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Machbarkeitsstudie und Wirtschaftlichkeitsberechnung - Gemeinde

EinbettenHerunterladen
Machbarkeitsstudie und
Wirtschaftlichkeitsberechnung
für die Wärmeversorgung der
Gebäude Dreifachturnhalle,
Mehrzweckhalle, Hallenbad,
Kindergarten und Grundschule
in der Gemeinde Drochtersen
Projektleitung
unter Mitarbeit von
:
:
Dipl.-Ing. F. Stappenbeck
Bachelor of Engineering F. Ott
Energie-Techn. F. Nennstiel
Datum
:
September 2010
2
INHALTSVERZEICHNIS
1.
Einleitung
2.
Ermittlung des Ist-Zustandes
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.5
Grundlagen der Stromversorgung
Übersicht der Stromabnahmewerte, Kennzahlen und Kosten
Objekt: Mehrzweckhalle
Objekt: Kindergarten
Objekt: Hallenbad
Objekt: Grundschule
Objekt: Dreifachsporthalle
Summe aller Objekte
Grundlagen der Wärmeversorgung und Bauphysik
Dreifachturnhalle
Hallenbad
Mehrzweckhalle
Kindergarten
Grundschule
Übersicht der Wärmeabnahmewerte, Kennzahlen und Kosten
Objekt: Mehrzweckhalle
Objekt: Kindergarten
Objekt: Hallenbad
Objekt: Grundschule
Objekt: Dreifachsporthalle
Wärmeverbrauch aller Objekte
Darstellung der Gesamtjahresenergiekosten und Emissionen im IstZustand
3.
Grundlagen und Kenndaten sowie Wärmebilanz für alle Versorgungsvarianten
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
Allgemeinde Anmerkungen
Verwendete Grundlagen und Kenndaten
CO2-Emissionen
Vollkostenrechnung
Wärmebilanz/tatsächlich benötigte Leistung der verschiedenen Objekte
3
4.
Versorgungsvariante I
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Dreifachturnhalle
Hallenbad
Mehrzweckhalle
Kindergarten
Grundschule
Darstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante I
5.
Versorgungsvariante II
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.14.1
5.14.2
5.14.3
5.14.4
5.15
5.16
Einführung
Rahmenbedingungen
Brennstofflagerung
Anforderungen an den Brennstoff
Beschickung der Kesselanlage
Feuerungssystem
Rauchgasentstaubung
Entaschung
Regelbarkeit der Anlage
Kontro- und Reinigungsaufwand
Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen
Analyse des Wärmebedarfs und -verbrauchs
Blockheizkraftwerk
Holzhackschnitzelanlage/Erdgaskessel
Auslegung Fernleitungsnetz
Aufteilung der Kessel
Wärmeverbrauchsermittlung und Aufteilung
Ermittlung der Festholzmenge
Ermittlung der Investitionskosten
Darstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante II
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante II
5.17
6.
Versorgungsvariante III
6.1
6.2
6.3
6.4
Allgemeine Anmerkungen
Angebot der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co. KG
Auswertung der Versorgungsvariante III
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante III
4
7.
Wärmelieferungsangebot der EWE für die Dreifachturnhalle
8.
Einsatz von Geothermie
8.1
8.2
Allgemeine Anmerkungen
Einsatz von Geothermie für die untersuchten Einrichtungen der
Gemeinde
9.
Thermische Solaranlagen
9.1
9.2
Allgemeine Anmerkungen
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
10.
Fotovoltaikanlagen
10.1
10.2
Allgemeine Anmerkungen
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
11.
Contractingmöglichkeiten
12.
Fördermöglichkeiten
12.1
12.2
12.3
Allgemeine Anmerkungen
Förderung durch den Bund
KfW-Programm
13.
Zusammenfassung
5
1.
EINLEITUNG
Die Machbarkeitsstudie schafft die Grundlagen für zukünftige Entscheidungen und Maßnahmen auf dem Gebiet der Wärmeversorgung und den damit im Zusammenhang stehenden Bereichen.
Unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten werden
Handlungsschwerpunkte und Lösungsvorschläge dargestellt. Die
Ziele werden so konkret erarbeitet, dass Realisierungsmaßnahmen
möglich und zukünftige Entscheidungsgrundlagen in den einzelnen
Sektoren deutlich werden, wobei berücksichtigt werden:
Versorgungssicherheit
Sparsame und rationelle Energieverwendung
Schonung der Energieressourcen
Verwertung ungenutzter Energiepotenziale
Reduzierung der Umweltbelastung
Sinn und Zweck dieser Machbarkeitsstudie und Wirtschaftlichkeitsberechnungen ist, den Verbrauch und das Verhältnis von
Wärme langfristig sinnvoll zu gestalten sowie neue Techniken und
alternative Energieversorgungssysteme zu untersuchen.
