Süddach; Stromverbrauch rund kwh pro Jahr; möglicherweise wäre auch eine Einbindung des Bauhofs (Ost/West-Dach) mit Stromnutzung in der Kläranlage denkbar. Turnhalle mit rund 760m² Fläche (Nord/Süd-Dach mit sehr geringer Neigung, daher Nordteil mit aufgenommen); Schule: rund 300 m² Ost-Südost-Dach. Kommune Kommune Kommune Kontakt zum Betrieb herstellen; Anregung einer Bafa-Beratung Statik prüfen; Angebote einholen und bewerten Statik prüfen; Angebote einholen und bewerten Förderprogramm "BAFA Energieberatung Mittelstand" (bis zu 80 % Förderung auf Energieberatung) Wurde im Rahmen des ENP bereits als Detailprojekt geprüft Wurde im Rahmen des ENP bereits als Detailprojekt geprüft progn. Invest progn. CO2- nächster Schritt Umsetzung Reduktion t/a je nach Umfang je nach Variante ca. je nach Variante ca Fren_04 PV- Anlage Rathaus Fragebogen Kommunal; IfE Dach in Südausrichtung; Fläche rund 110m²; Stromverbrauch järhlich rund kwh. Kommune Statik prüfen; Angebote einholen und bewerten Fren_05 Umrüstung Straßenbeleuchtung ENP Jährlicher Stromverbrauch im Ist-Zustand rund kwh; überwiegend Natriumdampf-Hochdrucklampen installiert (einige wenige LED's). Kommune Detaillierte Erfassung aller Leuchtstellen; priorisierter Austausch energieintensiver Leuchtmittel PTJ Förderprogramm "Investive Klimaschutzmaßnahmen" (bis zu 20 % Förderung auf Umrüstung der Leuchtmittel auf LED) Fren_06 Alternative Wärmeerzeugung im Schulkomplex ENP Jährlicher Heizölverbrauch von rund Liter. Prüfung einer alternativen Energieerzeugungsvariante. Prüfung von Maßnahmen zur Effizienzsteigerung in der Wärmeversorgung. Kommune Nachrüstung von Abgasklappen zur Reduktion von Wärmeverlusten vorgeschlagen Wurde im Rahmen des ENP bereits als Detailprojekt geprüft Fren_07 Energetische Betrachtung von Kläranlage ENP und Bauhof Analyse der Stromverbraucher und Wärmeerzeuger. Aufdecken von effizienzsteigernden Maßnahmen. Kommune kein unmittelbarer Handlungsbedarf Wurde im Rahmen des ENP bereits als Detailprojekt geprüft 54

55 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Um erste Projekte aus dem Maßnahmenkatalog unmittelbar voranzutreiben, wurden in Absprache mit allen beteiligten Akteuren fünf Projekte ausgewählt, die detailliert auf technische Umsetzung und Wirtschaftlichkeit hin geprüft wurden. Es wurde folgende Detailprojekte exemplarisch betrachtet: Detailprojekt 1: Photovoltaikanlage mit Stromeigennutzung auf der Kläranlage Frensdorf Detailprojekt 2: Photovoltaikanlage mit Stromeigennutzung auf dem Komplex Schule/Turnhalle in Frensdorf Detailprojekt 3: Betrachtung alternativer Wärmeerzeuger im Schulgebäude bzw. Identifizierung effizienzsteigernder Maßnahmen in der aktuellen Anlagentechnik Detailprojekt 4: Ermitteln von effizienzsteigernden Maßnahmen auf der Kläranlage bzw. bezüglich der gemeinsamen Wärmeversorgung von Bauhof und Kläranlage Detailprojekt 5: Es bestand zu Projektbeginn von Seiten der Gemeinde Frensdorf bereits die Idee im Kernort Frensdorf ein Wärmeverbundnetz aufzubauen und dabei die Abwärme einer ortsnah gelegenen Biogasanlage zu nutzen. Hierbei wurden im Rahmen des Energienutzungsplanes erste Berechnungen hinsichtlich Trassenverlauf, Wärmebedarf, spezifischer Netzdurchleitungskosten sowie einem Gesamtwärmepreis angestellt. 55

56 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8.1 Detailprojekt 1: Prüfung einer Photovoltaikanlage auf der kommunalen Kläranlage Frensdorf Im Folgenden wird die Umsetzbarkeit einer Aufdach-Photovoltaikanlage auf der kommunalen Kläranlage in Frensdorf technisch und wirtschaftlich geprüft Methodik und Grundannahmen Vorgehensweise 1. Vor- Ort- Begehung und Aufnahme der örtlichen Gegebenheiten (z.b. verschattende Objekte) sowie Vorab-Prüfung der generellen Tauglichkeit der betreffenden Dachflächen; die Statik wurde hierbei nicht detailliert untersucht. 2. Computer-Simulation der Anlage mit Ermittlung der möglichen Peakleistung, des Stromertrags und der Abschattungsverluste 3. Vergleich von Simulationsergebnissen und aktuellem elektrischem Lastgang der Kläranlage und Ermitteln der möglichen Stromeigennutzung 4. Detaillierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der zuvor ermittelten Anlagendaten Bei der Betrachtung der PV-Anlage wurden folgende Grundannahmen getroffen: - Handelsübliche monokristalline Module mit 280 W p Modulleistung - Handelsübliche hochwertige Wechselrichter - Spezifische Investitionskosten: /kw p (marktüblicher Durchschnittswert) - Der kalkulatorische Zinssatz beträgt konstant 1,5 % - Primär Stromeigennutzung; die restliche Strommenge wird das öffentliche Netz eingespeist und nach dem EEG vergütet - Einspeisevergütung bei Inbetriebnahme 12,1 Ct/kWh - Vermiedene Strombezugskosten 14,94 Ct/kWh - Rücklagen und laufende Betriebskosten 1 % der Investitionssumme pro Jahr - Versicherung 4 der Investitionskosten pro Jahr - Eventuelle zusätzliche Investitionen wie z.b. für Blitzschutz sind nicht berücksichtigt; sie müssten ggf. durch einen Fachplaner vor Ort genauer bewertet werden - Auf selbst genutzten Strom abzuführende EEG-Umlage: 2,22 Cent/kWh - Alle Preise sind Nettopreise - Bei einer Finanzierung der Anlage mit Fremdkapital wird von einer schnellstmöglichen Tilgung des Kredits ausgegangen 56

57 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Simulation und technische Dimensionierung der Anlage In Abbildung 16 ist die PV-Simulation der Kläranlage Frensdorf dargestellt. In Tabelle 10 sind die Kenndaten der möglichen Anlagenausführung zusammengefasst. Die installierbare Leistung am Standort beläuft sich auf 26,3 kwp. Jährlich werden rund kwh Strom erzeugt, wovon rund 86% selbst vor Ort verbraucht werden können. Der Stromverbrauch auf der Kläranlage beläuft sich auf jährlich rund kwh, somit können rund 12 % des jährlichen Strombedarfs über die PV- Anlage gedeckt werden. Abbildung 16: Auszug der Anlagensimulation für die Kläranlage Frensdorf Südansicht [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Tabelle 10: Zusammenfassung der Ergebnisse der Anlagendimensionierung Anlagendaten Anlagenleistung kwp 26,3 Jährliche Stromproduktion kwh spezifischer Jahresertrag kwh/kwp 940 Stromverbrauch kwh Stromeigennutzung % 86 Energieautarkie % 12 57

58 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Die Investitionskosten für die Anlage belaufen sich auf rund Bei Fremdfinanzierung wird eine schnellstmögliche Tilgung des Kredits angestrebt. In Abbildung 17 ist der kumulierte Überschuss bei einer Kapitalrückflussdauer von 15 Jahren dargestellt. Der Überschuss im Betrachtungszeitraum von 20 Jahren liegt bei rund Setzt man zum Vergleich eine Strompreissteigerung von 1 % pro Jahr an, so würde der Überschuss auf etwa steigen. Abbildung 17: Kapitalverlauf über 20 Jahre bei Fremdfinanzierung der PV-Anlage 58

59 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Wird die Anlage eigenfinanziert, so ergibt sich für den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren ein kumulierter Überschuss von Der Kapitalverlauf für eine Eigenfinanzierung der Anlage ist in Abbildung 18 dargestellt. Es ergibt sich eine statische Amortisationszeit von 13 Jahren. Setzt man zum Vergleich wieder ein fiktives Szenario einer Strompreissteigerung von 1 % jährlich an, so würde der kumulierte Überschuss nach 20 a rund betragen. Die Amortisationszeit würde sich dann auf 12 Jahre verkürzen. Abbildung 18: Kapitalverlauf über 20 Jahre bei Eigenfinanzierung der PV-Anlage 59

60 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte In Tabelle 11 sind die wichtigsten Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, d.h. Investitionskosten, die erwirtschafteten Überschüsse sowie die Amortisationszeiten zusammengefasst dargestellt. Die Varianten mit Strompreissteigerung dienen lediglich als Orientierung und wurden hier nicht explizit mit aufgeführt. Tabelle 11: Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Kläranlage Wirtschaftlichkeit - Ergebnisse 1) Investitionskosten Vollständig eigenfinanziert Kumulierter Überschuss nach 20 a Amortisationszeit a 13 Vollständig fremdfinanziert 2) Kumulierter Überschuss nach 20 a Amortisationszeit a 15 1) ohne Berücksichtigung möglicher Strompreissteigerung 2) bei Zinssatz von 1,5% Abschließend lässt sich festhalten, dass die PV-Anlage aufgrund der guten spezifischen Erträge und der hohen Eigenstromnutzung einen wertvollen Beitrag zur Eigenversorgung der Kläranlage und zur Entlastung des Klimas beisteuern kann. Aufgrund des verhältnismäßig günstigen Strompreises kommt es bei einer Umsetzung allerdings zu längeren Amortisationszeiten. Sollte eine Umsetzung angestrebt werden, so müssten vorab noch Detailprüfungen, wie z.b. Statik und Blitzschutz durch fachspezifische Experten durchgeführt werden. 60

61 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8.2 Detailprojekt 2: Prüfung einer Photovoltaikanlage auf dem Komplex Schule und Turnhalle Frensdorf Im Folgenden soll eine Photovoltaikanlage für die Grund- und Mittelschule Frensdorf Pettstadt technisch Ausgelegt und auf Wirtschaftlichkeit geprüft werden. Die betrachteten Dachflächen sind in Abbildung 19 als farbige Felder angedeutet. Zur Verfügung stehen die Dächer des alten Schulgebäudes (blau) und das Dach der Turnhalle (braun). Beide Gebäude bilden zwar örtlich einen Komplex, jedoch sind sowohl in der Schule, als auch in der Turnhalle eigene Stromzähler installiert. Abbildung 19: Luftaufnahme des Schulkomplexes mit Markierung betrachteter Dachflächen [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung; eigene Baearbeitung] 61

