Studienarbeit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Pelletheizung und Wärmepumpe Dozent: Studiengang: Prof. Dipl.-Ing. Richard Kuttenreich (MBA) Master Umwelt- und Verfahrenstechnik Abgabe: 18.01.2013 Gruppe: Haslinger Michaela 933675 Huber Franziska 932056
Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung und Aufgabenstellung... 4 2. Verfahrensbeschreibung... 4 2.1 Pelletheizung... 4 2.2 Wärmepumpe... 5 3. Anlagenbeschreibung... 7 4. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung... 8 4.1 Kostenvergleichsrechnung... 8 4.2 Gewinnvergleichsrechnung... 9 4.3 Rentabilitätsrechnung... 9 4.4 Statische Amortisationsrechnung... 10 4.5 Übersicht aller Ergebnisse... 10 5. Fazit... 11 6. Literaturverzeichnis... 14 2
Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Schematische Darstellung einer Holzpelletanlage (Agentur für erneurbare Energien)... 5 Abbildung 2: Graphische Erklärung der Jahresarbeitszahl bei Wärmepumpen (Heizungsfinder - Jahresarbeitszahl)... 6 Abbildung 3: Schema Funktionsweise Wärmepumpe (Heizsparer - Wärmepumpe)... 6 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Ergebnisse der Kostenvergleichsrechnung... 8 Tabelle 2: Ergebnisse der Gewinnvergleichsrechnung... 9 Tabelle 3: Ergebnisse der Rentabilitätsrechnung... 10 Tabelle 4: Ergebnisse der Amortisationsrechnung... 10 Tabelle 5: Übersicht aller relevanten Ergebnisse... 11 Tabelle 6: Vor- und Nachteile der drei Heizsysteme... 13 3
1. Einleitung und Aufgabenstellung In der hier vorliegenden Arbeit werden eine Pelletheizung und eine Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit betrachtet und verglichen. Es werden die vier Arten der statischen Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt, die Kostenvergleichsrechnung, die Gewinnvergleichsrechnung, die Rentabilitätsrechnung und die statische Amortisationsrechnung. Die Gewinnvergleichsrechnung stellt hierbei das Ersparnis bzw. den Mehraufwand gegenüber einer Gasheizung dar. Das Ziel dieser Arbeit ist somit, zum einen die Anschaffungskosten gegenüber zu stellen (Kostenvergleichsrechnung), jedoch auch aufzuzeigen, wie sich die beiden Heizungsarten mit den Jahren rechnen (Rentabilitäts- und Amortisationsrechnung). 2. Verfahrensbeschreibung Dieses Kapitel dient zur technischen Erläuterung der beiden zu vergleichenden Heizungsarten um ein Gesamtbild der gewählten Anlagen zu erhalten. 2.1 Pelletheizung Im Bereich der Pelletheiztechnik gibt es derzeit zwei unterschiedliche Systeme, welche zum Einsatz kommen. Das ist zum einen der Pelletkessel, welcher eine Zentralheizung bedient und somit zum Heizen eines Ein- oder Mehrfamilienhauses dient, zum anderen gibt es den einzelnen Pelletofen zum Heizen von einzelnen ausgewählten Räumen beziehungsweise auch von kleineren Wohnungen. Beide Systeme arbeiten nach demselben Prinzip, nur die Art, wie die erzeugte Wärme abgegeben wird, ist unterschiedlich. Bei den Einzelöfen wird die Wärme durch Konvektion oder Strahlung abgegeben, wobei bei der Pelletzentralheizung das Wasser im Heizungskreislauf erwärmt wird. Im Folgenden wird die Funktionsweise der Pelletheizung anhand Abbildung 1 genauer erklärt. Der Aufbau eines Holzpelletkessels (3) besteht aus einer Brennkammer und einem Abzug, welcher für die Abfuhr der Verbrennungsgase benötigt wird. Für die Brennkammer gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten. Die am häufigsten verwendeten Brenner sind der Topfbrenner oder der Unterschubbrenner. Für