Die Wirtschaftlichkeitsberechnung mit Kostenbetrachtung für dezentrale und zentrale Energieversorgung in der Gemeinde Drochtersen begutachtet folgende Versorgungsvarianten:
Konventionelle Erdgasversorgung über Kesselanlagen
Brennwertnutzung
Biogas/zentrale Versorgung durch einen Dritten
Geothermie
Einsatz eines Blockheizkraftwerkes
Einsatz von thermischen Solaranlagen sowie Fotovoltaikanlagen
Die Wärmeversorgung der Gebäude erfolgt über dezentrale Kesselanlagen. Es werden untersucht:
-
Dreifachturnhalle
Mehrzweckhalle
Hallenbad
Kindergarten
Grundschule
6
Als Brennstoff wird derzeit Erdgas eingesetzt, außer in der Dreifachturnhalle. Hier wird mit Heizöl gefeuert.
Als Grundlage der Untersuchung dienen:
-
Bestandsaufnahme vor Ort
Gasverbrauch von 2006 bis 2009
Stromverbrauch von 2006 bis 2009
Lagepläne
-
Energieverbrauchsausweise
Gespräche mit Herstellern von Hackschnitzel-Kesselanlagen,
Geothermie-Anlagen und Biogas-Anlagen
VDI-Richtlinie 2067
AVB Fernwärme
Gespräche mit der Agrarenergie Drochtersen GmbH
Vereinbarung zur Lieferung von Wärme aus einer Biogasanlage/Agrarenergie Drochtersen GmbH
Wärmelieferungsvertragsentwurf EWE
-
7
8
2.
ERMITTLUNG DES IST-ZUSTANDES
Zur Ermittlung des Ist-Zustandes werden keine theoretischen oder
statistischen Mittelwerte zugrunde gelegt. Alle Angaben basieren
auf tatsächlichen Mess- und Aufnahmedaten.
Diese werden Energierechnungen entnommen und vor Ort durch
zusätzliche Messungen und Erfassungen ergänzt. Daher wurden
von der K & L Objektbegehungen durchgeführt.
Diese Untersuchung ist wichtige Voraussetzung zur Ermittlung im
technischen Bereich und dient als Grundlage für die Analyse.
2.1
Grundlagen der Stromversorgung
Die Versorgung mit elektrischem Strom erfolgt auf der Grundlage
des bestehenden Stromlieferungsvertrages.
Hiernach verpflichtet sich Ihr Stromlieferant, elektrische Energie in
Form von Drehstrom in einer Spannung von 230/380 Volt und einer Frequenz von 50 Hertz zu liefern.
Die Versorgung mit elektrischem Strom erfolgt mittels eines Sonderkabels aus einer naheliegenden Ortsnetzstation. Diese befindet
sich im Eigentum Ihres Stromlieferanten und ist, außer zur Versorgung Ihres Betriebes, zur Stärkung des Ortsnetzes vorgesehen.
Die Messung der elektrischen Arbeit und Leistung wird auf der
Niederspannungsseite vorgenommen.
Bei der niederspannungsseitigen Messung sitzt die Messeinrichtung
hinter der Transformatorenanlage, so dass die Eisen- und Kupferverluste der Transformatorenanlage und die Übertragungsverluste
der Zuleitung nicht durch die Messanlage erfasst werden.
Die Messanlage besteht aus 5 Einzelzählern.
9
2.2
Übersicht der Stromabnahmewerte, Kennzahlen und Kosten
2.2.1
Objekt: Mehrzweckhalle
2.2.2
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Vergleichswert
=
=
=
=
47.048
1.180
40
40
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
=
=
7.123,07
15,14
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
=
18.950
826
23
25
2.869,03
15,14
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
=
302.164
1.673
181
220
45.747,63
15,14
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
=
30.477
2.308
13
15
4.614,22
15,14
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
Objekt: Kindergarten
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.2.3
Objekt: Hallenbad
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.2.4
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
Objekt: Grundschule
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
10
2.2.5
Objekt: Dreifachsporthalle
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.2.6
131.564
2.242
59
50
19.918,79
15,14
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
530.203
8.229
64
80.273,00
15,14
kWh/a
m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
Summe aller Objekte
Stromverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Stromverbrauchskennwert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.3
=
=
=
=
=
=
Grundlagen der Wärmeversorgung und Bauphysik
Die Versorgungssituation der Gebäudekomplexe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wärmeanforderung typischerweise auf
die Heizperiode konzentriert.