62 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Es wurden daher verschiedene Varianten für eine Anlage betrachtet: 1. Betrachtung der Gebäudeteile im Komplex 2. Separate Betrachtung des Schulgebäudes 3. Separate Betrachtung der Turnhalle Die Varianten wurden anschließend in Absprache mit den Akteuren vor Ort noch dahingehend variiert, dass eine Anlagenvariante mit optimierter Stromeigennutzungsquote erstellt werden sollte. Es wurde daraufhin die Anlagenauslegung so optimiert, dass ausschließlich eine Aufdachanlage auf dem Schulgebäude betrachtet wurde, wobei ein Anlagenteil auf den Zähler im Schulgebäude, ein Anlagenteil auf den Zähler in der Turnhalle speist (Variante 4). Die elektrische Leistung wurde jeweils so gewählt, dass sie einen möglichst guten Kompromiss aus Stromeigennutzung und Stromautarkie bildet. 62

63 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Methodik und Grundannahmen Vorgehensweise 1. Vor- Ort- Begehung und Aufnahme der örtlichen Gegebenheiten (z.b. verschattende Objekte) sowie Vorab-Prüfung der generellen Tauglichkeit der betreffenden Dachflächen; die Statik wurde hierbei nicht detailliert untersucht. 2. Computer-Simulation der Anlage mit Ermittlung der möglichen Peakleistung, des Stromertrags und der Abschattungsverluste 3. Weder für die Schule, noch für die Turnhalle liegt eine Lastgangmessung vor. Es wurde daher ein standardisiertes Lastprofil (G1) der Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke (VDEW) herangezogen und entsprechend dem jährlichen Gesamtverbrauch von Schule und Turnhalle angepasst. 4. Vergleich von Simulationsergebnissen mit dem elektrischen Lastgang und Ermitteln der möglichen Stromeigennutzung 5. Detaillierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der zuvor ermittelten Anlagendaten Ergänzend zu den in Kapitel genannten Grundannahmen wurden bei der Betrachtung der PV- Anlage folgende Annahmen getroffen: Tabelle 12: Variantenabhängige Grundannahmen für die Betrachtung der PV-Anlage Schule/Turnhalle Anlagenvariante 1 Anlagenvariante 2 Anlagenvariante 3 Wirtschaftlichkeit - Grundannahmen Mischvergütung Ct/kWh 11,11 11,55 11,46 spezifische Investitionskosten 1) /kwp aktueller Strompreis (ohne Fixkosten) 2) Ct/kWh 18,10 17,55 18,52 1) Bei der Umsetzung müssen konkrete Angebote angefordert werden. Hierbei handelt es sich um einen marktüblichen Durchschnittswert. 2) Nur variable Kosten (ohne Leistungs- und Messpreis) netto Simulation und technische Dimensionierung der Anlage In Abbildung 20 bis Abbildung 22 sind Ausschnitte aus der PV-Simulation des Schulkomplexes Frensdorf abgebildet. In Tabelle 13 sind die Kenndaten der möglichen Anlagenausführungen zusammengefasst. Je nach Ausführung werden jährlich zwischen rund und rund kwh Strom erzeugt. Der Stromverbrauch des Schulgebäudes beträgt jährlich rund kwh, der Verbrauch der Turnhalle rund kwh. Die Eigenstromnutzungsquoten bewegen sich, je nach Variante, bei 27 bis 28 Prozent. Durch die Eigenstromnutzung ist es möglich jeweils rund die Hälfte des verbrauchten Stroms selbst zu erzeugen. 63

64 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Abbildung 20: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 1 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Abbildung 21: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 2 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] 64

65 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Abbildung 22: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 3 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Tabelle 13: Anlagendaten der verschiedenen Varianten für die PV-Anlage Schulkomplex Frensdorf Anlagenvariante 1 Anlagenvariante 2 Anlagenvariante 3 Simulation Anlagenleistung kwp Jährliche Stromproduktion kwh spezifischer Jahresertrag kwh/kwp Stromverbrauch 1) kwh Stromeigennutzung % Energieautarkie % ) Schule und Turnhalle mit je separatem Zähler! Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Anlage Je nach Anlagenvariante belaufen sich die Investitionskosten auf zwischen rund und rund Bei Fremdfinanzierung wird eine schnellstmögliche Tilgung des Kredits angestrebt. Je nach Anlagenvariante beträgt die Kapitalrückflussdauer zwischen 15 und 17 Jahren. Die zu erzielenden kumulierten Überschüsse im Betrachtungszeitraum von 20 Jahren liegen variantenabhängig zwischen rund und rund Auf ein Entwicklungsszenario unter Einbeziehung möglicher 65

66 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Strompreissteigerung wird in diesem Kapitel nicht eigens eingegangen. Die Ergebnisse sind jedoch im Anhang für jede Variante separat noch einmal grafisch dargestellt. Wird die Anlage eigenfinanziert, so können höhere Überschüsse erzielt werden. Wiederum anlagenabhängig können zwischen rund und rund an kumulierten Überschüssen über den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren erwirtschaftet werden. Alle Ergebnisse sind nach Varianten aufgeschlüsselt Tabelle 14 zusammengefasst dargestellt. Tabelle 14: Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Schulkomplex Frensdorf Anlagenvariante 1 Anlagenvariante 2 Anlagenvariante 3 Wirtschaftlichkeit - Ergebnisse 1) Investitionskosten Vollständig fremdfinanziert Kumulierter Überschuss nach 20 a Amortisationszeit a Vollständig eigenfinanziert Kumulierter Überschuss nach 20 a Amortisationszeit a ) ohne Strompreissteigerung Die Amortisationszeiten sind mit 12 bis 13 Jahren bei Eigenfinanzierung bzw. 15 bis 17 Jahren bei Fremdfinanzierung eher mittelmäßig. Da die Eigenstromquoten in den betrachteten Varianten verhältnismäßig niedrig sind wurden im Folgenden Überlegungen angestellt die Anlagen so zu gestalten, dass es zu höherer Stromeigennutzung kommt (vgl. Kapitel 8.2.4) Optimierung der Anlagengröße Wie einleitend zu Kapitel 8.2 erwähnt wurde die Betrachtung anschließend nach Absprache dahingehend variiert, dass die Anlage auf dem Schulgebäude hinsichtlich der Stromeigennutzungsquote und verbleibender Energieautarkie optimiert ist. Es wurde daraufhin die Annahme getroffen, dass Variante 2 (Schuldach) in zwei elektrisch voneinander getrennte Anlagenteile aufgeteilt wird und jede der Einzelanlagen auf einen der beiden Zähler speist. Somit lässt sich die Stromeigennutzungsquote von ursprünglichen 27 % in Anlagenvariante 2 durch die Umlegung auf den Gesamtverbrauch des Schulkomplexes auf rund 51 % steigern. Die Ergebnisse beruhen auf der Annahme, dass für beide Gebäudeteile (Schule und Turnhalle) das angesetzte Standardlastprofil gilt. Der reale Lastverlauf eines jeden Gebäudeteils kann von dieser Annahme abweichen. Es wurden im Folgenden mehrere Anlagengrößen hinsichtlich des Verhaltens von Eigennutzung und Autarkie geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 zusammengefasst dargestellt. 66

67 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Tabelle 15: Untersuchung von Stromeigennutzung und Stromautarkie in einer optimierten Variante der PV-Anlage 100% 75% 50% 30% Anlagengröße (Schuldach) kwp Erzeugung kwh/a Stromverbrauch (Gesamt) kwh/a Eigennutzung 51% 59% 68% 75% Autarkie 43% 37% 28% 19% Es wird ersichtlich, dass mit abnehmender Anlagengröße die Stromeigennutzung steigt, die Energieautarkie allerdings dementsprechend geringer wird. Unter den getroffenen Annahmen müsste die in Tabelle 15 aufgeführte jeweilige Anlagengröße im Verhältnis 44 zu 56 dem Schul- bzw. Turnhallengebäude zugewiesen werden. Exemplarisch wurde dies für die maximal große Anlagenvariante mit 64 kw p durchgeführt. Die Betrachtung ist in Tabelle 16 aufgeschlüsselt dargestellt. Tabelle 16: Beispielrechnung für die Bestimmung der Anlagengröße je Gebäudeteil Verbrauch gesamt kwh/a kwp Verbrauch Schule kwh/a % 28 kwp Verbrauch Turnhalle kwh/a % 36 kwp Die jeweils betrachteten Anlagengrößen wurden einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen. Dabei gelten nach wie vor die Grundannahmen aus Kapitel und Es zeigte sich, dass es bei den verschiedenen Varianten mit zunehmender Stromeigennutzung zu kürzeren Amortisationszeiten kommt. Bei Eigenfinanzierung der Anlage liegen diese bei 11 bis 12 Jahren, bei Finanzierung mit Fremdkapital zwischen 13 und 14 Jahren. Durch die Aufteilung der Anlage auf dem Schulgebäude (Variante 2) in zwei Teil-Anlagen und die anschließende Einspeisung auf je einen der beiden Zählpunkte (Schule und Turnhalle) können höhere Eigenstromquoten im Vergleich zu den Varianten 1-3 und bessere Amortisationszeiten erzielt werden. 67

68 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8.3 Detailprojekt 3: Betrachtung der Heizungsinfrastruktur Schule Frensdorf Im Rahmen des ENP wurde die Heizungsinfrastruktur der Schule in Frensdorf hinsichtlich möglicher alternativer Wärmeerzeuger und möglicher effizienzsteigernder Maßnahmen geprüft. Im ersten Schritt wurden vor Ort die Bestandsanlagen, die Heizungsverteilung und Wärmeübertrager aufgenommen. Anschließend wurde in Abstimmung mit den Akteuren vor Ort die Betrachtung eines Mini- BHKWs als alternative zu prüfende Variante festgelegt Aufnahme des energetischen Ist-Zustands Für die Heizwärme- und Warmwasserbereitung stehen drei Heizölkessel zur Verfügung. Die wichtigsten Daten hierzu sind in Tabelle 17 zusammengefasst. Tabelle 17: Aktuelle Wärmeerzeuger in der Heizzentrale im Schulgebäude Baujahr Thermische Leistung Abnehmer [kw] Kessel Schulgebäude Kessel Schulgebäude Kessel Turnhalle Im ausgegebenen Fragebogen zur Erfassung der kommunalen Verbrauchsdaten war zunächst das Baualter 1962 für die Kessel eingetragen. Bei der vor-ort-begehung stellte sich heraus, dass der energetische Standard besser als ursprünglich angenommen war. Die Wärmeübertragung findet über Radiatorheizungen, Lüftungsanlagen (Turnhalle, Umkleiden, Mehrzweckraum) oder Fußbodenheizung (Turnhalle) statt. In den Klassenräumen sind weiterhin dezentrale Einzelraumlüftungen installiert. 68