einen Pelletkessel wird meist der Unterschubbrenner verbaut, da dieser sehr hohe Leistungen liefern kann. Der Verbrennungsvorgang wird durch einen automatischen Zündvorgang gestartet. Die dabei erzeugte Energie wird über einen Wärmetauscher an das Heizungsnetz abgegeben. Wie in Abbildung 1 dargestellt, kann ein Pufferspeicher (4) nachgeschaltet werden. Dieser ist sinnvoll um ein Höchstmaß an Effizienz und somit einen geringen Brennstoffverbrauch zu garantieren. Dieser fängt überschüssige Wärme auf, um sie später wieder zu nutzen. Um die Brauchwassererhitzung zu unterstützen, kann die Pelletheizung mit Solarthermie kombiniert werden. Mit einem Fördersystem (2) werden die Pellets vom Pelletlager zum Kessel gefördert. Hierbei kann unterschieden werden zwischen einer Förderschnecke und einem Saugsystem. Die Förderschnecke ist hierbei die günstigere Möglichkeit, kann jedoch nur geringere Distanzen überbrücken. (Heizsparer - Pelletheizung), (Heizungsfinder - Pelletheizung) 4
Abbildung 1: Schematische Darstellung einer Holzpelletanlage (Agentur für erneurbare Energien) Holzpellets besitzen einen Durchmesser von etwa 5 bis 20 mm und eine Länge von etwa 10 bis 30 mm, je nach Hersteller. Die Pellets werden aus industriell und gewerblich anfallenden Holzstäuben oder späne hergestellt. Nach der DIN 51731 muss der Heizwert mindestens bei 4,9 kwh/kg liegen. Der Pelletpreis liegt bei ca. 0,25 /kg. Der AL-Nutzungsgrad der Pellets liegt bei etwa 75 %. Pelletheizungsanlagen gibt es für verschiedene Leistungsbereiche. Für die Auslegung in dieser Abschätzung wird ein Wärmebedarf von 9.000 kwh/a für das Einfamilienhaus angenommen. Verbaut würde hier ein Heizkessel mit 9 kw, welcher einen Leistungsbereich von etwa 2,6 bis 9 kw besitzt. 3,75 kw wären für unser Beispiel ausreichend. (Mare Solar - Solartechnik Online Shop, 2012), (Bingen, 2008) 2.2 Wärmepumpe Eine Wärmepumpenheizung dient sowohl zum Heizen, wie auch zur Warmwassererzeugung. Sie besteht aus den drei Hauptbestandteilen Wärmequellenanlage, Wärmepumpe und dem Wärmeverteilbeziehungsweise Speichersystem. Die erzeugte Wärme wird im Normalfall über eine Niedertemperaturheizung abgegeben. Diese Niedertemperaturheizungen sind bei Neubauten heutzutage bereits Standard und es gibt verschiedene Möglichkeiten diese auszulegen, wie zum Beispiel als Fußbodenoder Wandheizung. Das komplette System ist hierbei ein geschlossener Kreislauf. Das Arbeitsmedium in diesem Kreislauf ist ein Kältemittel, welches die Wärme überträgt und transportiert. Der tatsächliche Wärmegewinn findet dann im Verdampfer (Teil der Wärmepumpe) statt. Voraussetzung ist, dass das flüssige Kältemittel bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft und zusätzlich die entstandene Energie speichert. In einem nachgeschalteten Verdichter wird der Dampf komprimiert, wodurch Druck und Temperatur stark ansteigen. Das heiße Kältemittel wird einem Wärmetauscher zugeführt, in welchem es die Wärme an das Heizsystem abgibt, somit verflüssigt und wieder im Kreislauf rückgeführt werden kann. Voraussetzung für das komplette System ist somit das Vorhandensein einer Wärmequelle. Diese Wärmequelle kann die Umgebungsluft, das Erdreich oder das Grundwasser sein. (Dimplex) Als Kennzahlen für Wärmepumpen kann zum einen die Leistungszahl und zum anderen die Jahresarbeitszahl (JAZ) genannt werden. Die Leistungszahl ist der Quotient aus Heizleistung und Verdichter- 5