Außerhalb der Heizperiode entsteht Wärmebedarf lediglich durch
die Brauchwasserbereitung, außer für das Hallenbad.
Die Deckung des Wärmebedarfes erfolgt dezentral über Kesselanlagen.
Als Brennstoff kommt überwiegend Erdgas zum Einsatz. Die Dreifachturnhalle wird mit Heizöl befeuert. Ein Gasanschluss befindet
sich im Heizungsraum.
Es handelt sich um Warmwasserheizungen gemäß DIN 4751. Als
Wärmeträger dient Warmwasser mit einer Temperatur von max.
110° C.
Die Raumheizung ist als geschlossenes System mit Zweirohrnetz
ausgeführt.
11
Zur Ermittlung des Ist-Zustandes wurde für alle Verbrennungsanlagen ein Anlagenkataster erstellt. Dieses basiert auf der Vorortaufnahme in den einzelnen Einrichtungen. Die Messungen werden mit
einem Messgerät für Rauchgas- und Schadstoffemissionsermittlung
erfasst.
In den nachfolgenden Gebäuden sind bereits Heizzentralen installiert. Die Bestandsaufnahme vor Ort ergab folgende heiztechnischen Anlagen sowie bauphysikalischen Bestand:
2.3.1
Dreifachturnhalle
Folgende heiztechnischen Anlagen sind installiert:
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlenmonoxide
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
I
Buderus
Omnimat
1980
Warmwasser/Luft
335,00
8.760,00
Albig
Heizöl "EL"
142 - 651
nicht vorhanden
138.108,00
185,00
23,00
1,00
5,70
11,20
27,81
8,30
336,45
1,34
0,40
8.760,00
1,68
0,50
kW
h/a
kg/h
kWh
°C
°C
ppm
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
12
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
91,70
90,80
74,10
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlenmonoxide
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
II
Buderus
Omnimat
1980
Warmwasser/Luft
335,00
8.760,00
Weishaupt
Heizöl "EL"
145 - 570
nicht vorhanden
138.108,00
148,00
24,00
6,00
4,90
11,80
20,44
6,10
336,45
1,34
0,40
8.760,00
1,68
0,50
93,90
93,00
75,90
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
%
%
%
kW
h/a
kg/h
kWh
°C
°C
ppm
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
13
Der gesamte Anlagenwirkungsgrad unter Berücksichtigung aller im
Heizungssystem anfallenden Verluste beträgt:
ges
=
79,3 %
Brauchwasserbereitung:
Standort: Heizraum
2 Speicher
Fabrikat
Typ
Zustand
à
:
:
:
1.000 Liter
Viessmann
Vitocell 100
neu sowie 1 veralteter Brauchwasserbereiter, Fabrikat unbekannt
Auf dem Dach ist eine thermische Solaranlage installiert.
Regelung:
Regelkreise
:
Statische Heizung, Radiatoren Umkleide
sowie Freiumkleide sowie Lüftung
Fabrikat
Typ
Heizzeiten
:
:
:
Satwell
Climatronic CxC
nach Uhr, Regelung defekt
Heizungsumwälzpumpen:
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Warmwasserbereitung
Grundfos
UPS 40-120
230/415/600 W
temperaturgeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Freiumkleide
Grundfos
UP 40-75R
110 W
ungeregelt
14
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Umkleide
Grundfos
UPS 40-50
180/240/345 W
ungeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Lüftung
Grundfos
UPS 40-120 F
290/330/460 W
ungeregelt
Bereich
Anlage
Fabrikat
Heizleistung
Motorleistung
Volumenstrom
WRG
:
:
:
:
:
:
:
Umkleideräume
Anlage 1/Zuluft
Wolf
25,55 kW
2,5/7,5 kW
15.100 m³/h
vorhanden
Anlage
Motorleistung
Volumenstrom
:
:
:
Abluft
2,5/7,5 kW
15.100 m³/h
Bereich
Anlage
Fabrikat
Heizleistung
Antriebsleistung
Volumenstrom
:
:
:
:
:
:
Sporthalle
Anlage 2/Zuluft
Wolf
125,5 kW
2,5/7,5 kW
24.000 m³/h
Anlage
Antriebsleistung
Volumenstrom
:
:
:
Abluft
2,5/7,5 kW
24.000 m³/h
:
:
Siemens
Landis & Staefa PRU 10.64
Die Regeltechnik wurde erneuert.