69 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Das Schulgebäude wurde in den Jahren 2014 und 2015 generalsaniert. Eine Ausnahme bildet der Lehrertrakt, hier soll 2016 ein Um- bzw. Anbau stattfinden. In Tabelle 18 sind die Heizöl- und Stromverbrauchsdaten von 2012 bis 2014 aufgelistet. Ob der Rückgang des Heizölverbrauchs in 2014 allein auf die Sanierung zurückzuführen ist, lässt sich abschließend nicht mit Sicherheit bewerten, da es sich bei den Verbrauchsangaben wohl um jährlich getankte Mengen und nicht um absolute Verbräuche pro Jahr handelt. Tabelle 18: Energieverbrauchsdaten der Schule und Turnhalle von 2012 bis 2014 Gebäude Energieverbrauchsdaten "thermisch" [kwh, Liter, m³.] in m³ Energieverbrauchsdaten "elektrisch" [kwhel] Turnhalle der Schule Frensdorf siehe Schule Frensdorf Schule Frensdorf l l l

70 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Dimensionierung alternativer Wärmeerzeuger Durchschnittlich beläuft sich der jährliche Endenergiebedarf für Heizzwecke auf rund kwh, der Strombedarf für Schule und Turnhalle zusammen beträgt durchschnittlich rund kwh pro Jahr. Zur Deckung der Heizwärme wurden verschiedene alternative Energieversorger geprüft. Eine Biomassevariante über Hackschnitzel oder Pellets ist aufgrund der ungünstigen Lage des Heizraumes nicht realistisch (vgl. Abbildung 23). Es würden hierzu die entsprechenden Bunker zur Brennstofflagerung, sowie Anfahrtswege für Fahrzeuge zur Brennstoffanlieferung benötigt. Abbildung 23: Luftbild des Schulkomplexes und angedeutete Lage des Heizraums im Schulgebäude [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung; eigene Bearbeitung] 70

71 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Ein Erdgasanschluss ist nicht vorhanden. Deshalb wurde mit den Akteuren vor Ort die Prüfung einer effizienten KWK-Lösung auf Heizölbasis beschlossen. Im Detail wurde ein Heizöl-BHKW mit 5,3 kw elektrischer und 10,5 kw thermischer Leistung (Dachs) betrachtet. Als Spitzenlasterzeuger bleiben bei dieser Variante zwei der bestehenden Heizölkessel mit einer thermischen Gesamtleistung von 400 kw erhalten. Ein Heizölkessel (170 kw th ) wird deinstalliert. In Abbildung 24 ist die thermische Jahresdauerlinie des Komplexes Schule/Turnhalle dargestellt. Ebenfalls ersichtlich sind die gewählten Wärmeerzeuger über die jeweils betrachteten Laufzeiten. Das BHKW weist als Grundlast- Wärmeerzeuger rund Vollbenutzungsstunden jährlich auf. Abbildung 24: Auslegung BHKW und Heizölkessel anhand der thermischen Jahresdauerlinie des Schulkomplexes 71

72 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte In Tabelle 19 sind die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Heizöl-BHKWs zusammenfassend dargestellt. Es wurden zum Vergleich zwei Varianten mit unterschiedlichen Heizölpreisen (40 Cent bzw. 60 Cent pro Liter Heizöl) gerechnet. Tabelle 19: Zusammenfassung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Heizöl-BHKW in der Schule Betrachtung KWK-Anlage Grundannahmen Zinssatz Wärmebedarf Schule + Turnhall Strombedarf Schule Heizölsteuerrückerstattung Strompreis Schule Preis Strombörse 3 Ct./kWh Heizölpreis 40 Ct./Liter 60 Ct./Liter Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Aggregat BHKW 5,3 kw el BHKW 5,3 kw el el. Leistung BHKW 5,3 kw 5,3 kw th. Leistung BHKW 10,5 kw 10,5 kw Vollbenutzungsstunden h h Eigenstromnutzung 40% 40% Wartungskosten 4,5 Ct./kWh el 4,5 Ct./kWh el Invest BHKW Invest Einbindung Förderung (Bafa) Summe Invest Ergebnisse Wärmegestehungskosten 5,7 Ct./kWh 8,7 Ct./kWh Zeitraum KWK-Bonus 9,2 a 9,2 a statische Amortisation 15 a 22 a Je nach Heizölpreis ergeben sich statische Amortisationszeiten von 15 bis 22 Jahren. Ein wirtschaftlicher Betrieb ist somit nur schwierig darstellbar. 2% kwh kwh 0,404 Ct./kWh 18,1 Ct./kWh Prüfung effizienzsteigernder Maßnahmen an der bestehenden Anlagentechnik Neben einer Prüfung von alternativen Wärmeerzeugern wurde die Anlagentechnik (Wärmeverteilung und übertragung) hinsichtlich effizienzsteigernder Maßnahmen geprüft. Die Anlagentechnik weist im Ist-Zustand bereits einen hohen energetischen Standard auf. Die Lüftungsanlagen beispielsweise sind mit Frequenzumrichtern und Wärmerückgewinnung ausgestattet. Die Heizungspumpen sind zum Großteil bereits differenzdruckgeregelt ausgeführt. 72

73 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Ansatzpunkte in der Anlagentechnik ließen sich beispielsweise noch in der Installation einer Abgasklappe finden. Bei atmosphärisch arbeitenden Feuerstätten verhindert diese bei Stillstandszeiten das Ausströmen von erwärmter Raumluft über den Schornstein und mindert somit Energieverluste. In Tabelle 20 ist eine exemplarische Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für den Einbau einer solchen Abgasklappe dargestellt. Tabelle 20: Beispielrechnung für den Einbau einer thermischen Abgasklappe für die Wärmeerzeuger im Schulgebäude Investitionskosten je Kessel 1) max. Energieeinsparung kwh/a Heizölpreis (Annahme) 1) Ct/l 60 jährliche Kosteneinsparung /a 240 statische Amortisationszeit a 4,2 1) netto Der Einbau der betrachteten Abgasklappe weist eine Amortisationszeit von rund 4 Jahren auf. Würden alle drei Wärmeerzeuger mit einer solchen Anlage ausgerüstet, würde dies eine jährliche Endenergieeinsparung von bis zu kwh bedeuten. Weiterhin zeigte sich aus den Messprotokollen, dass die Heizkessel konventionell hohe Abgastemperaturen zwischen 113 und 168 C aufweisen. Vor diesem Hintergrund wurde als weitere mögliche effizienzsteigernde Maßnahme die Installation eines externen Abgas-Brennwertwärmetauschers untersucht. Die Maßnahme könnte den thermischen Nutzungsgrad der Kessel um je rund 3 % erhöhen. Somit könnten jährlich rund kwh Endenergie eingespart werden. In Tabelle 21 ist eine exemplarische Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für den Einbau eines solchen externen Abgas- Brennwertwärmetauschers dargestellt. Tabelle 21: Beispielrechnung für den Einbau eines Abgas-Brennwertwärmetauschers im Schulgebäude Investitionskosten 1) max. Energieeinsparung kwh/a Heizölpreis (Annahme) 1) Ct/l 60 jährliche Kosteneinsparung /a 220 statische Amortisationszeit a 11,4 1) netto, zzgl. Installation Es ergibt sich für diese Maßnahme eine Amortisationszeit von rund 11 Jahren. Weiterhin ist zu der Durchführung der Maßnahme auch noch ein hydraulischer Abgleich erforderlich. Eine Umsetzung der Maßnahme ist somit insgesamt aus wirtschaftlichen Gründen nicht empfehlenswert. 73

74 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8.4 Detailprojekt 4: Energetische Betrachtung der Kläranlage Frensdorf In Kapitel 8.1 wurde bereits die Installation einer Photovoltaikanlage auf der örtlichen Kläranlage in der Gemeinde Frensdorf geprüft. Kommunale Kläranlagen weisen aber auch häufig signifikante energetische Einsparpotenziale durch Umrüstung der bestehenden Anlagentechnik oder Optimierung im Prozessablauf auf. Nachfolgend wurde die bestehende Anlagentechnik auf der Kläranlage in Frensdorf detailliert geprüft und hinsichtlich energetischer Einsparpotenziale untersucht. Die Kläranlage wurde in den Jahren 1995 und 1996 errichtet. Bisher wurden noch keine Sanierungen oder Erneuerungen an der Anlage durchgeführt. Die Kläranlage ist auf Einwohnerwerte (EW) dimensioniert. Die Luftansaugung für die Kompressoren ist auf der Nordseite angebraucht, wodurch ganzjährig kalte Luft zur Komprimierung verwendet werden kann Elektrischer Energiebedarf Im Jahr 2015 belief sich der Stromverbrauch auf der Kläranlage Frensdorf auf rund kwh, was einem spezifischen Verbrauch von 40 kwh/(ew*a) entspricht. Er liegt somit unter dem Toleranzwert von 45 kwh/(ew*a) welchen der Praxisleitfaden DWA als Richtwert (Toleranzwert) für vergleichbare Anlagen angibt [DWA]. In Abbildung 25 ist der elektrische Lastgang der Kläranlage für das Jahr 2015 abgebildet. Abbildung 25: Elektrischer Lastgang der Kläranlage Frensdorf 74

75 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Die elektrische Grundlast beträgt rund 10 kw. Der Lastverlauf ist vor Allem durch intermittierenden Betrieb der Gebläse geprägt (Leistung rund 20 kw). Wie in Abbildung 26 ersichtlich zeigt der Stromverbrauch monatlich nur sehr geringe Schwankungen, die Prozesse verändern sich jahreszeitlich oder witterungsbedingt kaum. Abbildung 26: Der monatliche Strombezug auf der Kläranlage Frensdorf Im Bereich der elektrischen Anlagentechnik sind als Hauptverbraucher die Gebläse, die Pumpen im Hebewerk der Kläranlage sowie die Rücklaufschlammpumpen zu nennen. Sie sind in Tabelle 22 näher aufgeschlüsselt aufgeführt. Tabelle 22: Elektrische Hauptverbraucher auf der Kläranlage Frensdorf Verbraucher Funktion Anzahl Leistung Betrieb [-] [kw] Gebläse Sandfang 2 1,85 rollierender Betrieb (24 h/d) Gebläse Belebungsbecken 2 10,3 Gebläse zeitgleich in Betrieb; O 2 -geregelt Gebläse Regenüberlaufbecken k.a. k.a. Stillstand bei Betrieb der Gebläse in der Belebung Pumpen Hebewerk k.a. k.a. je rund Betriebsstunden in 2015 Pumpen Rücklaufschlamm 2 4 rollierender Betrieb (24 h/d) Pumpen Überschussschlamm k.a. k.a. nur rund 1 h/d 75