Antriebsleistung und ist immer > 1. Die JAZ gilt als Maßstab für die Effizienz einer Wärmepumpenanlage und ist das Verhältnis der innerhalb eines Jahres abgegebenen Wärmemenge zur zugeführten elektrischen Arbeit. Typische Werte liegen im Bereich von 2,5 und 4, wobei je höher die Zahl, desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Für den Fall, dass man die Verluste vernachlässigt, stellt die JAZ dar, zu wie vielen Anteilen Energie aus der natürlichen Wärmequelle und Strom für die Nutzenergie benötigt wird. Je höher der Wert, desto weniger Strom wird benötigt. Die folgende Abbildung verdeutlicht dies, wobei hierbei die Verluste berücksichtigt werden. (Stiebel Eltron - Fachwörterbuch), (Heizungsfinder - Jahresarbeitszahl) Abbildung 2: Graphische Erklärung der Jahresarbeitszahl bei Wärmepumpen (Heizungsfinder - Jahresarbeitszahl) Im Vergleich zwischen den Wärmequellen, schneidet die Wärmequelle Luft am schlechtesten ab. Die Quelle Erdwärme liefert mit die höchsten Jahresarbeitszahlen. Für diese Arbeit wurde dennoch die Wärmequelle Luft gewählt, da es bei dieser Ausführung keine Einschränkungen bei der Standortwahl gibt. Den für die Wärmepumpe benötigten Strom erhält man bei vielen Anbietern zu einem günstigeren Wärmepumpen-Tarif. Dieser lag 2011 im Schnitt bei etwa 17 Cent/kWh. (Heizungsfinder - Wärmepumpe) Ein Vorteil der Wärmepumpenheizung ist die Möglichkeit, im Sommer mit der gesamten Anlage das Haus auch aktiv oder passiv zu kühlen. Somit dient ein System zum Heizen und Kühlen, sowie zur Warmwassererzeugung. Abbildung 3: Schema Funktionsweise Wärmepumpe (Heizsparer - Wärmepumpe) 6
3. Anlagenbeschreibung Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung soll ein Heizsystem für ein Einfamilienhaus Neubau mit 150 m² Wohnfläche ausgelegt werden. Das Haus wird von 4 Personen bewohnt und das Heizsystem soll zum Heizen und zur Warmwassererzeugung genutzt werden. Hierfür wird ein spezifischer Jahresheizwärmebedarf (Trinkwassererwärmung integriert) von 60 kwh/(m 2 a) und jährliche Betriebsstunden von 2400 h/a angenommen. Dies ergibt einen Jahreswärmebedarf von 9.000 kwh/a. (Bingen, 2008) Die notwendige Strommenge variiert je nach Heizungssystem. Eine Wärmepumpe benötigt wesentlich weniger Energie (Strom), um mit der natürlichen Abwärme eine Raumheizung betreiben zu können, als herkömmliche Heizsysteme. (Heizsparer - Wärmepumpe) Bei der Betrachtung wird jegliche Förderung durch die Politik ausgeschlossen. AUSGEWÄHLTES SYSTEM PELLET Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird ein Pelletkessel von FUWI herangezogen. Dieser ist für Ein- aber auch Mehrfamilienhäuser geeignet. Der Kessel besitzt folgende Eigenschaften: automatischer, wartungsarmer Heizbetrieb Emissionen gemäß BImSchV Leistungsbereich: 2,6 9 kw sehr wenig Platzbedarf Pelletbehälterabmessungen: 30 x 64 x 100 cm (Mare Solar - Solartechnik Online Shop, 2012) AUSGEWÄHLTES SYSTEM WÄRMEPUMPE Für die hier durchgeführte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird eine Wärmepumpe der Firma Stiebel Eltron herangezogen. Es wird eine Luft/Wasser-Wärmepumpe gewählt, welche sowohl zum Heizen auch als zur Warmwassererzeugung genutzt werden kann. Die Wärmequelle ist für diese Art von Wärmepumpe Luft, was den Vorteil hat, dass diese Quelle immer und überall problemlos zur Verfügung steht. Es wird jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass Wärmepumpen mit der Wärmequelle Erdwärme oder auch Grundwasser die effizienteren ihrer Art sind. Aus dem Sortiment von Stiebel Eltron wird die WPL 5 N plus mit folgenden Eigenschaften ausgewählt: Optimal geeignet für Neubau Kombinierte Erwärmung von Heiz- und Trinkwasser 200l Warmwasserspeicher Natürliches Kältemittel CO2 Die Wärmeleistung der Pumpe liegt bei 4,05 kw und besitzt eine Leistungszahl von 2,16. (Stiebel Eltron - Wärmepumpe) 7
4. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Es erfolgt nun die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der zwei ausgewählten Heizsysteme. Es werden nur die Ergebnisse dargestellt, zum Nachvollziehen der Berechnungen dient Anhang Nummer 1. 4.1 Kostenvergleichsrechnung Die zwei Investitionsalternativen werden im Hinblick auf ihre Kosten gegenübergestellt. Bei einer Kostenvergleichsrechnung gibt es zum einen die Betriebskosten, welche wiederum unterteilt werden können in variable Kosten und Fixkosten, zum anderen die Kapitalkosten, welche sich aus den kalkulatorischen Zinsen und der kalkulatorischen Abschreibung zusammensetzen. Der abschließende Kostenvergleich stellt den Preis/kWh der ausgewählten Systeme und die Gesamtkosten pro Jahr dar. Die folgende Tabelle stellt die Ergebnisse der Kostenvergleichsrechnung dar, die Eckdaten, auf welche diese Berechnungen beruhen sind Anhang 1 zu entnehmen. Tabelle 1: Ergebnisse der Kostenvergleichsrechnung Positionsbezeichnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung BETRIEBSKOSTEN Anschaffungskosten [ ] 36330,00 20000,00 27346,00 Sonstige Fixkosten [ /a] 220,00 59,00 90,00 Liquidationserlös am Ende [ ] 10% 3633,00 2000,00 2734,60 Nutzungsdauer [a] 20,00 20,00 20,00 Kalkulationszinsfuß [%] 5,00 5,00 5,00 Energiebedarf Heizung +Warmwasser [kwh/a] 9000,00 9000,00 9000,00 KAPITALKOSTEN Kalkulatorische Abschreibung [ /Jahr] 1634,85 900,00 1230,57 Kalkulatorische Zinsen [ /Jahr] 999,08 550,00 752,02 Kapitalkosten gesamt [ /Jahr] 2633,93 1450,00 1982,59 KOSTENVERGLEICH Kalk. Abschreibungen [ /a] 1634,85 900,00 1230,57 Kalk. Zinsen [ /a] 999,08 550,00 752,02 Sonstige Fixkosten [ /a] 220,00 59,00 90,00 Fixe Kosten gesamt [ /a] 2853,93 1509,00 2072,59 Fixkosten pro kwh [ /kwh] 0,32 0,17 0,23 Materialkosten (Strom + Material) [ /Jahr] 698,10 550,80 579,96 Variable Kosten pro kwh [ /kwh] 0,08 0,06 0,06 Gesamtkosten pro KWh [ /kwh] 0,39 0,23 0,29 Kostendifferenz [ /kwh] 0,17 Gesamtkosten pro Jahr [ /a] 3552,03 2059,80 2652,55 Gewinn [ /a] -899,48 592,75 0 8
4.2 Gewinnvergleichsrechnung Die Periodenerlöse werden hierbei in den Vergleich der beiden Investitionsalternativen mit einbezogen. Ein durchschnittlicher Gewinn pro Periode sollte bei jeder Investition prinzipiell vorhanden sein, sonst gilt die Investition nicht als sinnvoll. Weiter sollte immer die Investition bevorzugt werden, welche den größten Gewinn erzielt. Bei dem Vergleich der Pelletheizung gegenüber der Wärmepumpe ist die standesgemäße Gewinnvergleichsrechnung nicht möglich, da ein Privathaushalt die Wärme im Haus garantieren will und dabei keinen Gewinn pro Periode erwirtschaftet. Dennoch soll der Gewinn für die weiteren Betrachtungen ermittelt werden, wobei der Erlös bzw. die Mehrausgabe zu einer gasbetriebenen Heizung herangezogen wird. Die eigentliche Gewinnrechnung erfolgt mit den zwei folgenden Formeln: ( ) ( ) Da es bei Heizungen wie oben bereits erwähnt allerdings keinen Erlös gibt, wurde der Gewinn beider verglichenen Heiztypen bezüglich einer Referenzheizung, in diesem Fall der Gasheizung, berechnet. Somit wurde der Gewinn pro Jahr wie folgt berechnet: Tabelle 2 stellt die somit berechneten Gewinne dar. Tabelle 2: Ergebnisse der Gewinnvergleichsrechnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung Gesamtkosten pro Jahr [ /a] 3552,03 2059,80 2652,55 Gewinn [ /a] -899,48 592,75 0 4.3 Rentabilitätsrechnung Bei der Rentabilitätsrechnung wird zusätzlich der Kapitaleinsatz berücksichtigt, wodurch die absolute Vorteilhaftigkeit einer Investition dargestellt wird. Der durchschnittliche Gewinn der jeweiligen Investition wird dabei auf das durchschnittlich gebundene Kapital bezogen. Die ermittelte Rentabilität gibt sodann den Zinssatz an, mit welchem sich der Kapitaleinsatz durchschnittlich pro Jahr verzinst. Somit wäre die Investition mit der größten Rentabilität sinnvoll. Bezogen auf diese Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird der Gewinn gegenüber eines eingebauten Gasheizsystems herangezogen, welcher im vorigen Kapitel ermittelt wurde. Die Berechnung der Rentabilität erfolgte mithilfe folgender Formel: 9
Nachfolgende Tabelle stellt die Rentabilität dar. Tabelle 3: Ergebnisse der Rentabilitätsrechnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung Gewinn [ /a] -899,48 592,75 0,00 kalkulatorische Zinsen [ ] 999,08 550,00 752,02 Anschaffungskosten [ ] 36330,00 20000,00 27346,00 Liquidationserlös am Ende [ ] 3633,00 2000,00 2734,60 Rentabilität [%] 0,50 10,39 5,00 4.4 Statische Amortisationsrechnung Die Amortisationsrechnung dient der Ermittlung der Kapitalbindungsdauer einer Investition. Das bedeutet es wird der Zeitraum ermittelt, indem sich die Anschaffungskosten der Investition durch die jeweiligen Gewinne und Abschreibungen refinanzieren. Die Investition mit der kürzesten Amortisationsdauer ist dadurch am sinnvollsten. Die Ermittlung der Amortisationszeit dient der Risikoeinschätzung des Investors, weshalb die Liquidationserlöse hierbei nicht mit ein kalkuliert werden. Es ist nicht sicher, ob diese tatsächlich erzielt werden. Vor allem bei dem Vergleich in diesem Bericht kann man davon ausgehen, dass die jeweiligen Anlagen bis zum absoluten Ende, also bis das Heizsystem defekt ist, verwendet werden. Folgende Formel wurde für die Berechnung der Amortisationsdauer angewandt: Folgende Ergebnisse erhielt man für die Amortisationsdauer: Tabelle 4: Ergebnisse der Amortisationsrechnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung Anschaffungskosten [ ] 36330,00 20000,00 27346,00 Gewinn [ /Jahr] -899,48 592,75 0,00 kalk. Abschreibungen [ /Jahr] 1634,85 900,00 1230,57 Amortisationsdauer [a] 49,40 13,40 22,22 4.5 Übersicht aller Ergebnisse Es werden nun nochmals alle Ergebnisse, welche für ein anschließendes Fazit und eine Interpretation notwendig sind in nachfolgender Tabelle übersichtlich dargestellt. Bei jeglicher Betrachtung der Ergebnisse muss beachtet werden, dass die Nutzungsdauer einzelner Heizsysteme unterschiedlich ausfallen kann und somit das Ergebnis bezüglich Rentabilität und Amortisation erheblich beeinflusst. Dieser Fall wurde hier jedoch nicht betrachtet, sondern die Nutzungsdauer wurde für alle Systeme mit 20 Jahren festgelegt. 10