Lüftungsanlagen:
Regeltechnik:
Fabrikat
Typ
15
Die Heizungsanlage, die Regeltechnik, die Verteilung sowie ein
Brauchwasserbereiter befinden sich in einem veralteten, sanierungsbedürftigen Zustand.
16
17
Bauphysikalische Grobanalyse
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Fassade
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
Fensterzustand
Art der Unterkellerung
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
1980
freistehend, Ortsrand
kompakt
Flachdach
teilweise vorhanden
Massivbau
Klinker
nicht vorhanden
Doppelverglasung
Aluminium
mittel
nicht unterkellert
Anmerkung:
Bauphysikalisch allgemein mittlerer Zustand. Schwachstelle Fenster sowie ungedämmte Kellerdecke.
18
2.3.2
Hallenbad
Folgende heiztechnischen Anlagen sind installiert:
Kessel
Fabrikat
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
I
Brötje
1994
Warmwasser/Luft
300,00
8.760,00
Abic
Erdgas
155 - 315
nicht vorhanden
653.962,00
160,00
25,00
3,60
9,90
19,80
6,60
2.146,81
0,60
0,20
8.760,00
0,90
0,30
93,40
92,90
91,49
Kessel
Fabrikat
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
:
:
:
:
:
:
II
Brötje
2005
Warmwasser/Luft
290,00
8.760,00
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
kW
h/a
kW
kWh
°C
°C
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
kW
h/a
19
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Abic
Erdgas
155 - 315
nicht vorhanden
653.962,00
165,00
26,00
4,10
11,00
14,50
5,00
2.235,47
0,29
0,10
8.760,00
0,58
0,20
95,00
94,70
93,88
kW
kWh
°C
°C
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
Regelung Kessel:
Eine Kesselfolgeregelung ist vorhanden. Es ist die Regeltechnik
Fabrikat Brötje, Typ Eurocontrol installiert.
Der gesamte Anlagenwirkungsgrad unter Berücksichtigung aller im
Heizungssystem anfallenden Verluste beträgt:
ges =
82,8 %
Brauchwasserbereitung:
Standort: Keller
2 Speicher
Fabrikat
Typ
à
:
:
750 Liter
Danfoss
SE 75-1
Die Brauchwasserbereitung wurde erneuert.
20
Regelung:
Regelkreise
:
Fabrikat
Typ
Zustand
:
:
:
Konvektoren, Beckenwasser, Milchbar/
Küche, Umkleide, Duschen, statische
Heizung, Schwimmhalle (insgesamt 7
Regelgeräte)
Landis & Gyr
RVF 5
Die Regeltechnik ist komplett veraltet,
ebenso der Schaltschrank inklusive
Schaltschütze etc.
Heizungsumwälzpumpen:
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Lüftung Vorlauf
Grundfos
UPS
400/510/640 W
temperaturgeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Beckenwasser
Grundfos
UPS 50-60
300/350/430 W
temperaturgeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Heizkörper
Grundfos
UPC 40-60
215/245/260 W
ungeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Konvektoren
Grundfos
UPC 40-60
215/245/260 W
ungeregelt
Der Schaltschrank wurde 1993 erneuert!
21
Lüftungsanlagen:
Anlage
Heizleistung
El. Leistung
Volumenstrom
:
:
:
:
Duschen/WC
50.000 kcal/h
1,5 kW
3.700 m³/h
Anlage
:
Cafe/Eingangshalle
Heizleistung
El. Leistung
Volumenstrom
:
:
:
42.000 kcal/h
1,2 kW
2.800 m³/h
Anlage
Heizleistung
El. Leistung
Volumenstrom
:
:
:
:
Umkleide
70.200 kcal/h
1,7 kW
5.200 m³/h
Anlage
Heizleistung
El. Leistung
Volumenstrom
:
:
:
:
Halle
105.000 kcal/h
5,2 kW
11.500 m³/h
Anlage
Heizleistung
El. Leistung
Volumenstrom
:
:
:
:
Halle
48,1 kW
2,2 kW
5.700 m³/h
Die Lüftungsanlagentechnik befindet sich in einem sanierungsbedürftigen Zustand. Die Anlagentechnik ist komplett veraltet, es
liegt keine Wärmerückgewinnung vor, die Motoren sind ungeregelt,
die Regeltechnik ist teilweise defekt. Mit der Erneuerung der Lüftungskanäle wurde teilweise bereits begonnen.