76 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Die Gebläse für das Belebungsbecken sind aufgrund der O 2 -Regelung bereits sehr energieeffizient ausgeführt, da nahezu nie signifikanter Überschusssauerstoff vorhanden ist. Die Pumpen für das Hebewerk werden benötigt, um die vorherrschende Höhendifferenz zwischen dem Kläranlageneinlauf und dem Rechengebäude zu überwinden. Anschließend besteht ein freier Verlauf. Dennoch führt diese geographische Eigenheit zu einem merklichen Strom-Mehrverbrauch gegenüber vergleichbaren Kläranlagen ohne Höhendifferenz, der allerdings nicht beeinflusst werden kann. Insgesamt lässt sich somit kein unmittelbarer Handlungsbedarf in der elektrischen Anlagentechnik auf der Kläranlage feststellen. Das Gebläse für das Regenüberlaufbecken (RÜB) verriegelt, wenn die Gebläse der Belebung anlaufen. Dadurch wird eine Leistungsspitze vermieden, wodurch eine Einsparung von 80 pro kw erzielt wird. Jedoch zieht dies einen hohen Aufwand für die Mitarbeiter nach sich, da durch das Abschalten des Gebläses im RÜB Feststoffe sedimentieren, welche dann manuell mit Hilfe eines Baggers entfernt werden müssen. Sonstige elektrische Verbraucher sind aufgrund der geringen elektrischen Leistung, bzw. geringer jährlicher Laufzeiten von untergeordneter Bedeutung. 76

77 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Thermischer Energiebedarf Das Betriebsgebäude weist zwei beheizte Vollgeschosse auf (Erd- und Obergeschoss) und bietet Duschmöglichkeiten. Deshalb ist ein Wärmeerzeuger für Heizwärme- und Brauchwasserbereitung notwendig. Hierfür ist auf der Kläranlage eine Flüssiggastherme mit Boiler installiert (vgl. Abbildung 27). Der Boiler ist auf 60 C eingestellt. Als Brennstofflager steht ein externer Flüssiggastank zur Verfügung, der, neben der Therme auf der Kläranlage, auch die Flüssiggastherme auf dem angrenzenden Bauhof der Gemeinde Frensdorf speist. Hier werden zwei Räumlichkeiten sowie die Werkstatt beheizt. Abbildung 27: Flüssiggastherme und Flüssiggasspeicher auf der Kläranlage Frensdorf Jährlich werden für die Wärmebereitstellung auf Kläranlage und Bauhof rund Liter Flüssiggas verbraucht, was einem Endenergieeinsatz von ca kwh pro Jahr entspricht. Die beheizte Fläche beträgt insgesamt rund 280 m². Der spezifische Heizwärmebedarf lässt sich somit zu 170 kwh Hi /(m²*a) bestimmen, was insgesamt einem verhältnismäßig hohen Bedarf für die Art und Nutzung der Gebäude entspricht. Hier ließen sich durch angepasstes Nutzerverhalten noch Einsparungen erzielen. 77

78 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte 8.5 Detailprojekt 5: Wärmenetz Frensdorf Bereits zu Beginn des ENP bestand in der Gemeinde Frensdorf die Überlegung einen Nahwärmeverbund im Kernort Frensdorf zu errichten. Ausgangspunkt war die Initiative des Betreibers einer Ortsnah gelegenen Biogasanlage, der auch Bereitschaft zeigte Wärme oder Biogas in seiner Anlage auszukoppeln und über Wärme oder Biogasleitungen zu seiner Liegenschaft am Ortsrand in Frensdort zu liefern. Im ersten Schritt wurden, ausgehend von der Liegenschaft des Biogasanlagenbetreibers, verschiedene Netzvarianten geprüft und mit den Akteuren vor Ort besprochen. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die Einbindung der kommunalen Liegenschaften Schule, Kindergarten, Rathaus/Feuerwehrhaus und der Landkreisliegenschaft Bauernmuseum gelegt. Schlussendlich wurde der Trassenverlauf wie in Abbildung 28 dargestellt festgelegt. Abbildung 28: Trassenverlauf der Nahwärmeverbundlösung Kernort Frensdorf [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung, eigene Bearbeitung] 78

79 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Die kommunalen Liegenschaften sind hier blau herausgehoben, die Liegenschaft des Biogasanlagenbetreibers im Norden wurde als Übergabestation bzw. Heizzentrale als Ausgangspunkt des Wärmenetzes noch einmal kenntlich gemacht (braun). Das Netz wurde in drei Abschnitte aufgeteilt, die zugehörigen Trassenlängen (ohne Hausanschlusslängen), Wärmebelegungsdichten und die übertragene Spitzenlast sind hier ebenfalls separat aufgeführt. Eine Übersicht über die Daten des gesamten betrachteten Wärmenetzes für eine Anschlussdichte von 100 % liefert Tabelle 23. Für insgesamt 59 Anschließer (private und kommunale) beträgt der Wärmeabsatz im Verbund insgesamt rund kwh. Die Netzlänge, inklusive einer mittleren Hausanschlusslänge von 8 m, beläuft sich auf m. Die resultierende Wärmebelegungsdichte für den Verbund beläuft sich somit auf rund kwh/(m*a). Die jährliche Verlustwärme kann auf rund kwh beziffert werden. Tabelle 23: Zusammenfassung der Kenndaten des Wärmenetzes Kernort Frensdorf bei einer Anschlussdichte von 100 % Kenndaten Wärmenetz Anzahl Abnehmer [-] Private, KiGa/ Schule/ Rathaus/ FFW/ Bauernmuseum Künftiger Fernwärmeabsatz [kwh/a] Haupttrasse [m] 815 Hausanschlussleitungen [m] 472 Summe [m] spez. Wärmebelegung [kwh/m*a] Wärmeverlust [kwh/a] Wärmeverlust [%] 13% 79

80 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Da der Anstoß für die Betrachtung vom Biogasanlagenbetreiber ausging, wurde im ersten Schritt mit der Wärmelieferung aus der Biogasanlage kalkuliert, d.h. ein Spitzenlasterzeuger wurde erst im Nachgang mit berücksichtigt. Ausgehend von einem Wärmeeinkaufspreis für die Lieferung aus der Biogasanlage zwischen 0 und 6 Cent/kWh bewegen sich die Wärmegestehungskosten (inkl. möglicher Förderung) zwischen 2,8 und 9,6 Cent/kWh. Die Abhängigkeit der Wärmegestehungskosten vom Wärmeeinkaufspreis sind in Abbildung 29 grafisch dargestellt. Dabei sind die Kosten für die Spitzenlastabdeckung noch nicht inbegriffen. Abbildung 29: Wärmegestehungskosten in Abhängigkeit des Wärmeeinkaufspreises, ohne Spitzenlast 80

81 Detailbetrachtung ausgewählter Projekte Unter der Berücksichtigung der Spitzenlast, die je nach Anschlussdichte auf zwischen 1,4 und 1,6 Cent/kWh beziffert werden kann ergeben sich, abhängig vom Wärmeeinkaufspreis, Wärmegestehungskosten von zwischen 4,2 und 11,9 Cent/kWh. Die Ergebnisse sind in Tabelle 24 noch einmal für alle Varianten übersichtlich dargestellt. Tabelle 24: Spezifische Wärmegestehungskosten für das Wärmenetz Kernort Frensdorf Im Jahr 2015 betrug der durchschnittliche Fernwärmepreis in Deutschland rund 7,5 Cent/kWh [AGFW]. Unter bestmöglichen Voraussetzungen (100 % Anschlussdichte und ohne Kosten für Wärmelieferung aus der Biogasanlage) kann ein Wärmepreis von 4,2 Cent/kWh erzielt werden. Nach mehreren Abstimmungsgesprächen mit allen beteiligten Akteuren vor Ort konnten die Bedingungen jedoch nicht geschaffen werden, dass anschließend ein wirtschaftlicher Betrieb des betrachteten Wärmeverbundnetzes gegeben wäre. Anschlussdichte 100 % 80 % 40 % [Ct/kWh th ] [Ct/kWh th ] [Ct/kWh th ] Netzdurchleitungskosten 2,8 2,9 3,3 Wärmeeinkauf (inkl. Verlust) 0-6,7 0-6,8 0-7 Spitzenlast 1,4 1,4 1,6 Best-Case-Wärmegestehungskosten 4,2 4,3 4,9 Worst-Case-Wärmegestehungskosten 10,9 11,1 11,9 81

82 Zusammenfassung 9 Zusammenfassung Im Auftrag der Gemeinde Frensdorf und mit Förderung des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie gefördert wurde ein Energienutzungsplan für die Gemeinde Frensdorf erstellt (Betrachtungsgebiet). Ausgehend von einer umfangreichen Datenerhebung wurde zunächst detailliert die Energiebilanz der Gemeinde Frensdorf im Ist-Zustand für das Bilanzjahr 2014 erfasst. Dabei wurden drei Verbrauchergruppen Private Haushalte, Kommunale Liegenschaften und Gewerbe/Handel/Dienstleistung/Industrie/Landwirtschaft (GHDI/L) definiert. Auf Basis der Bestandsanalyse wurde für das Betrachtungsgebiet ein straßenzugsweiser Wärmekataster mit Anschlussdichten von 100 % und 60 % erarbeitet. In zweiten Schritt wurde verbrauchergruppenspezifisch untersucht, welche Energieeinsparpotenziale und Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz bis zum Jahr 2030 realistisch ausgeschöpft werden können und welche Potenziale zum Ausbau der erneuerbaren Energien im Betrachtungsgebiet vorhanden sind. Basierend darauf konnten für die Gemeinde Frensdorf realistische, strategische Zielvorgaben zum bilanziellen Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch in den einzelnen Jahren ermittelt werden. Auf der Grundlage der Betrachtungen im Ist-Zustand und unter Einbeziehen der Akteure vor Ort wurde eine Reihe von Detailmaßnahmen ausgearbeitet, die im Rahmen des Energienutzungsplanes detailliert auf Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit geprüft wurden. Dies beinhaltete die Prüfung von PV-Anlagen zur Stromeigennutzung auf der örtlichen Kläranlage, sowie dem Schule-Turnhalle- Komplex der Volksschule Frensdorf-Pettstadt. Weiterhin wurde die Heizungsinfrastruktur der Schule hinsichtlich alternativer Energieerzeuger und effizienzsteigernder Maßnahmen untersucht. Neben der Betrachtung der Kläranlage hinsichtlich der Installation einer PV-Anlage wurde für diese auch eine detaillierte Prüfung der bestehenden Wärmeversorgung (einschließlich des benachbarten Bauhofs) vorgenommen und eine Analyse der elektrischen Verbraucher durchgeführt. Auf Basis dessen wurden Maßnahmen abgeleitet um die Effizienz der Prozesse und der Wärmebereitstellung vor Ort noch zu steigern. Weiterhin wurde ein Wärmeverbundnetz zur Abwärmenutzung einer ortsnah gelegenen Biogasanlage auf Machbarkeit geprüft. Ausgehend von der Datenanalyse für das Bilanzjahr 2014 beläuft sich im Betrachtungsgebiet der jährliche Endenergiebedarf im Ist-Zustand auf rund MWh. Davon werden rund MWh für die Wärmeversorgung aufgewendet. Zur Deckung des elektrischen Bedarfs werden pro Jahr rund MWh Endenergie benötigt. Derzeit werden ca. 21 % der benötigten Wärme im Betrachtungs- 82

