Energiekonzept Sport- und Freizeitbad Langenhagen - Technische Ausrüstung

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1 Energiekonzept Sport- und Freizeitbad Langenhagen - Technische Ausrüstung 1

2 Energiekonzept Varianten Neubau Sport- und Freizeitbad Langenhagen

3 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Wärmebedarf pro Jahr: Strombedarf pro Jahr: MWh/a MWh/a MWh/a Nahwärme E.P.L MWh/a Erdgas-BHKW 374 kw th -240 kw el -LZ: 6000 h/a Erdgas-Kesselanlage kw Strommix aus dem Versorgungsnetz des EVU MWh/a BHKW MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a 240 MWh/a Verluste 663 MWh/a Stromnetz Strom 955 MWh/a Wärme Gas 3

4 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Energiebedarf und Kosten Wärmebedarf: MWh/a => kwh/a Gaseinsatz BHKW: MWh/a => kwh/a Wärmeeinsatz: MWh/a => kwh/a Gaspreis: 5,74 ct/kwh Nahwärmepreis: 8,50 ct/kwh Laufzeit: 15 Jahre Preissteigerung 3%/a (Bei 15 Jahren = 51%) Kosten BHKW-Betrieb Laufzeit (LZ) 15 Jahre Gaseinsatz: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Gaspreis 5, Wartung /a Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto Kosten Nahwärmeversorgung Laufzeit (LZ) 15 Jahre Wärmeeinsatz: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Wärmepreis 8, Wartung /a Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto

5 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU BHKW-Größe thermisch 370 kw elektrisch 240 kw Jahreslaufzeit h Wirkungsgrad 0,91 prod. Wärme kwh/a prod. Strom kwh/a Eigenverbrauch kwh/a Strombedarf: 955 MWh/a => kwh/a Strompreis: 14,65 ct/kwh Laufzeit: 15 Jahre Preissteigerung 4%/a (Bei 15 Jahren = 73%) Vergütung Stromproduktion ct LZ Verg. /a Verg. /LZ Erdgassteuer 0, Stromsteuer 2, EEG-Umlage 6, KWK <50 kw el 5, KWK >50 kw el 4, Einspeisevergütung 4, EXX Einsparung Strom 6, Einnahmen Kosten Strommix Laufzeit (LZ) 15 Jahre Strombedarf: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Strompreis 14, Preissteigerung 73% Summe netto Summe brutto Gesamtsumme brutto

6 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Investitionskosten und Verzinsung Anteil Eigenfinanzierung Kostenzusammenstellung brutto BHKW Kessel 0 Pufferspeicher 0 Abgasanlage 0 Verteilung usw. 0 MSR-Technik 0 Gebäude 0 Kosten Zentrale 0 Gasanschluss 0 Stromanschluss Fernwärmeleitung 0 Umschluss 0 Kosten Infrastruktur Gesamtsumme Fördermittel 0 Barmittel 0 Finanzierungssumme Nominalzins 3,0 % Laufzeit 15 Jahre Jährliche Rate

7 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Investitionskosten und Verzinsung Anteil Fremdfinanzierung Kostenzusammenstellung brutto BHKW Kessel 0 Pufferspeicher Abgasanlage Verteilung usw. 0 MSR-Technik 0 Gebäude 0 Kosten Zentrale Gasanschluss 0 Stromanschluss 0 Fernwärmeleitung 0 Umschluss 0 Kosten Infrastruktur 0 Gesamtsumme Fördermittel 0 Barmittel 0 Finanzierungssumme Nominalzins 4,0 % Laufzeit 15 Jahre Jährliche Rate