22
23
24
25
Bauphysikalische Grobanalyse
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Fassade
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Art der Unterkellerung
Kellerdämmung
Kellernutzung
:
:
:
1974
freistehend, Ortsrand
kompakt
Flachdach
nicht vorhanden
Massivbau
Waschbeton
nicht vorhanden
Isolierverglasung
Holz, Zustand gut
Aluminium, Zustand schlecht
teilunterkellert
nicht vorhanden
Technik
Anmerkung:
Bauphysikalisch allgemein schlechter Zustand, es liegt ein Sanierungskonzept vor.
26
2.3.3
Mehrzweckhalle
Folgende heiztechnischen Anlagen sind installiert:
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Typ
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlendioxide
Abgasverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
I
Buderus
Logana G305
1987
Warmwasser/Luft
130,00
8.760,00
Weishaupt
WG 20 N 1-C
Erdgas
35 - 200
nicht vorhanden
155.562,00
180,00
20,00
10,50
9,75
7,50
1.143,31
0,39
0,30
8.760,00
0,52
0,40
92,50
91,80
87,71
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
:
:
:
:
:
II
Buderus
Logana G205
1987
Warmwasser/Luft
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
kW
h/a
kW
kWh
°C
°C
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
27
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Wärmerückgewinnung
Jahresenergieeinsatz
Kohlendioxide
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
66,00
8.760,00
Weishaupt
Erdgas
30 - 70
nicht vorhanden
78.966,00
10,00
4,62
7,00
1.143,14
0,20
0,30
8.760,00
0,26
0,40
93,00
92,30
88,19
kW
h/a
kW
kWh
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
Der gesamte Anlagenwirkungsgrad unter Berücksichtigung aller im
Heizungssystem anfallenden Verluste beträgt:
ges =
83,1 %
Brauchwasserbereitung:
Die Brauchwasserbereitung erfolgt teilweise elektrisch. Zu den
Boilern war aufgrund fehlender Schlüssel kein Zugang möglich.
Regelung:
Regelkreise
Fabrikat
Typ
Heizzeiten
:
:
:
:
Statische Heizung, Deckenstrahlheizung
R+S
RV 9524.1
nach Belegung
28
Heizungsumwälzpumpen:
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Plattenheizkörper
Grundfos
UPS 40-60/2
250/260/280 W
ungeregelt
Bereich
:
Warmwasserspeicher
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
Grundfos
UPS 32-80
145/220/245 W
ungeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Lüftung Sanitärbereich
Grundfos
UPS 40-50 F
90/130/140 W
ungeregelt
Bereich
:
Küche
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
Grundfos
UPS 25-60
40/65/100 W
ungeregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Deckenstrahlheizung
Grundfos
UPS 42-50 F
110/140/145 W
ungeregelt
Bereich
:
Lüftung Halle
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
Grundfos
UPS 42-50 F
110/140/145 W
ungeregelt
:
Halle, Sanitärbereiche
Lüftungsanlagen:
Bereiche
29
30
Bauphysikalische Grobanalyse
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Fassade
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
Fensterzustand
Art der Unterkellerung
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
1987
freistehend, Ortsrand
kompakt
Pult-/Satteldach
vorhanden
Massivbau
Klinker
nicht vorhanden
Isolierverglasung
Kunststoff
gut
nicht unterkellert
Anmerkung:
Bauphysikalisch allgemein guter Zustand.
31
2.3.4
Kindergarten
Folgende heiztechnischen Anlagen sind installiert:
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Brennstoff
Leistungsbereich
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlenmonoxide
Sauerstoffgehalt
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
I
Brötje
Euroblock BE
1993
Warmwasser
60,00
6.480,00
Brötje
Erdgas
50 - 100
114.457,00
130,00
18,00
6,00
4,70
3,60
6,00
1.884,64
0,12
0,20
6.480,00
0,18
0,30
94,00
93,50
92,37
kW
h/a
kW
kWh
°C
°C
ppm
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
Der gesamte Anlagenwirkungsgrad unter Berücksichtigung aller im
Heizungssystem anfallenden Verluste beträgt:
ges =
84,5 %
32
Brauchwasserbereitung:
Die Brauchwassererwärmung erfolgt elektrisch.