83 Zusammenfassung gebiet aus erneuerbaren Energien bereitgestellt, während im Bereich der elektrischen Energien bilanziell bereits 127 % des Bedarfs aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden. Aus dem Gesamtendenergieverbrauch resultiert unter Gegenrechnung der im Betrachtungsgebiet bereits vorhandenen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ein Ausstoß von rund Tonnen CO 2 pro Jahr. Dies entspricht einem jährlichen Ausstoß klimawirksamer Gase von rund 2,9 Tonnen CO 2 pro Kopf. Basierend auf der Energie- und CO 2 -Emissionsbilanz im Ist-Zustand wurden grundsätzliche Potenziale zur Energieeinsparung bzw. der Energieeffizienzsteigerung verbrauchergruppenspezifisch aufgezeigt. In Summe könnte bis zum Jahr 2030 der Strombedarf um ca MWh/a (entspricht 22 %) und der Wärmebedarf um ca MWh/a (entspricht 19 %) reduziert werden. Die größten Reduktionspotenziale bieten sich hierbei im Bereich des thermischen Energieverbrauchs in den Sektoren Private Haushalte und GHDI/L. Diese beiden Verbrauchergruppen bieten große Einsparpotenziale im Stromverbrauch, wobei sich diese im industriellen Sektor prozessabhängig verhalten. Sie können daher im Rahmen dieser Studie nur mit pauschalisierten Ansätzen abgeschätzt werden. Große Potenziale bestehen zum Ausbau der Solarenergienutzung, sowohl auf Dachflächen, als auch auf Freiflächen. Auf den verfügbaren Dachflächen könnten Photovoltaik-Anlagen mit einer Leistung von in Summe etwa kw p installiert werden und etwa MWh/a elektrische Energie bereitstellen. Derzeit werden bereits etwa 53 % dieses Potenzials ausgeschöpft. Für solarthermische Anlagen, die sich grundsätzlich die verfügbaren Dachflächen mit Photovoltaikanlagen teilen müssen, wurde ein Potenzial von insgesamt m² Kollektorfläche ermittelt, mit der pro Jahr etwa MWh Wärme zur Verfügung gestellt werden könnten. Das solarthermische Potenzial auf Dachflächen wird derzeit bereits zu ca. 60 % ausgeschöpft. Für Freiflächen PV-Anlagen besteht noch ein Ausbaupotenzial von kw p auf Konversionsflächen und entlang von Bahntrassen. Derzeit ist im Bilanzgebiet keine Freiflächen-Anlage installiert. In Summe könnten aus Freiflächen PV-Anlagen MWh/a elektrischer Strom bereitgestellt werden. Im Bereich der holzartigen Biomasse, einschließlich des Aufkommens an Altholz und Holz aus der Landschaftspflege, besteht ein Energiepotenzial von bis zu MWh/a, das im Bilanzjahr 2014 zu 81 % ausgeschöpft wurde. Die Gesamtpotenziale zur Erzeugung von Biogas aus Energiepflanzen, Tiergülle und Klärschlamm werden größtenteils bereits gut genutzt. In Summe besteht ein Potenzial zur Bereitstellung aus gasförmiger Biomasse von rund MWh Endenergie pro Jahr. Bei Nutzung dieses Biogas- Potenziales in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen ergibt rechnerisch eine installierbare Leistung von 983 kw el. Bei voller Ausnutzung des Biogaspotenzials könnten rund MWh/a elektrische Energie und MWh/a thermische Energie bereitgestellt werden. Aktuell sind im Bilanzgebiet Biogasanla- 83

84 Zusammenfassung gen mit einer elektrischen Gesamtleistung von kw el installiert, aus welchen im Bilanzjahr MWh Strom erzeugt wurden. Das technische Potenzial im Bilanzgebiet ist somit im Bilanzjahr 2014 bereits übermäßig ausgeschöpft. Dies ist nicht zwangsläuft gleichbedeutend mit einer nicht nachhaltigen Nutzung der Potenziale im Bilanzgebiet. Es ist auch möglich, dass Substrat von außerhalb des Bilanzgebietes importiert wird. Im Rahmen der Untersuchungen zeigte sich, dass im Bereich der Nutzung der thermischen Energie aus Biogasanlagen noch signifikantes Ausbaupotenzial besteht. Für die Windkraftnutzung konnte aufgrund des mangelnden Flächenangebotes und der geringen Windgeschwindigkeiten im Betrachtungsgebiet kein Potenzial ausgewiesen werden. In Absprache mit den Fachstellen und nach aktuellem Stand der Technik konnte im Bereich Wasserkraft im Bilanzjahr 2014 kein weiteres Ausbaupotenzial ermittelt werden. Das Gesamtpotenzial an oberflächennaher Geothermie im Betrachtungsgebiet konnte im Rahmen dieser Studie nur qualitativ aufgezeigt werden. Die oberflächennahe Geothermie könnte künftig einen erheblichen Beitrag zur Senkung der CO 2 -Emissionen leisten, insbesondere dann, wenn der für den Betrieb der Wärmepumpen notwendige Stromeinsatz aus regenerativen Energieformen erfolgt. Bei voller Ausschöpfung des Potenzials an erneuerbaren Energien könnten im Betrachtungsgebiet in Summe rund MWh/a elektrische Endenergie und MWh/a thermische Endenergie bereitgestellt werden. Davon werden bisher rund 55 % (elektrisch Endenergie) und 50 % (thermische Endenergie) genutzt. In Summe könnte durch die Umsetzung aller Effizienzpotenziale und aller Potenziale zum Ausbau erneuerbaren Energien im Betrachtungsgebiet bilanziell ein Stromüberschuss von rund MWh/a erzeugt werden, der in angrenzende Regionen exportiert oder bilanziell im Betrachtungsgebiet selbst genutzt werden könnte, z. B. für die Elektromobilität oder die Wärmeerzeugung mittels elektrischer Wärmepumpen. Der thermische Energiebedarf dagegen kann im Betrachtungsgebiet auch bei voller Ausschöpfung der vorhandenen Potenziale nicht vollständig aus eigenen erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden. Eine weitere Steigerung des Anteiles erneuerbarer Energien wäre z. B. durch eine stärkere Nutzung der oberflächennahen Geothermie möglich. Hier könnte mittels elektrischer Wärmepumpen der bilanzielle Überschuss bei der Stromerzeugung zum Ausgleich der Unterdeckung im Bereich der Wärmebereitstellung genutzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die bilanzielle Unterdeckung durch den Zukauf erneuerbarer Energieträger (Biomethan, Biomasse, ). von außerhalb des Betrachtungsgebietes zu decken (Import). In Summe könnte durch die Umsetzung aller Effizienzpotenziale und aller Potenziale zum Ausbau erneuerbaren Energien sowohl im Strom- als auch im Wärmebereich der CO 2 -Austoß im Betrachtungsgebiet um etwa 70 % gesenkt werden. Bilanziell ergäben sich dadurch CO 2 -Emissionen von 84

85 Zusammenfassung t/a bzw. 0,9 t/a pro Einwohner. Dies ist insbesondere auf den bilanziellen Überschuss an Strom aus erneuerbaren Energien zurückzuführen, der an anderer Stelle Energie aus fossilen Quellen ersetzen kann. Die Ergebnisse der Bestands- und Potenzialanalyse für die Gemeinde Frensdorf sind zusammenfassend in Tabelle 25 dargestellt. Tabelle 25: Ergebniszusammenfassung der Bestands- und Potenzialanalyse Endenergie elektrisch [MWh/a] Endenergie thermisch [MWh/a] Bedarf im Ist-Zustand Bedarf nach Umsetzung aller Potenziale zur Effizienzsteigerung Gesamtpotenzial erneuerbare Energien Bilanzieller Überschuss / Unterdeckung nach Ausschöpfen aller Potenziale Emissionen im Ist-Zustand Emissionen nach Umsetzung aller Potenziale zur Effizienzsteigerung Einsparung durch Ausbau erneuerbarer Energien Emissionsbilanz nach Ausschöpfen aller Potenziale CO 2 -Ausstoß [t/a] Ein weiteres Ziel des Energienutzungsplans war die Erstellung eines umsetzungsorientierten und praxisbezogenen Maßnahmenkataloges auf kommunaler Ebene, der konkrete Handlungsempfehlungen aufzeigt, um die in den vorhergehenden Kapiteln ausgearbeiteten Potenziale in der Praxis auszuschöpfen. Die Projektvorschläge sollen erste Schritte zur Umsetzung der identifizierten Potenziale zur Effizienzsteigerung und zum Ausbau der Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien aufzeigen. Des Weiteren wurde mit dem erstellten straßenzugsweisen Wärmekataster die Basis für die Entwicklung von Nahwärmeverbundlösungen oder Sanierungskampagnen gelegt. Aus dem Maßnahmenkatalog wurden exemplarisch fünf Leuchtturmprojekte ausgewählt und detailliert betrachtet: Für die Kläranlage in Frensdorf wurde die Installation einer Photovoltaikanlage mit Stromeigennutzung geprüft. Für die Auslegung der Anlage wurden die Dachflächen des Betriebsgebäudes sowie des Rechengebäudes in Betracht gezogen. Die maximale Anlagengröße beträgt rund 26 kw p. Anhand der Simulationsergebnisse und des elektrischen Lastgangs der Kläranlage konnte die Stromeigennutzung zu 86 % errechnet werden. Die Anlage kann somit rund 12 % des Stromverbrauchs durch die PV-Anlage selbst decken. Die Investitionskosten belaufen sich auf rund Je nach Finanzierungsart (fremdfinanziert oder eigenfinanziert) können Amortisationszeiten von 13 bis 15 Jahren erzielt werden. 85

