E R L Ä U T E R U N G. Gemeinde Gilching Z U S A M M E N F A S S U N G. Landkreis Starnberg. Machbarkeitsstudie Nahwärme Sportzentrum Gilching

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1 Gemeinde Gilching Landkreis Starnberg Machbarkeitsstudie Nahwärme Sportzentrum Gilching Z U S A M M E N F A S S U N G E R L Ä U T E R U N G Vorhabensträger: Neusäß, den (Stempel, Unterschrift) aufgestellt: Neusäß, Projekt-Nr SSTE/MHUG Steinbacher-Consult Ingenieurgesellschaft mbh & Co. KG Richard-Wagner-Str Neusäß

2 Steinbacher-Consult wurde mit dem Schreiben vom 05. Juli 2013 beauftragt, eine Machbarkeitsstudie für ein mögliches Nahwärmekonzept um das Sportzentrum zu erstellen. Im Rahmen des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie erhält die Gemeinde Gilching als Projektförderung im Sinne von Art. 23 und 44 BayHO (Bayerische Haushaltsordnung mit Verwaltungsvorschrift vom , in der jeweils geltenden Fassung) einen Zuschuss in Höhe von 3.250,00 im Wege der Anteilfinanzierung. Der Förderanteil beträgt bis zu dem bewilligten Höchstbetrag 50,00 % an den zuwendungsfähigen Gesamtkosten in Höhe von 6.545,00. Die Abwicklung des Förderprogramms erfolgt durch Bayern Innovativ GmbH, Innovations- und Technologiezentrum Bayern (ITZB) im Haus der Forschung Nürnberg, Gewerbemuseumsplatz2, Nürnberg. Alle die Durchführung und Abwicklung des Vorhabens betreffenden Vorgänge sind an das ITZB, Standort Nürnberg, zu senden Seite 1 von 10

3 Im Zuge von Sanierungsmaßnahmen am Christoph-Probst-Gymnasium in Gilching soll ein gesamtheitliches Wärmeversorgungskonzept einschließend der angrenzenden öffentlichen Liegenschaften erarbeitet werden. Im Rahmen einer Bestandsaufnahme wurde die bisherige Anlagentechnik zur Wärmeversorgung aufgenommen. Betrachtet wurden folgende Gebäude: Christoph-Probst-Gymnasium Arnoldus Grundschule TSV-Sportheim Tennisheim Kindergarten Frauwiesenweg Abbildung 1: Übersichtsplan Liegenschaften Sportzentrum Gilching Seite 2 von 10

4 Bisher wurden die Liegenschaften über Gaskessel mit Wärme versorgt. Die insgesamt sechs Gaskessel sind auf vier Gebäude verteilt. Das TSV-Sportheim, das Tennisheim, sowie der Kindergarten verfügen jeweils über einen eigenen Gaskessel. Das Christoph- Probst-Gymnasium besitzt drei Gaskessel, welche auch die Arnoldus Grundschule mit Wärme mitversorgen. Die installierten Kesselleistungen können Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle 1: Leistungen bestehender Heizungsanlagen, versorgte Gebäude Ort Wärmeleistung [kw] versorgte Gebäude Christoph-Probst-Gymnasium Gas-Kessel Christoph-Probst-Gymnasium Gas-Kessel Arnoldus Grundschule Gas-Kessel TSV-Sportheim Gas- Kessel 134 TSV-Sportheim TSV-Gerätehaus Gas-Kessel 14 TSV-Gerätehaus TSV-Tennis Gas-Kessel 65 TSV-Tennis Kindergarten Frauwiesenweg Gas-Kessel 48 Kindergarten Frauwiesenweg Im Folgenden werden vier mögliche Varianten für die zukünftige Wärmeversorgung miteinander verglichen: Variante 1: Gaskessel (Versorgung Gymnasium und Grundschule) Variante 2: Gas-BHKW und Gaskessel (Versorgung Gymnasium und Grundschule) Variante 3: Gas-BHKW und Gaskessel im Nahwärmeverbund (Versorgung Schulen und Sportzentrum) Variante 4: Hackschnitzelkessel und Gaskessel im Nahwärmeverbund (Versorgung Schulen und Sportzentrum) Variante 1: Gaskessel (Versorgung Gymnasium und Grundschule) Variante 1 dient als Referenzvariante und stellt die Wärmeversorgung im IST-Zustand dar. Ausgehend von Gaskesseln wird das Gymnasium und die Grundschule mit Wärme versorgt Seite 3 von 10