Tabelle 5: Übersicht aller relevanten Ergebnisse Positionsbezeichnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung ECKDATEN Allgemein Strombedarf gesamt [kwh/a] 318 3240 148 Stromkosten [ /a] 85,86 550,8 39,96 Wärmepumpe Jahresarbeitszahl - 3 - Pelletheizung AL-Nutzungsgrad Pellets [%] 75 - - BETRIEBSKOSTEN Anschaffungskosten [ ] 36330,00 20000,00 27346,00 Liquidationserlös am Ende [ ] 10% 3633,00 2000,00 2734,60 Nutzungsdauer [a] 20,00 20,00 20,00 Kalkulationszinsfuß [%] 5,00 5,00 5,00 KAPITALKOSTEN Kalkulatorische Abschreibung [ /Jahr] 1634,85 900,00 1230,57 Kalkulatorische Zinsen [ /Jahr] 999,08 550,00 752,02 Kapitalkosten gesamt [ /Jahr] 2633,93 1450,00 1982,59 KOSTENVERGLEICH Fixkosten pro kwh [ /kwh] 0,32 0,17 0,23 Variable Kosten pro kwh [ /kwh] 0,08 0,06 0,06 Gesamtkosten pro KWh [ /kwh] 0,39 0,23 0,29 Gesamtkosten pro Jahr [ /a] 3552,03 2059,80 2652,55 Gewinn [ /a] -899,48 592,75 0 Rentabilität [%] 0,50 10,39 5,00 Amortisationsdauer [a] 49,40 13,40 22,22 (Wöltje Jörg - Betriebswirtschaftliche Formelsammlung) 5. Fazit Zunächst kann anhand der Kostenvergleichsrechnung abgeleitet werden, dass die Wärmepumpe bezüglich der Gesamtkosten pro benötigte kwh am günstigsten ist. Hierbei muss jedoch beachtet werden, dass eine Luft-Wärmepumpe betrachtet wurde, welche einen vergleichsweise hohen Strombedarf hat. Sobald eine Erd-Wärmepumpe zur Auswahl steht, steigen die Anschaffungskosten enorm, da Boden bewegt und Erdkollektoren verlegen werden müssen. Allerdings ist die Jahresarbeitszahl bei einer Erdwärme- oder Grundwasserpumpe höher, was einen geringeren Strombedarf zur Folge hat. 11
Mit dem AL-Nutzungsgrad der Pellets ist die erzielbare Energieausbeute gemeint, welche man mit der eingesetzten Menge erreichen kann. Der Nutzungsgrad stellt praktisch das Verhältnis zwischen der eingesetzten Energie (also der Menge an Pellets mit einem bestimmten Heizwert) und der damit nutzbar gemachten Energie (der Wärme) dar. Je nach Art der Pellets, abhängig von Hersteller oder allgemein der Produktqualität, kann der Nutzungsgrad unterschiedlich ausfallen. Möglicherweise wird sich dieser auch in nächster Zukunft verbessern, da die Technik weiter voranschreitet und eine ständige Weiterentwicklung und Optimierung stattfindet. Durch einen höheren Nutzungsgrad würde sich die Menge der jährlich eingesetzten Pellets reduzieren, was folglich die Betriebskosten verringern würde. Die Pelletheizung weist im Vergleich mit der Gasheizung sehr hohe Anschaffungskosten auf, welche auf den notwendigen Kessel, die spezielle Förderung und den Bedarf eines Extra-Pelletraumes zurückzuführen sind. Außerdem ist eine aufwendige Förderanlage zu installieren, welche die Pellets zum Brennofen transportiert. Der Liquidationserlös ist mit 10 % vermutlich zu hoch angesetzt, da im Normalfall eine Heizung solange betrieben wird, bis sie defekt ist und somit kaum ein Erlös am Ende zu erzielen ist. Auch die Nutzungsdauer ist nicht auf 20 Jahren begrenzt, sondern vor allem abhängig von der Herstellungsqualität. Je nach Heizungssystem kann diese variieren, etwa viel länger, aber auch kürzer betrieben werden. Für den Kalkulationsfuß wurden 5 % gewählt, welcher sich aus dem Fremdkapitalszinssatz, dem Risikozuschlag und der Inflationsrate zusammensetzt. Beim Kostenvergleich pro kwh haben natürlich auch die Anschaffungskosten maßgeblich Einfluss, weshalb diese bei der Pelletheizung auch am höchsten ausfallen. Die Gesamtkosten pro kwh fallen bei der Wärmepumpenheizung mit 0,23 auch gegenüber der Gasheizung mit 0,29 am niedrigsten aus. Der Gewinn wurde in Bezug auf eine Gasheizung berechnet. Dieser fällt bei der Pelletheizung negativ aus, da die Anschaffungskosten sehr hoch sind und mit den 20 Jahren Nutzungsdauer eventuell auch ein zu kurzer Zeitraum gewählt wurde. Je nach gewähltem System kann sich die Nutzungsdauer auch erheblich