86 Zusammenfassung Als weiteres Detailprojekt wurde die Installation einer PV-Anlage für die Schule in Frensdorf untersucht. Es wurden dabei mehrere Varianten in Betracht gezogen. Zum einen wurden alle geeigneten Dachflächen auf dem Schulgebäude und auf der Turnhalle gemeinsam, anschließend dann ausschließlich Schule und ausschließlich die Turnhalle separat voneinander betrachtet. In allen betrachteten Varianten kommt es zu relativ niedrigen Stromeigennutzungsquoten (rund 30 %) und verhältnismäßig langen Amortisationszeiten. Bei Finanzierung mit Fremdkapital und unter der Annahme möglichst schneller Tilgung kommt es zu Laufzeiten zwischen 15 und 17 Jahren. Bei Eigenfinanzierung beträgt die Amortisationszeit 12 bis 13 Jahre. In Absprache mit den Akteuren vor Ort wurde eine weitere Anlagenvariante geprüft mit der eine höhere Stromeigennutzung erzielt werden kann. Dabei wird ausschließlich das Dach des Schulgebäudes belegt und die installierte Anlage in zwei Teil-Anlagen getrennt. Ein Teil speist das Schulgebäude, der andere Teil soll über den Zähler der Turnhalle betrieben werden. Werden die in Frage kommenden Dachflächen auf dem Schulgebäude maximal genutzt, so könnte der Stromeigennutzungsanteil auf rund 51 % erhöht werden. Die Amortisationszeiten verbessern sich somit etwas (ca. 14 Jahre bei Fremdfinanzierung bzw. rund 11 Jahre bei Eigenfinanzierung) Einen signifikanter Energieverbraucher im Bereich der kommunalen Liegenschaften stellt der Schulkomplex aus Schule und Turnhalle dar. Es wurde daher eine detaillierte Betrachtung der bestehenden Wärmeerzeuger und Heizungsinfrastruktur im Schulgebäude vorgenommen. Die aktuellen Heizölkessel sind zwischen 9 und 12 Jahren alt. Im Ist-Zustand werden durchschnittlich rund Liter Heizöl pro Jahr verbraucht. Eine alternative Energieerzeugung aus Biomasse (Pellets oder Hackgut) ist aufgrund der örtlichen Gegebenheiten (Zufahrt, Platz für Bunker, Lage des Heizraums, ) schwierig. Ein Erdgasanschluss ist nicht vorhanden. Eine effiziente Variante der Energiebereitstellung in Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW) wurde überschlägig geprüft. Die Berechnungen ergaben, dass diese Variante allerdings nicht wirtschaftlich darstellbar ist. Die Schule wird aktuell saniert, es ist daher davon auszugehen, dass die Heizölverbräuche zukünftig signifikant sinken werden. Ein weiterer Ansatzpunkt zur Reduktion des jährlichen Heizölverbrauches besteht in der Effizienzsteigerung der aktuellen Heizungsinfrastruktur. Diese weist einen allgemein guten energetischen Zustand auf. Einsparungen sind nur noch in geringem Umfang möglich. Ein Beispiel für zusätzliche Einsparung von bis zu kwh Endenergie jährlich bietet zum Beispiel die Installation von Abgasklappen zur Reduktion von 86

87 Zusammenfassung Wärmeverlusten. Diese Maßnahme weist eine verhältnismäßig geringe Amortisationszeit von rund 4 Jahren auf. Da kommunale Kläranlagen oft deutliche energetische Einsparpotenziale bieten, wurde vereinbart, die Kläranlage der Gemeinde Frensdorf einer detaillierten Prüfung hinsichtlich der elektrischen und thermischen Verbraucher und Prozesse zu unterziehen. Es zeigte sich, dass der spezifische elektrische Verbrauch mit 40 kwh/(ew*a) bereits unter dem Toleranzwert von 45 kwh/(ew*a) liegt und somit die Anlage bezüglich des Stromverbrauchs einen guten energetischen Zustand aufweist. Und dies insbesondere vor dem Hintergrund des aufgrund der Topographie benötigten Hebewerkes. Kläranlage und benachbarter Bauhof besitzen einen gemeinsamen Flüssiggastank. Deshalb kann der Verbrauch nur für beide Liegenschaften gesamt untersucht werden. Der jährliche Verbrauch liegt bei rund Liter Flüssiggas. Somit kann ein spezifischer Endenergiebedarf von 170 kwh/(m²*a) errechnet werden, was im Vergleich einem relativ hohen Verbrauch entspricht. Vor Ort bietet zum Beispiel angepasstes Nutzerverhalten noch ein nennenswertes Einsparpotenzial im Wärmeverbrauch. Ansonsten ist auf der Kläranlage kein unmittelbarer Handlungsbedarf festzustellen. Ausgangspunkt für die Betrachtung des Wärmenetzes war der Anstoß eines örtlichen Biogasanlagenbetreibers, der anbietet Wärme oder Biogas aus seiner Anlage auszukoppeln und für den Betrieb eines Wärmenetzes zu liefern. Im Rahmen dieser Studie wurde ein mögliches Wärmenetz dimensioniert, die Netzdurchleitungskosten bestimmt und überschlägig ein Gesamtwärmepreis, abhängig von eventuellen Kosten für die Wärmelieferung durch den Biogasanlagenbetreiber, gebildet. Im Idealfall (100 % Anschlussdichte und ohne Kosten für eine Wärmelieferung aus der Biogasanlage) könnten Wärmegestehungskosten von 4,2 Cent/kWh erzielt werden. Nach mehreren Abstimmungsgesprächen mit allen beteiligten Akteuren vor Ort konnten die Bedingungen jedoch nicht so geschaffen werden, dass ein wirtschaftlicher Betrieb des betrachteten Wärmeverbundnetzes gegeben wäre. 87

88 Quellenverzeichnis 10 Quellenverzeichnis [AbfaBa A] [AbfaBa B] [AbfaBa G] [AbfaBa K] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Abfallbilanz Bayern, Wertstoff- und Restabfallaufkommen, stoffliche Verwertung, Altholz; Internetseite: Datenabfrage am Bayerisches Landesamt für Umwelt: Abfallbilanz Bayern, Wertstoff- und Restabfallaufkommen, Abfall aus der Biotonne; Internetseite: Datenabfrage vom Bayerisches Landesamt für Umwelt: Abfallbilanz Bayern, Wertstoff- und Restabfallaufkommen, biologische Verwertung, Grüngut gesamt; Internetseite: Datenabfrage vom Bayerisches Landesamt für Umwelt: Abfallbilanz Bayern, Wertstoff- und Restabfallaufkommen, Klärschlamm; Internetseite: Datenabfrage vom [AGFW] AGFW. Preis* für Fernwärme nach Anschlusswert in Deutschland in den Jahren 1992 bis 2015 (in Euro pro Megawattstunde). Datenabfrage am 15. Juni [BAFA Eff] Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle; Kommunale Energieberatung/Netzwerke Kommunen Allgemeine Informationen; Internetseite: ex.html [BAFA Sol] [Bayernwerk] Webseite: Datenabfrage der Gemeinde Frensdorf nach Postleitzahl, Abfrage vom Müller, Edgar; Bayernwerk AG, Netzabsatz Strom und Stromeinspeisung aus EEG- 88

89 Quellenverzeichnis Anlagen für die Gemeinde Frensdorf, Stand 2013; vom [BayWind] Bayerische Staatsregierung: Bayerischer Windatlas, Internetseite: Zugriff am [DENA San] [DWA] Deutsche Energie-Agentur (DENA); Vortrag Hr. Stephan Kohler Jahrhundertaufgabe Energiewende: Wo stehen wir? ; Internetseite: 911_SK_Pressegespraech_des_Gesamtverbands_Daemmstoffindustrie_GDI_Berlin_J ahrhundertaufgabe_energiewende_-_wo_stehen_wir_- _Einsatz_von_Waermedaemmung_im_Sanierungs-_und_Neubaubereich.pdf DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v.; Senkung des Energieverbrauchs auf Kläranlagen - Praxisleitfaden [EED] Richtlinie 2012/27/EU des Europäischen Parlaments und Rates, [EnEV] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung- EnEV), Stand vom [Fra Bio] [Fra Ind] [Fra Kom] [Fra LRA] Fragebögen Biogasanlagenbetreiber, Anzahl Versand: 4, Anzahl Rückläufer: 1, Rücklaufquote 25 % Fragebögen Industriebetriebe, Anzahl Versand: 18, Rückläufer: 4, Rücklaufquote: 22 % Fragebogen Kommunale Liegenschaften Landratsamt Bamberg, Fragebogen Landkreisliegenschaften [GEMIS] IINAS GmbH Internationales Institut für Nachhaltigkeitsanalysen und -strategien: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme, Version 4.9, Stand Juli 2014; Internetseite: [Kaminkehrer] Köhler Konrad, Bezirkskaminkehrermeister; Straßenweise Aufstellung der installier- 89

90 Quellenverzeichnis ten Heizkessel im Betrachtungsgebiet [LfU IOG] [Rheingas] [StaBa FL] [StaBa GEN] [StaBa Gülle] [StaBa Woh] Bayerische Landesamt für Umwelt, Informationssystem Oberflächennahe Geothermie (IOG), Internetseite: B3D19B7813; Datenabfrage am Propan Rheingas GmbH & Co. KG, Frau Lichter/ Herr Pabst; Anzahl der Abnehmer, Gesamtabsatz, Lage der Liegenschaften (straßenweise); vom und Telefonat vom Bayerisches Landesamt für Statistik; Statistik kommunal 2014, 16. Flächenerhebungen zum 31.Dezember 1980, 2004 und 2013 Bayerisches Landesamt für Statistik; GENESIS-online Datenbank; Abfragecodes r und r; Stichtag ; Abfrage am Bayerisches Landesamt für Statistik; Statistik kommunal 2014, 18. Viehhalter und Viehbestand 1999, 2007 und 2010 Bayerisches Landesamt für Statistik; Statistik kommunal 2014, 13. Bestand an Wohngebäuden und Wohnungen am 31.Dezember 1995,2011,2012 und 2013 [TfZ] [TfZ] Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für nachwachsende Rohstoffe; Straubing, Förderprogramm Bioklima vom , Internetseite: ima.pdf Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für nachwachsende Rohstoffe; Straubing, Förderprogramm Bioklima vom , Internetseite: ima.pdf [Westfalen] Westfalen AG, Hr. Meyer; Flüssiggasnetz in Frensdorf, Anzahl der Abnehmer, Gesamtabsatz, Lage der Liegenschaften (straßenweise), Schreiben vom und Telefonat vom [Wiki Frens] Wikipedia Die freie Enzyklopädie: Frensdorf; Internetseite: 90