5 Variante 2: Gas-BHKW und Gaskessel (Versorgung Gymnasium und Grundschule) Variante 2 ist vergleichbar mit Variante 1. Die Wärmeversorgung des Gymnasiums und der Grundschule erfolgt durch ein Grundlast-BHKW. Für die Spitzenlasten und zu Redundanzzwecken dienen drei Gaskessel. Der BHKW-Standort ist ebenfalls im Heizungskeller vorgesehen. Variante 3: Gas-BHKW und Gaskessel im Nahwärmeverbund (Versorgung Schulen und Sportzentrum) Variante 3 sieht neben der Wärmeversorgung der beiden Schulen auch eine Versorgung des Sportzentrums über ein Nahwärmenetz vor. Wie bei Variante 2 wird die Grundlast durch ein BHKW und die Spitzenlast durch Gaskessel gedeckt. Die Heizzentrale befindet sich im Heizungskeller des Gymnasiums. Die Länge des Wärmenetzes beträgt etwa 620 Meter. Abbildung 2: Gas-BHKW und Gaskessel im Nahwärmeverbund Seite 4 von 10

6 Variante 4: Hackschnitzelkessel und Gaskessel im Nahwärmeverbund (Versorgung Schulen und Sportzentrum) Bei Variante 4 werden wie bei Variante 3 die Schulen sowie das Sportzentrum mit Wärme versorgt. Nur wird hier die Grundlast durch einen Hackschnitzelkessel gedeckt. Der Hackschnitzelkessel und der Hackschnitzelbunker haben einen deutlich größeren Platzbedarf und können deshalb nicht in den Heizungskeller des Gymnasiums integriert werden. Deshalb befindet sich die Heizzentrale für Variante 4 zwischen der Tennishalle und dem Kindergarten (rot markiert). Die Spitzenlast wird ebenfalls durch Gaskessel gedeckt. Das Wärmenetz hat eine Länge von ca. 620 Meter. Abbildung 3: Hackschnitzelkessel und Gaskessel im Nahwärmeverbund Seite 5 von 10

7 Zur Ermittlung des Wärmebedarfs wurden Daten zum bisherigen Brennstoffverbrauch eingeholt. Hierzu lagen Abrechnungen des Erdgasversorgers und die Aufzeichnungen der viertelstündlichen Lastgänge vor. Die Jahreswerte der beiden Schulen mussten angepasst werden, da das Christoph-Probst-Gymnasium im Moment der Berechnungen einer energetischen Sanierung unterzogen wurde. Der Heizwärmebedarf aller Liegenschaften liegt bei etwa MWh/a. Für den Heizwärmebedarf der einzelnen Liegenschaften werden folgende Werte angesetzt: Christoph-Probst-Gymnasium 786 MWh/a Arnoldus Grundschule 543 MWh/a TSV-Sportheim 187 MWh/a TSV-Gerätehaus 30 MWh/a TSV-Tennis 120 MWh/a Kindergarten Frauwiesenweg 47 MWh/a Abbildung 4: Aufteilung Nutzwärmebedarf auf die Gebäude Die Auslegung der Heizzentralen erfolgte anhand der geordneten Jahresdauerlinien. Diese wird aus den monatlichen Wärmebedarfswerten generiert. Daraus können die benötigten Kesselleistungen und Laufzeiten zur Abdeckung des Wärmebedarfs ermittelt werden. Die Kennwerte der untersuchten Varianten können Tabelle 2 entnommen werden Seite 6 von 10

8 Tabelle 2: Kennwerte der untersuchten Varianten Variante 1: Gaskessel Ergebnisse aus der Jahresdauerlinie Leistung Wärmemenge erzeugt Anteil VBh Spitzenlastkessel Gas kw kwh 77,6% Gaskessel 260 kw kwh 22,4% Summe kw kwh 100,0% Variante 2: Gas-BHKW und Gaskessel Ergebnisse aus der Jahresdauerlinie Leistung Wärmemenge erzeugt Anteil VBh Gas-BHKW 150 kw kwh 43,8% Spitzenlastkessel kw kwh 33,8% 518 Gaskessel 260 kw kwh 22,4% Summe kw kwh 100,0% BHKW el. Leistung Strom erzeugt VBh 120 kwel Variante 3: Gas-BHKW und Gaskessel im Nahwärmeverbund Ergebnisse aus der Jahresdauerlinie Leistung Wärmemenge erzeugt Anteil VBh Gas-BHKW 200 kwtherm kwh 56,5% Spitzenlastkessel Gas kw kwh 43,5% 545 Summe kw kwh 100,0% BHKW el. Leistung Strom erzeugt VBh 150 kwel kwh Variante 4: Hackschnitzelkessel und Gaskessel im Nahwärmeverbund Ergebnisse aus der Jahresdauerlinie Leistung Wärmemenge erzeugt Anteil VBh Biomasse-Kessel 250 kw kwh 55,8% Spitzenlastkessel Gas kw kwh 44,2% 548 Summe kw kwh 100,0% In die wirtschaftliche Bewertung fließen neben den Investitionskosten alle Laufenden Kosten mit ein. Der Jahreskostenvergleich zeigt, dass Variante 2 die geringsten Jahreskosten hat, gefolgt von Variante 1. Variante 4 hat die höchsten Jahreskosten Seite 7 von 10