unterscheiden. Bei der hier vorliegenden Betrachtungsweise muss beachtet werden, dass dieser Gewinn nicht ein tatsächlicher Gewinn in Form von mehr Geld am Ende des Jahres ist, sondern die Einsparungen gegenüber einer installierten Gasheizung darstellt. Die Rentabilität fällt bei der Pelletheizung mit 0,5 % sehr gering aus und liegt somit noch unter dem Zinssatz für langfristige Anlagen. Bei der Wärmepumpe liegt die Rentabilität über 10 % und ist somit ein sehr interessantes und gutes Ergebnis. Wobei man bei Privatpersonen natürlich darauf hinweisen muss, dass eine Heizung kein Investitionsobjekt, sondern eine Notwendigkeit darstellt. Auch die Amortisationsdauer ist abhängig von der Laufzeit und den Anschaffungskosten und fällt somit auch bei der Wärmepumpe am geringsten aus. Hier amortisiert sich die Heizung bereits nach 13 Jahren, bei der Pelletheizung tritt die Amortisation erst nach etwa 50 Jahren ein, was deutlich über der angenommen Nutzungsdauer liegt. Hier kann man davon ausgehen, dass man die Nutzungsdauer von 50 Jahren nie erreichen wird, somit sich die Investition im Vergleich zu den anderen Heizungssystemen nicht rechnet. 12
Folgend werden die Vor- und Nachteile der drei Heizungssysteme übersichtlich dargestellt, um einen zusätzlichen Eindruck zu erhalten. Tabelle 6: Vor- und Nachteile der drei Heizsysteme Pelletheizung Wärmepumpenheizung (Luft) Gasheizung Vorteile + Nebenprodukt (Sägewerk) + niedrige Anschaffungskosten + geringer Platzbedarf + geringe Transportwege + keine Emissionen vor Ort + problemlose Versorgung + einfache Lagerung + Nutzung von Umweltwärme + hoher Wirkungsgrad + weitgehend CO 2 -neutral + wartungsfrei + zuverlässige Technik Nachteile - hohe Betriebskosten - Temperaturabhängig - Wartungsaufwand - Schornsteinfeger - Strombedarf - hohe CO 2 -Emissionen - Lagerraum - schlechter Wirkungsgrad - Transportaufwand - hohe Emission - nicht nachrüstbar - Gas Nach Betrachtung aller relevanten Berechnungs- und Vergleichsschritte kann zusammengefasst werden, dass die Luft-Wärmepumpe bei dieser Betrachtung zwar die geringsten Kosten, die größte Rentabilität und die kürzeste Amortisationszeit aufweist. Allerdings gibt es auch hier viele Nachteile, welche bei einer endgültigen Entscheidung miteinbezogen werden müssen. Welcher Heizungstyp letztendlich gewählt wird, ist zudem abhängig von Art des Hauses (Neubau, Altbau), Standort (Erd- Wärmepumpe nicht überall möglich) und eigenem Ermessen. 13
6. Literaturverzeichnis Mare Solar - Solartechnik Online Shop. (20. 08 2012). Abgerufen am 10. 01 2013 von http://www.mare-solar.com/shop/fuwi-pelletkessel-9-kw-p-4088.html Agentur für erneurbare Energien. (kein Datum). Bingen, T. -T. (2008). Konzeption der Wärmeversorgung des Neubaugebietes "Rosenstraße Haßloch". Bingen. Dimplex. (kein Datum). Heizung - Wärmepumpe. Abgerufen am 07. 01 2013 von http://www.heizung-waermepumpe.de/so-funktioniert-die-waermepumpe/prinzipwaermepumpe/funktionsweise.html Geothermieportal. (kein Datum). Abgerufen am 14. 01 2013 von http://www.geodaten.lagb.sachsenanhalt.de/lagb/?pgid=37 Heizsparer - Pelletheizung. (kein Datum). Abgerufen am 14. 01 2013 von http://www.heizsparer.de/energie/holzpellets Heizsparer - Wärmepumpe. (kein Datum). Abgerufen am 15. 01 2013 von http://www.heizsparer.de/heizung/heizungssysteme/waermepumpe/waermepumpegrundlagen Heizungsfinder - Jahresarbeitszahl. (kein Datum). Abgerufen am 15. 