91 Quellenverzeichnis Datenabfrage am [WWA Kro] Schoerner, Wasserwirtschaftsamt Kronach, Telefonat vom

92 Abbildungsverzeichnis 11 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Lage der Gemeinde Frensdorf im Landkreis Bamberg (Datenquelle [Wiki Frens]) Abbildung 2: Flächenverteilung im Frensdorf (eigene Darstellung, Datenquelle [StaBa FL]) Abbildung 3: Bevölkerungsentwicklung in der Gemeinde Frensdorf (Datenquelle: [StaBa Bev]) Abbildung 4: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Energieträgern Abbildung 5: Aufteilung des Endenergiebedarfs auf die drei Verbrauchergruppen im Betrachtungsgebiet Abbildung 6: Endenergiebedarf und gesamter CO 2 -Ausstoß im Betrachtungsgebiet Abbildung 7: Auszug aus dem Wärmekataster für die Gemeinde Frensdorf bei einer Anschlussdichte von 100 % - Ortsteil Frensdorf Abbildung 8: Die Potenzialbetrachtung der energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden Abbildung 9: Aufteilung der verbrauchergruppenspezifischen Einsparpotenziale Abbildung 10: Auszug aus dem Solarflächenkataster (Quelle: [Sol Ba]; eigene Bearbeitung) Abbildung 11: Windkraftpotenziale im Betrachtungsgebiet Abbildung 12: Qualitatives Geothermiepotenzial in der Gemeinde Frensdorf (Quelle: [LfU IOG], eigene Bearbeitung) Abbildung 13: Entwicklung des elektrischen Energiebedarfes und Ausbau der Stromerzeugung aus EE Abbildung 14: Entwicklung des thermischen Energieverbrauchs und Ausbau der Wärmeerzeugung aus EE Abbildung 15: Entwicklung der CO 2 -Emissionen bei Umsetzung der vorhandenen Potenziale Abbildung 16: Auszug der Anlagensimulation für die Kläranlage Frensdorf Südansicht [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Abbildung 17: Kapitalverlauf über 20 Jahre bei Fremdfinanzierung der PV-Anlage Abbildung 18: Kapitalverlauf über 20 Jahre bei Eigenfinanzierung der PV-Anlage Abbildung 19: Luftaufnahme des Schulkomplexes mit Markierung betrachteter Dachflächen [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung; eigene Baearbeitung]

93 Abbildungsverzeichnis Abbildung 20: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 1 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Abbildung 21: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 2 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Abbildung 22: Auszug der Anlagensimulation für den Schulkomplex Frensdorf Variante 3 [Quelle: PV*Sol premium 2016; eigene Bearbeitung] Abbildung 23: Luftbild des Schulkomplexes und angedeutete Lage des Heizraums im Schulgebäude [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung; eigene Bearbeitung] Abbildung 24: Auslegung BHKW und Heizölkessel anhand der thermischen Jahresdauerlinie des Schulkomplexes Abbildung 25: Elektrischer Lastgang der Kläranlage Frensdorf Abbildung 26: Der monatliche Strombezug auf der Kläranlage Frensdorf Abbildung 27: Flüssiggastherme und Flüssiggasspeicher auf der Kläranlage Frensdorf Abbildung 28: Trassenverlauf der Nahwärmeverbundlösung Kernort Frensdorf [Quelle: Bayerische Vermessungsverwaltung, eigene Bearbeitung] Abbildung 29: Wärmegestehungskosten in Abhängigkeit des Wärmeeinkaufspreises, ohne Spitzenlast

94 Tabellenverzeichnis 12 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Die CO 2 -Äquivalente der jeweiligen Energieträger Tabelle 2: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Energieträgern Tabelle 3: Endenergieeinsatz aufgeschlüsselt nach Verbrauchergruppen Tabelle 4: Zusammenfassung der verbrauchergruppenspezifischen Einsparpotenziale Tabelle 5: Das Potenzial erneuerbarer Energien aus Solarthermie und Photovoltaik Tabelle 6: Übersicht der technischen Energiebereitstellungspotenziale aus Holz Tabelle 7: Zusammenfassung technisches Biogaspotenzial Tabelle 8: Die Potenziale im Bereich der erneuerbaren Energien Tabelle 9: Maßnahmenkatalog für die Gemeinde Frensdorf Tabelle 10: Zusammenfassung der Ergebnisse der Anlagendimensionierung Tabelle 11: Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Kläranlage Tabelle 12: Variantenabhängige Grundannahmen für die Betrachtung der PV-Anlage Schule/Turnhalle Tabelle 13: Anlagendaten der verschiedenen Varianten für die PV-Anlage Schulkomplex Frensdorf. 65 Tabelle 14: Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der PV-Anlage Schulkomplex Frensdorf Tabelle 15: Untersuchung von Stromeigennutzung und Stromautarkie in einer optimierten Variante der PV-Anlage Tabelle 16: Beispielrechnung für die Bestimmung der Anlagengröße je Gebäudeteil Tabelle 17: Aktuelle Wärmeerzeuger in der Heizzentrale im Schulgebäude Tabelle 18: Energieverbrauchsdaten der Schule und Turnhalle von 2012 bis Tabelle 19: Zusammenfassung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Heizöl-BHKW in der Schule Tabelle 20: Beispielrechnung für den Einbau einer thermischen Abgasklappe für die Wärmeerzeuger im Schulgebäude Tabelle 21: Beispielrechnung für den Einbau eines Abgas-Brennwertwärmetauschers im Schulgebäude

95 Tabellenverzeichnis Tabelle 22: Elektrische Hauptverbraucher auf der Kläranlage Frensdorf Tabelle 23: Zusammenfassung der Kenndaten des Wärmenetzes Kernort Frensdorf bei einer Anschlussdichte von 100 % Tabelle 24: Spezifische Wärmegestehungskosten für das Wärmenetz Kernort Frensdorf Tabelle 25: Ergebniszusammenfassung der Bestands- und Potenzialanalyse

96 Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS 4.9 Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS 4.9 Ausführliche Übersicht der angesetzten CO 2 -Äquivalente CO 2 -Äquivalente nach GEMIS 4.9 und eigenen Berechnungen IfE; 07/2014 CO 2 -Äquivalent Bezugsjahr Bezeichnung in GEMIS 4.9 Bemerkung (Gesamte Prozesskette) Brennstoff [g/kwh] Strom 624, Netz-el-DE-Verteilung-MS-2012 Wert aus GEMIS-Standarddatenbank. Strommix auf Mittelspannungs-Verteilnetzebene Erdgas 240, Gas-Heizung-DE_2010 (Endenergie) ohne Hilfsenergie Flüssiggas 260, Flüssiggas-Heizung_DE_2010 (Endenergie) ohne Hilfsenergie Heizöl EL 313, Öl-Heizung-DE-2010 (Enedenergie) ohne Hilfsenergie Braunkohle 451, Braunkohle-Brikett-Ofen-DE-rheinisch-2000 (Endenergie) Biogas 92, Fermenter\Biogas-Mais70(0LUC)+Gülle30-DE-2010 Biomethan 113, Holzpellets 17, Hackschnitzel 14, Aufbereitung\Biogas-Einspeisung-Mais70(0LUC)+Gülle30-gross- DE_2010 Holz-Pellet-Holzwirtsch.-Heizung-10 kw-2010 (Endenergie) ohne Hilfsenergie Holz-HS-Waldholz_Heizung_50 kw-2010 (Endenergie) ohne Hilfsenergie Scheitholz 11, Holz-Stücke-Heizung-DE-2010 (Endenergie) ohne Hilfsenergie Bezugsgröße: kwh Endenergie, Heizwert Hi Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Wert aus GEMIS-Standarddatenbank. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Wert aus GEMIS-Standarddatenbank. Biogas aus 70% Mais (ohne Landnutzungsänderungen), 30% Rindergülle, auf kwh Biogas bezogen Wert aus GEMIS-Standarddatenbank. Biomethan aus 70% Mais (NawaRo ohne Landnutzungsänderungen), 30% Gülle, Einspeiseanlage 500 m³/h, Druckwechsel/PSA-Konzept Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. Eigene Prozessdefinition des IfE in GEMIS 4.9. Auf Endenergie bezogen, es kann direkt mit dem Brennstoffeinsatz weitergerechnet werden, ohne Nutzungsgrad berücksichtigen zu müssen. I

97 Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS 4.9 Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Erdgas Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Flüssiggas II

98 Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS 4.9 Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Heizöl EL Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Holzpellets Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Hackschnitzel III

99 Anhang 1 - Erstellte Prozessketten mit GEMIS 4.9 Prozesskette zur Berechnung des CO 2 -Äquivalents für Scheitholz IV

100 Anhang 2 - Darstellung möglicher Förderungen Anhang 2 - Darstellung möglicher Förderungen Mögliche Förderprogramme für eine künftige Energieversorgung (z.b. Nahwärmenetze) oder den allgemeinen Einsatz von erneuerbaren Energien werden nachfolgend dargestellt. Es erfolgt keine Gewähr auf Vollständigkeit der Angaben und Programme. Ein Rechtsanspruch des Antragstellers auf Zuwendungen besteht nicht. Die KfW-Fördermittelbank, das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle sowie das Technologie-und Förderzentrum entscheiden aufgrund ihres pflichtgemäßen Ermessens. Die Gewährung der Zuwendung steht unter dem Vorbehalt der Verfügbarkeit der veranschlagten Haushaltsmittel. Anspruch auf Vollständigkeit aller Fördermittel besteht nicht. Die genauen Zuwendungsbedingungen sind den entsprechenden Förderprogrammen zu entnehmen und auf die endgültigen Investitionskosten (Ermittlung im Rahmen einer Ausschreibung) sowie den aktuellen Stand der Förderprogramme anzupassen. Sonderförderungen wie beispielsweise die Innovationsförderungen (Staubemissionen) werden nicht berücksichtigt. Hier sind zur Gewährung Referenzmessungen erforderlich, die im Rahmen der Studie nicht erfolgen können. V

101 Biomasse und Solarthermie 1 Biomasse und Solarthermie 1.1 KfW-Förderprogramm Premium Große Biomasseheizungen (Programm 271/281/272/282) Im Programmteil Premium des Marktanreizprogramms wird die Errichtung bzw. Erweiterung automatisch beschickter Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse für die thermische Nutzung (z.b. Hackgut- oder Pelletkessel) und zur kombinierten Wärme- und Stromerzeugung (KWK) mit einer installierten Nennwärmeleistung von 100 kw bis 2 MW gefördert. Die Förderung erfolgt über ein Darlehen in Kombination mit Tilgungszuschüssen. Anlagen zur thermischen Nutzung: Der Tilgungszuschuss (Grundförderung) beträgt 20 je kw installierter Wärmeleistung, höchstens jedoch je Einzelanlage. Bei besonders niedrigen Staubemissionen und/oder Errichtung eines Pufferspeichers kann eine erhöhte Förderung (Innovationsförderung) gewährt werden. Die Gesamthöchstförderung beträgt je Anlage. Der Zuschuss erhöht sich bei Einhaltung von niedrigeren Staubemissionen (maximal 15 mg/m³, bei 13 % Sauerstoff im Abgas) um 20 je kw. Bei der Errichtung eines Pufferspeichers (mindestens 30 l/kw) erhöht sich die Grundförderung um 10 /kw. Anlagen zur kombinierten Wärme- und Stromerzeugung (KWK) Der Tilgungszuschuss beträgt 40 je kw Nennwärmeleistung bei Anlagen bis kw. Die Anlagen müssen streng wärmegeführt betrieben werden. Der elektrische Wirkungsgrad muss größer als 10 % und der Gesamtwirkungsgrad größer als 70 % sein. Weitere Informationen können dem Marktanreizprogramm entnommen oder unter nachgelesen werden. VI