8 Variante 2c: Erdgas-BHKW + Nahwärmeversorgung + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Bei dieser Variante wird die Wärmeerzeugungsanlage bestehend aus Spitzenlastkessel und BHKW einschl. Gasanschluss und Abgasanlage von der E.P.L. errichtet. Das BHKW wird von der Stadt Langenhagen betrieben und der vom BHKW erzeugte Strom sowie die Wärme selbst genutzt. Die Restwärme wird aus der von der E.P.L. betriebenen Kesselanlage als Nahwärme geliefert. Der notwendige Raum muss wie bei der Contracting-Variante zur Verfügung stehen. Der vom BHKW erzeugte Strom wird direkt im Bad zur Senkung der Stromentnahme aus dem Netz des EVU verbraucht. Nur ein geringer Teil wird eingespeist. Die vom BAFA und dem Zollamt gewährten Zuschüsse und Steuervergünstigungen tragen zur Senkung der Kosten für die Energiebereitstellung von Wärme und Strom bei. Die Finanzierung der Kesselanlage sowie des Gasanschlusses erfolgt durch die E.P.L. und wird über den erhöhten Wärmepreis vergütet. Das BHKW wird über jährliche Grundzahlungen zu einem erhöhten Zinssatz von der Stadt Langenhagen an die E.P.L. rückvergütet. Vorteile Nachteile Der Strombedarf aus dem Netz des EVU wird erheblich gesenkt und damit auch die Kosten Geringe Kosten für die Energiebereitstellung Da das BHKW selbst erstellt werden muss, entsteht Wartungsaufwand, Instandhaltungskosten und Personalaufwand Zusätzlicher Aufwand für die Einbindung des BHKWs in das Stromnetz notwendig Anmerkung: Die Kombination mit einer Photovoltaikanlage ist problematisch, da der erzeugte Strom von der Photovoltaikanlage nicht vollständig im Gebäude genutzt werden kann und ggf. eingespeist werden muss. Hier ist für die Zukunft der Aufbau einer Batterieanlage, in die sowohl die überschüssige Energie aus der Photovoltaikanlage als auch aus dem BHKW eingespeist werden können, zu prüfen. Aufgrund dieses innovativen Konzeptes besteht hier die Möglichkeit ein Forschungsprojekt zu generieren bei dem ggf. auch Fördergelder geworben werden. 8

9 Variante 3: Erdgas-BHKW + Spitzenlastkessel + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU MWh/a Gaskessel Verluste 245 MWh/a MWh/a Wärmebedarf pro Jahr: Strombedarf pro Jahr: MWh/a MWh/a Erdgas-BHKW 374 kw th -240 kw el -LZ: 6000 h/a Erdgas-Kesselanlage kw Strommix aus dem Versorgungsnetz des EVU MWh/a BHKW MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a 240 MWh/a Verluste 663 MWh/a Stromnetz Strom 955 MWh/a Wärme Gas 9

10 Variante 3: Erdgas-BHKW + Spitzenlastkessel + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Energiebedarf und Kosten Wärmebedarf: MWh/a => kwh/a Gaseinsatz BHKW: MWh/a => kwh/a Gaseinsatz Kessel: MWh/a => kwh/a Gaspreis: 5,74 ct/kwh Laufzeit: 15 Jahre Preissteigerung 3%/a (Bei 15 Jahren = 51%) Kosten BHKW-Betrieb Laufzeit (LZ) 15 Jahre Gaseinsatz: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Gaspreis 5, Wartung /a Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto Kosten Kesselbetrieb Laufzeit (LZ) 15 Jahre Gaseinsatz: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Gaspreis 5, Wartung /a Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto

11 Variante 3: Erdgas-BHKW + Spitzenlastkessel + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU BHKW-Größe thermisch 370 kw elektrisch 240 kw Jahreslaufzeit h Wirkungsgrad 0,91 prod. Wärme kwh/a prod. Strom kwh/a Eigenverbrauch kwh/a Strombedarf: 955 MWh/a => kwh/a Strompreis: 14,65 ct/kwh Laufzeit: 15 Jahre Preissteigerung 4%/a (Bei 15 Jahren = 73%) Vergütung Stromproduktion ct LZ Verg. /a Verg. /LZ Erdgassteuer 0, Stromsteuer 2, EEG-Umlage 6, KWK <50 kw el 5, KWK >50 kw el 4, Einspeisevergütung 4, EXX Einsparung Strom 6, Einnahmen Kosten Strommix Laufzeit (LZ) 15 Jahre Strombedarf: kwh/a Kosten im ct 1. Jahr Kosten /LZ Strompreis 14, Preissteigerung 73% Summe netto Summe brutto Gesamtsumme brutto

12 Variante 3: Erdgas-BHKW + Spitzenlastkessel + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Investitionskosten und Verzinsung Kostenzusammenstellung brutto BHKW Kessel Pufferspeicher Abgasanlage Verteilung usw. 0 MSR-Technik 0 Gebäude 0 Kosten Zentrale Gasanschluss Stromanschluss Fernwärmeleitung 0 Umschluss 0 Kosten Infrastruktur Gesamtsumme Fördermittel 0 Barmittel 0 Finanzierungssumme Nominalzins 3,0 % Laufzeit 15 Jahre Jährliche Rate