01 2013 von http://www.heizungsfinder.de/waermepumpe/wirtschaftlichkeit/jahresarbeitszahl Heizungsfinder - Pelletheizung. (kein Datum). Abgerufen am 07. 01 2013 von http://www.heizungsfinder.de/pelletheizung/technik Heizungsfinder - Wärmepumpe. (kein Datum). Abgerufen am 15. 01 2013 von http://www.heizungsfinder.de/waermepumpe/service/preisvergleich-waermepumpenstrom Klima Innovativ. (kein Datum). Abgerufen am 14. 01 2013 von http://www.klimainnovativ.de/pages/kosten.html Stiebel Eltron - Fachwörterbuch. (kein Datum). Abgerufen am 15. 01 2013 von http://www.stiebeleltron.de/erneuerbare-energien/informieren-planen/wissen/fachwoerterbuch/ Stiebel Eltron - Wärmepumpe. (kein Datum). Abgerufen am 15. 01 2013 von http://www.stiebel- eltron.de/erneuerbare-energien/produkte/waermepumpe/luft-wasser-waermepumpe/wpl- 5-n-plus/ Wöltje Jörg - Betriebswirtschaftliche Formelsammlung. (kein Datum). Auszug erhalten durch Herrn Kuttenreich. 14
ANHANG 1 Position Positionsbezeichnung Pelletheizung ECKDATEN Allgemein Wärmepumpenheizung Gasheizung Berechnungsformel (Positionsnummern) Quelle / Anmerkung 1 Betriebsstunden [h/a] 2400 2400 2400 - (Geothermieportal) 2 Heizleistung [kw] 3,75 4,05 - - (Stiebel Eltron - Wärmepumpe) 3 Strombedarf gesamt [kwh/a] 318 3240 148 = 1*8 berechnet bzw. (Bingen, 2008) (Heizungsfinder - Wärmepumpe) 4 Strompreis [ /kwh] 0,27 0,17 0,27 - bzw. EON 5 Stromkosten [ /a] 85,86 550,8 39,96 = 3*4 berechnet Wärmepumpe 6 Jahresarbeitszahl - 3 - - 7 Leistung durch Wärmequelle [kw] - 2,7 - = 2-8 berechnet 8 Leistung durch Strom [kw] - 1,35 - = 2/6 berechnet 9 Energiebereitstellung durch Heizung [kwh] 9000 9720 - = 1*2 berechnet Pelletheizung 10 Pelletpreis [ /kg] 0,25 - - - 11 Pelletmenge [kg] 2448,98 - - = 22/(12*13/100) - 12 Heizwert Pellets [kwh/kg] 4,9 - - - - 13 AL-Nutzungsgrad Pellets [%] 75 - - - - 14 Pelletkosten gesamt [ /a] 612,24 - - = 10*11 - Gasheizung 15 Gaspreis [ /kwh] - - 0,06 EON 16 Gaskosten [ /a] - - 540,00 = 15*22 BETRIEBSKOSTEN 17 Anschaffungskosten [ ] 36330,00 20000,00 27346,00 - (Klima Innovativ) 18 Sonstige Fixkosten [ /a] 220,00 59,00 90,00 - (Klima Innovativ) 19 Liquidationserlös am Ende [ ] 10% 3633,00 2000,00 2734,60 = "0,1"*17 Annahme 15
Position Positionsbezeichnung Pelletheizung Wärmepumpenheizung Gasheizung Berechnungsformel (Positionsnummern) Quelle / Anmerkung 20 Nutzungsdauer [a] 20,00 20,00 20,00-21 Kalkulationszinsfuß [%] 5,00 5,00 5,00 - Annahme 22 Energiebedarf Heizung +Warmwasser [kwh/a] 9000,00 9000,00 9000,00 - (Bingen, 2008) KAPITALKOSTEN 23 Kalkulatorische Abschreibung [ /Jahr] 1634,85 900,00 1230,57 = (17-19)/20 berechnet = 24 Kalkulatorische Zinsen [ /Jahr] 999,08 550,00 752,02 ((17+19)/"2")*21/100 berechnet 25 Kapitalkosten gesamt [ /Jahr] 2633,93 1450,00 1982,59 = 23+24 berechnet KOSTENVERGLEICH 26 Kalk. Abschreibungen [ /a] 1634,85 900,00 1230,57 = 23 s.o. 27 Kalk. Zinsen [ /a] 999,08 550,00 752,02 = 24 s.o. 28 Sonstige Fixkosten [ /a] 220,00 59,00 90,00 = 18 s.o. 29 Fixe Kosten gesamt [ /a] 2853,93 1509,00 2072,59 = 26+27+28 berechnet 30 Fixkosten pro kwh [ /kwh] 0,32 0,17 0,23 = 29/22 berechnet 31 Materialkosten (Strom + Material) [ /Jahr] 698,10 550,80 579,96 = 16+ 5 berechnet 32 Variable Kosten pro kwh [ /kwh] 0,08 0,06 0,06 = 31/22 berechnet 33 Gesamtkosten pro KWh [ /kwh] 0,39 0,23 0,29 = 30+32 berechnet 34 Kostendifferenz [ /kwh] 0,17 = C33-D33 berechnet 35 Gesamtkosten pro Jahr [ /a] 3552,03 2059,80 2652,55 = 31+25+18 berechnet = E50-D50 bzw. E50-36 Gewinn [ /a] -899,48 592,75 0 C50 berechnet 16