9 Abbildung 5: Jahreskostenvergleich An Hand des Spezifischen Nutzwärmepreises können die vier Varianten miteinander verglichen werden. Dieser setzt sich aus den Jahresgesamtkosten dividiert durch den Wärmebedarf zusammen. Tabelle 3: Spezifischer Nutzwärmepreis Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Hackschnitzelkessel + BHKW + BHKW + Gaskessel Gaskessel Gaskessel + Gaskessel + Wärmenetz Nahwärmenetz spezifischer Nutzwärmepreis pro MWh, netto 57,50 43,74 64,20 100,47 Für Variante 2 entstehen die geringsten Kosten, da die Jahresgesamtkosten gering gehalten sind und der Wärmebedarf mit MWh genauso hoch ist wie bei Variante 1. Bei Variante 1 fallen allerdings höhere Gesamtkosten an, was den spezifischen Nutzwärmepreis um etwa ein Drittel steigert. Am unwirtschaftlichsten gestaltet sich Variante 4 mit sehr hohen Jahreskosten, gefolgt von Variante 3. Für die aufgezeigten Varianten sind Förderungen der KfW als auch der BAFA möglich. KfW-Förderung Im Moment liegen die Fördergelder für Hackschnitzelkessel bei 20 /kw installierter Nennwärmeleistung. Zusätzlich, ist eine Förderung bei Installation eines 30 Liter Pufferspeichers je kw von 10 möglich. Desweitern kann das Nahwärmenetz gefördert werden. Die Bedingung hierfür ist eine mind. 50%-ige Wärmeverteilung aus Anlagen zur Nutzung von Abwärme. Dies ist bei Variante 4 der Fall. Außerdem ist eine Wärmeabnahme von 500 kwh/jahr und Trassenmeter gefordert. Dabei entfällt eine Förderung von 60 /neuen Trassenmeter. Wird bei Bestandsgebäuden eine Hausübergabestation angebracht, entfällt ein Zuschuss von pro Station, wenn kein kommunaler Anschlusszwang besteht. Dies wäre für Variante 3 und Variante 4 interessant Seite 8 von 10

10 BAFA Förderung Die Förderungen für Hackschnitzelanlagen (5-100 kw) bei der BAFA mit einem Pufferspeicher von mindestens 30l/kW betragen pauschal je Anlage. Darüber hinaus können verschiedene Bonusförderbeträge in Anspruch genommen werden, wenn die Heizungsanlage zusätzliche Anforderungen aufweist. Die Nahwärmeförderung beträgt je Millimeter Nenndurchmesser 1 /neuen Trassenmeter. Zur Bewertung der Umweltverträglichkeit wurden mit Hilfe der CO2-Äquivalente die ökologischen Auswirkungen ermittelt. CO2-Faktor Gas: CO2-Faktor Hackschnitzel: CO2-Faktor Strom (mix): 0,24 kg/kwh 0,04 kg/kwh 0,63 kg/kwh Abbildung 6 zeigt die tatsächlichen Emissionswerte der verschiedenen Varianten. Abbildung 6: Tatsächliche Emissionen Im oberen Diagramm sind die tatsächlichen Emissionen dargestellt. So können alle Varianten direkt miteinander verglichen werden, da die Endenergie auf den Wärmebedarf bezogen wird. Im Vergleich weist sich Variante 2 als ökologisch am Besten aus Seite 9 von 10

11 Neben der technischen Machbarkeit wurde besonderes Augenmerk auf die Wirtschaftlichkeit der Varianten gelegt. Für alle Varianten wurden grobe technische Konzepte entwickelt und die erforderlichen Investitions- und Betriebskosten abgeschätzt. Am Wirtschaftlichsten stellt sich demnach Variante 2 dar (Wärmeversorgung durch BHKW und Gaskessel). Am Unwirtschaftlichsten ist Variante 4 (Wärmeversorgung durch Hackschnitzel und Gaskessel im Nahwärmeverbund). Es stellt sich heraus, dass die Nahwärmevarianten (Variante 3 und Variante 4) unwirtschaftlich sind. Eine auf fossilen Energieträgern basierende Wärmeversorgung hat einen erheblichen Anteil am CO2- Ausstoß, welche große Auswirkungen auf den Klimawandel hat. Die Konsequenz hieraus ist, die Energieversorgung dahingehend weitestgehend zu verändern, dass der klimarelevante CO2-Ausstoß reduziert wird und diese nachhaltig tragfähig wird. Die Empfehlung von Steinbacher-Consult unter Einbeziehung aller Faktoren wie Umweltverträglichkeit, Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit ist Variante 2. Diese besteht aus einem Mix mit Strom und Wärme produzierendem BHKW und Gas- Spitzenlastkessel. Mit dem BHKW kann auch ein Großteil des Stromverbrauchs des Gymnasiums gedeckt werden, überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist Seite 10 von 10