13 Variante 3: Erdgas-BHKW + Spitzenlastkessel + Eigenstromnutzung + Einspeisung EVU + Strommix EVU Bei dieser Variante wird die Wärmeerzeugungsanlage bestehend aus Spitzenlastkessel und BHKW einschl. Gasanschluss und Abgasanlage von der Stadt Langenhagen selbst errichtet und betrieben. Der notwendige Raum muss wie bei der Contracting-Variante zur Verfügung stehen. Der vom BHKW erzeugte Strom wird direkt im Bad zur Senkung der Stromentnahme aus dem Netz des EVU verbraucht. Nur ein geringer Teil wird eingespeist. Die vom BAFA und dem Zollamt gewährten Zuschüsse und Steuervergünstigungen tragen zur Senkung der Kosten für die Energiebereitstellung von Wärme und Strom bei. Vorteile Nachteile Der Strombedarf aus dem Netz des EVU wird erheblich gesenkt und damit auch die Kosten Die Anlage wir im Rahmen der technischen Gewerke mit Ausgeschrieben Geringe Kosten für die Energiebereitstellung Hohe Investitionskosten Der Gasanschluss ist Leistung der Stadt Langenhagen Da die Wärme selbst erzeugt werden muss, entsteht hoher Wartungsaufwand, Instandhaltungskosten und Personalaufwand Zusätzlicher Aufwand für die Einbindung des BHKWs in das Stromnetz notwendig Anmerkung: Die Kombination mit einer Photovoltaikanlage ist problematisch, da der erzeugte Strom von der Photovoltaikanlage nicht vollständig im Gebäude genutzt werden kann und ggf. eingespeist werden muss. Hier ist für die Zukunft der Aufbau einer Batterieanlage, in die sowohl die überschüssige Energie aus der Photovoltaikanlage als auch aus dem BHKW eingespeist werden können, zu prüfen. Aufgrund dieses innovativen Konzeptes besteht hier die Möglichkeit ein Forschungsprojekt zu generieren bei dem ggf. auch Fördergelder geworben werden. 13

14 Additive Maßnahmen Thermische Solaranlage WWB Photovoltaikanlage Solaranlage 300 m² PV-Anlage m² MWhp/a 165 MWh/a 203 MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a Wärmeversorgung MWh/a Stromversorgung 14

15 Additive Maßnahme: Thermische Solaranlage WWB Energieeinsparung und Kosten Wärmebedarf WWB: Sommermonate Mai - Sept.: Vermiedene Kosten: Gaspreis: Nahwärmepreis: Ertragswärme Solarkollektor: kwh/a kwh/a 5,74 ct/kwh 7,00 ct/kwh 550 kwh/a/m² KF Einsparung Solarbetrieb WWB Laufzeit (LZ) 15 Jahre kwh/a Kosten im 550 kwh* 300 m² (KF) ct Kosten /LZ 1. Jahr Gaspreis 5, Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto Nahwärmepreis 7, Preissteigerung 51% Summe netto Summe brutto Zusätzlicher Strombedarf: kwh/a Zusätzlicher Strombedarf Laufzeit (LZ) 15 Jahre Strombedarf: Kosten im ct kwh/a 1. Jahr Kosten /LZ Strompreis 16, Preissteigerung 73% Summe netto Summe brutto Gesamtsumme Einsparungen brutto (Einsparungen beim jeweiligen Energieträger abzüglich der Kosten für den zusätzlichen Strombedarf) Gas Nahwärme

16 Additive Maßnahme: Thermische Solaranlage WWB Investitionskosten und Verzinsung Kostenzusammenstellung brutto Solaranlage Pufferspeicher Verteilung usw MSR-Technik Gebäude 0 Kosten Zentrale Gasanschluss 0 Stromanschluss 0 Fernwärmeleitung 0 Umschluss 0 Kosten Infrastruktur 0 Gesamtsumme Fördermittel 0 Barmittel 0 Finanzierungssumme Nominalzins 3,0 % Laufzeit 15 Jahre Jährliche Rate

17 Additive Maßnahme: Thermische Solaranlage WWB Vorgesehen ist eine Kollektoranlage mit ca. 300 m² Aperaturfläche. Die Anlage hat einen Solarertrag von 165 MWh/a mit dem der Wärmebedarf des Gebäudes gesenkt werden kann. Ein wirtschaftliches Ergebnis kann mit keiner der betrachteten Varianten erzielt werden. Eine Förderung ist derzeit nicht zu erhalten. Vorteile Senkung des Wärmebedarfs für das Gebäude Nachteile Erträge sind nicht ausreichend, um die Investitionen der Anlage zu amortisieren Hohe Investitionskosten erforderlich Wärmelieferung nur an Sonnentagen möglich (nicht planbar) 17