102 Biomasse und Solarthermie 1.2 Freistaat Bayern: Förderprogramm BioKlima für Biomasseheizwerke Gefördert werden im Förderprogramm BioKlima Neuinvestitionen zur Errichtung von automatisch beschickten Biomasse- und Pelletheizanlagen. Für die Anlagen muss eine kalkulatorische CO 2 - Einsparung von mehr als 600 Tonnen innerhalb von 8 Jahren nachgewiesen werden (Bagatellgrenze). Als Brennstoff dürfen ausschließlich naturbelassene Holzbrennstoffe und halmgutartige Biomasse eingesetzt werden. Der Kessel muss für die Verwendung der gewählten Brennstoffe geeignet sein. Der Zuschuss beträgt 33 pro Jahrestonne kalkulatorisch eingespartes CO 2. Der gesamte Zuschuss wird über einen Zeitraum von 8 Jahren berechnet. Die max. Förderung beträgt je Projekt. Förderfähige Kosten sind nur die Investitionsmehrkosten zur Nutzung erneuerbarer Energien. Die Investitionsmehrkosten des Biomasseheizwerks müssen anhand einer Vergleichsrechnung gegenüber einer fossilen Energieerzeugungsanlage berechnet werden. Es dürfen andere staatliche Mittel für denselben Zweck in Anspruch genommen werden (z.b. Marktanreizprogramm des Bundes für erneuerbare Energien), sofern der Subventionswert aller ausgereichten staatlichen Mittel 45 % der förderfähigen Kosten nicht übersteigt. Die wichtigsten Fördervoraussetzungen: Bei der Biomasseheizanlage muss eine Auslastung von mindestens Volllaststunden erreicht werden. Bei monovalenten Anlagen (d.h. ohne Spitzenlastkessel) müssen Stunden erreicht werden. Es ist ein Pufferspeicher mit mindestens 30 l/kw zu installieren. Es ist eine Wärmebelegung bezogen auf den prognostizierten Wärmeabsatz von mindestens kwh/(m*a) neu errichteter Trasse nachzuweisen. Ein schlüssiger und abgesicherter Kostenund Finanzierungsplan muss vorgelegt werden. Eine Einrichtung zur Abscheidung partikelförmiger Emissionen muss zwingend installiert werden (Nachweis, dass ein Mindestabscheidegrad von 50 % erreicht wird). Hinweis: Weitere Informationen können unter abgefragt werden. VII

103 Biomasse und Solarthermie 1.3 Marktanreizprogramm zur Förderung erneuerbarer Energien (BAFA) Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Rahmen des Marktanreizprogramms des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Die folgenden Maßnahmen werden im Rahmen des Programms über das BAFA gefördert: Die Errichtung und Erweiterung von Solarkollektoren o o im Gebäudebestand: Anlagen zur reinen Warmwasserbereitung und Anlagen zur kombinierten Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung bis 40 m² Bruttokollektorfläche im Neubau: Anlagen ab einer Bruttokollektorfläche von 20 m² (auf Wohngebäuden mit mind. 3 Wohneinheiten oder Nichtwohngebäuden mit mind. 500 m² Nutzfläche) automatisch beschickten Biomasseanlagen besonders emissionsarmen Scheitholzvergaserkesseln effizienten Wärmepumpen sowie die Vornahme von Visualisierungsmaßnahmen (z.b. Gebäudeleittechnik). Gefördert werden darüber hinaus energetische Optimierungsmaßnahmen der Heizungsanlage und der Warmwasserbereitung in Bestandsgebäuden. Die Investitionszuschüsse des BAFA können insbesondere Privatpersonen, kleine und mittlere Unternehmen, Freiberufler und Kommunen in Anspruch nehmen. Die Förderung erfolgt nach den Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt vom 11. März Weitere Informationen können der Förderübersicht der BAFA entnommen oder unter nachgelesen werden. VIII

104 Biomasse und Solarthermie 1.4 KfW-Förderprogramm Premium Große Solarkollektoranlagen (Programm 271/281/272/282) Im Programmteil Premium des Marktanreizprogramms wird auch die Errichtung bzw. Erweiterung von großen Solarkollektoranlagen mit mehr als 40 m² Bruttokollektorfläche gefördert. Die Förderung erfolgt über ein Darlehen in Kombination mit Tilgungszuschüssen. Gefördert werden Solarkollektoranlagen zur Warmwasserbereitung, Raumheizung oder zur kombinierten Warmwasserbereitung und Raumheizung von: o Wohngebäuden mit 3 und mehr Wohneinheiten, oder o Nichtwohngebäuden mit mindestens 500 m² Nutzfläche. Diese Mindestgröße kann bei Gemeinschaftseinrichtungen zur sanitären Versorgung (z.b. auf Campingplätzen) oder Beherbergungsbetrieben mit mindestens 6 Zimmern unterschritten werden. Bereitstellung von Prozesswärme, Bereitstellung von solarer Kälteerzeugung, überwiegender Bereitstellung von Wärme für ein Wärmenetz. Die Förderung erfolgt anteilig an den förderfähigen Investitionskosten: bis zu 30% für folgende Nutzungsarten: Warmwasserbereitung, Raumheizung, solare Kälteerzeugung und Zuführung in ein Wärmenetz, bis zu 40% bei Einspeisung des überwiegenden Teils der Wärme in ein Wärmenetz mit mindestens vier Abnehmern, bis zu 50% zur überwiegenden solaren Prozesswärmebereitstellung. Hinweis: Bis 100 m² Kollektorgröße kann alternativ der Investitionszuschuss der BAFA gewährt werden. Die Auswahl der Fördermittel sollte individuell geprüft werden. Weitere Informationen können dem Marktanreizprogramm entnommen oder unter nachgelesen werden. IX

105 Kraft-Wärme-Kopplung 2 Kraft-Wärme-Kopplung 2.1 Richtlinie zur Förderung von KWK-Anlagen bis 20 kw el (BAFA) Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Mini-KWK-Anlagen bis zu einer Anlagengröße von 20 kw el. Die Förderrichtlinien wurden zum 1. Januar 2015 novelliert. Im kleinen Leistungsbereich wurde die Förderung angehoben, Bonusförderungen für besonders energieeffiziente Mini-KWK-Anlagen eingeführt sowie technische Anforderungen vereinfacht. Die Förderung wird als Festbetrag durch nicht rückzahlbare Zuschüsse gewährt. Die Höhe des Zuschusses hängt von der elektrischen Leistung der Mini-KWK-Anlage ab und beträgt zwischen und zuzüglich möglicher Bonusförderungen. Das BAFA veröffentlicht und aktualisiert eine Liste der förderfähigen Mini-KWK-Anlagen in der Rubrik Publikationen. Die Investitionszuschüsse des BAFA können insbesondere Privatpersonen, kleine und mittlere Unternehmen, Freiberufler, gemeinnützige Investoren und Kommunen in Anspruch nehmen. Die Förderung erfolgt nach den Richtlinien zur Förderung von von KWK-Anlagen bis 20 kw el (Mini-KWK- Richtlinie) vom 15. Dezember Weitere Informationen können unter nachgelesen werden. X

106 Nahwärmenetze 3 Nahwärmenetze 3.1 KfW-Förderung Premium Nahwärmenetze (Programm 271/272/281/282) Die Errichtung oder Erweiterung von Wärmenetzen (inkl. Hausübergabestationen) wird gefördert, wenn: mindestens 50 % Wärme aus erneuerbaren Energien gespeist wird (60 % bei überwiegender Versorgung von Neubauten) oder mindestens 50 % Wärme aus Wärmepumpen gespeist wird (60 % bei überwiegender Versorgung von Neubauten) oder mindestens 20 % der Wärme aus solarer Strahlungsenergie gespeist wird und ansonsten fast ausschließlich Wärme aus hocheffizienter KWK, Wärmepumpen oder Wärme aus industrieller oder gewerblicher Abwärme eingesetzt wird, und ein Mindestwärmeabsatz im Mittel von 500 kwh/a je Trassenmeter nachgewiesen wird. Annahme: Auch der biogene Anteil von Siedlungsabfällen gilt als erneuerbare Energie im Sinne dieser Regelung (Wärmenutzung aus der Abfallverbrennung). Die möglichen Tilgungszuschüsse betragen dabei 60 je Meter Trassenlänge für Wärmenetze, für die keine Zuschlagsförderung nach dem KWK-Gesetz beantragt werden kann. Zuzüglich können die Hausübergabestationen von Bestandsgebäuden mit jeweils bis zu gefördert werden. Weitere Informationen können der Programmübersicht der KfW (erneuerbare Energien) entnommen oder unter nachgelesen werden. XI

107 Nahwärmenetze 3.2 KWK-Gesetz für Wärmenetze (BAFA) Im Rahmen des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWK-G) wird vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) u.a. der Neubau und Ausbau von Wärmenetzen gefördert. Das KWK-Gesetz ist im August 2012 in novellierter Fassung in Kraft getreten. Fördervoraussetzung ist unter anderem, dass bei Inbetriebnahme des Netzes mindestens 50 % der Wärmeversorgung der an das Netz angeschlossenen Abnehmer in Kraft-Wärme-Kopplung nach Voraussetzungen des KWK-Gesetzes erfolgen muss (z.b. Einsatz eines BHKW). Im geplanten Endausbau des Netzbereichs, für den die Förderung beantragt wurde, muss für die Wärmeeinspeisung aus KWK- Anlagen mindestens ein Anteil von 60 % nachgewiesen werden. Die Regelungen im Bereich Wärme- und Kältenetze sehen folgende Fördersätze vor: Leitungen mit einem mittleren Nenndurchmesser bis DN 100: o o Zuschlag von 100 je laufendem Trassenmeter max. jedoch 40 % der ansatzfähigen Investitionskosten Leitungen mit einem mittleren Nenndurchmesser größer DN 100: o Zuschlag von 30 % der ansatzfähigen Investitionskosten Hausübergabestationen fallen nicht in den förderfähigen Teil dieses Programmes. Die Nachweise sind durch einen Wirtschaftsprüfer zu erbringen. Weitere Informationen unter Hinweis: Haben Wärmenetze Anspruch auf Förderung nach BAFA / KWK-Gesetz, so entfällt eine Kopplung der Förderung nach KfW. XII

108 Anhang 3 Die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf Anhang 3 Die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf Hinweis: Im Folgenden sind die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf dargestellt, die eine oder mehrere Straßen mit einer Wärmebelegungsdichte größer kwh/(m*a) aufweisen. Es sind jeweils die Wärmekataster für eine Anschlussdichte von 100 % abgebildet. XIII

109 Anhang 3 Die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf Wärmekataster für den Ortsteil Reundorf (100 % Anschlussdichte) XIV

110 Anhang 3 Die Wärmekataster weiterer Ortsteile der Gemeinde Frensdorf Wärmekataster für den Ortsteil Herrnsdorf (100 % Anschlussdichte) XV