18 Additive Maßnahme: Photovoltaikanlage Energieeinsparung und Kosten Strombedarf: kwh/a Vermiedene Kosten: Strompreis: 14,65 ct/kwh Ertragsleistung PV-Module: 782 kwh/a/kwp Laufzeit: 15 Jahre Preissteigerung 4%/a (Bei 15 Jahren = 73%) Aufstellfläche / Flachdach: m² Einsparung durch Photovoltaik kwh/a 782 kwh/(a*kwp)*260 KWp ct Laufzeit (LZ) 15 Jahre Kosten im Kosten /LZ 1. Jahr Strompreis 14, Preissteigerung 73% Summe netto Summe brutto Gesamtsumme Einsparungen brutto

19 Additive Maßnahme: Photovoltaikanlage Investitionskosten und Verzinsung Kostenzusammenstellung brutto PV-Module Pufferspeicher 0 Verteilung usw. 0 MSR-Technik 0 Gebäude 0 Kosten Zentrale Gasanschluss 0 Stromanschluss Kosten Infrastruktur Gesamtsumme Fördermittel 0 Barmittel 0 Finanzierungssumme Nominalzins 3,0 % Laufzeit 15 Jahre Jährliche Rate

20 Additive Maßnahme: Photovoltaikanlage Vorgesehen ist eine ca m² große Anlage aus PV-Modulen auf den Dachflächen des Gebäudes. Die Anlage erzeugt eine Leistung von 203 MWh/a. Die Amortisationszeit liegt bei allen betrachteten Varianten bei 11,4 Jahren inkl. Wiederbeschaffung(Abschreibung). Die Dachflächen sind für die zusätzlichen Lasten ausgelegt. Vorteile Senkung des Strombedarfs für das Gebäude Amortisation inkl. Wiederbeschaffung gegeben Nachteile Hohe Investitionskosten erforderlich Stromlieferung nur bei Tageslicht/Sonnenstunden gegeben (nicht planbar) Anmerkung: Bei Kombination mit einer BHKW-Anlage(Variante 3) kann es dazu kommen, dass die Eigennutzung des erzeugten Stroms nicht im Bad verbraucht werden kann, sondern eingespeist werden muss. Derzeit entwickelt die Industrie Batterieanlagen zur Speicherung von überschüssigem Strom aus Photovoltaikanlagen. Dieser kann dann genutzt werden, wenn kein Stromertrag (z.b. nachts) anliegt. In Kombination mit überschüssiger Energie aus dem BHKW könnte dies in einigen Jahren über ein gefördertes Forschungsprojekt umgesetzt werden. 20

21 Zusammenfassung Varianten Variante 2c Nahwärme+BHKW Variante 3 Erdgas-BHKW Betriebskosten Betriebskosten LZ Abschreibung Fördermittel 0 0 Zinszahlung Zinszahlung LZ Betriebskosten + Investition Betriebsk. + Invest. LZ + Abschreib Einsparung zur Variante Prozentual 103,3 % 100,0 % mittl. jährl. Einsparung BK + Invest Amortisation in Jahren keine Additive Maßnahmen: Einsparung th. Solaranlage WWB Einsparung th. Solaranlage WWB LZ Investition LZ + Abschreibung Differenz Amortisation in Jahren Der Einsatz einer thermischen Solaranlage zur Energieeinsparung wirkt sich bei BHKW-Betrieb negativ aus. Einsparung Photovoltaik Einsparung Photovoltaik LZ Investition LZ + Abschreibung Differenz Amortisation in Jahren 11,4 11,4 21

22 Vergleich Eigenbetrieb / Fremdbetrieb mittl. jährl. BK (Energiekosten, Invest, Wartung, Abschreibung) Fremdbetrieb Contracting V2c Eigenbetrieb CMF , ,00 Aufwand für Instandsetzung Kessel: 2 % Invest*( ,00 ) ,00 BHKW: 6 % Invest* ( ,00 ) , ,00 Aufwand für Bedienen Kessel 10 h/a x 75,00 ** 0 750,00 BHKW 100 h/a x 75,00 ** 7.500, ,00 Summe , ,00 Einsparung ,20 *) VDI 2067 Blatt 1 Tabelle A2 **) VDI 2067 Blatt 1 Tabelle A , ,00 22