Regelung:
Regelkreis
Fabrikat
Typ
Heizzeiten
:
:
:
:
Statische Heizung
Brötje
Eurocontrol
nach Belegung
Heizungsumwälzpumpen:
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
:
:
:
:
Statische Heizung
Wilo
RP 25/100r
130/145/165/170 W
Die Heizungsanlage befindet sich einem guten Zustand.
33
Bauphysikalische Grobanalyse
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Fassade
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
Fensterzustand
Art der Unterkellerung
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
1993
freistehend, Ortsrand
kompakt
Pultdach
vorhanden
Massivbau
Klinker
nicht vorhanden
Isolierverglasung
Kunststoff
gut
nicht unterkellert
Anmerkung:
Bauphysikalisch allgemein guter Zustand.
34
2.3.5
Grundschule
Folgende heiztechnischen Anlagen sind installiert:
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Typ
Brennstoff
Leistungsbereich
Betriebsweise
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlenmonoxide
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
I/Führungskessel
Viessmann
Vertomat
1998
Warmwasser
130,00
6.480,00
Weishaupt
WG 20 N/1-A
Erdgas
30 - 160
Brennwert
113.464,00
60,00
15,00
1,00
6,10
8,40
1,95
1,50
861,56
0,13
0,10
6.480,00
0,13
0,10
98,50
98,30
97,03
kW
h/a
kW
kWh
°C
°C
ppm
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
35
Kessel
Fabrikat
Typ
Baujahr
Heizmedium
Leistung
Bereitschaftszeit
Brenner
Typ
Brennstoff
Leistungsbereich
Betriebsweise
Jahresenergieeinsatz
Abgastemperatur
Ansaugtemperatur
Kohlenmonoxide
Sauerstoffgehalt
Kohlendioxide
Abgasverluste
Brennerlaufzeit
Strahlungsverluste
Bereitschaftszeit
Bereitschaftsverluste
Feuerungswirkungsgrad
Kesselwirkungsgrad
Jahresnutzungsgrad
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
II
Viessmann
Paromat-Triplex
1998
Warmwasser
130,00
6.480,00
Weishaupt
WG 200 N/1-A
Erdgas
30 - 160
Niedertemperatur
113.464,00
125,00
15,00
5,00
5,80
5,80
7,80
6,00
861,56
0,13
0,10
6.480,00
0,13
0,10
94,00
93,80
92,59
kW
h/a
kW
kWh
°C
°C
ppm
%
%
kW
%
h/a
kW
%
h/a
kW
%
%
%
%
Der gesamte Anlagenwirkungsgrad unter Berücksichtigung aller im
Heizungssystem anfallenden Verluste beträgt:
ges =
90,9 %
36
Brauchwasserbereitung:
Die Brauchwassererwärmung erfolgt elektrisch.
Regelung:
Regelkreise
:
Fabrikat
Typ
Heizzeiten
:
:
:
Statische Heizung, Heizkreis Süd sowie
Heizkreis Nord
Viessmann
Dekamatik
nach Belegung
Heizungsumwälzpumpen:
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Pavillon
Wilo
Top-E 40/1-10
30 - 570 W
geregelt
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Lüftung
Wilo
Top-E 40/1-4
40 - 200 W
außer Betrieb
Bereich
Fabrikat
Typ
Leistung
Betriebsweise
:
:
:
:
:
Heizkreis Süd
Wilo
Top-E/ED 50/1-7
40 - 610 W
geregelt
Bereich
:
Heizkreis Nord
Fabrikat
Typ
Betriebsweise
:
:
:
Wilo
Top-E 50/1-7
geregelt
Die komplette Anlage befindet sich in einem sehr guten Zustand.
Die Kesselanlage, die Verteilung sowie die Pumpen und die Regeltechnik wurden komplett erneuert.
37
38
Bauphysikalische Grobanalyse
Grundschule:
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
Fensterzustand
Art der Unterkellerung
Kellerdämmung
Kellernutzung
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
1976
freistehend, Ortsrand
kompakt
Flachdach
vorhanden
Massivbau
vorhanden
Isolierverglasung
Aluminium
mittel
teilunterkellert
nicht vorhanden
Heizung, Lager
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
2002
freistehend, Ortsrand
kompakt
Pultdach
vorhanden
Massivbau
Holz verkleidet
vorhanden
Isolierverglasung
Aluminium
gut
nicht unterkellert
Pavillon:
Baujahr
Ortslage
Gebäudeform
Dachform
Dachdämmung
Baukonstruktion
Fassade
Außenwanddämmung
Fensterkonstruktion
Rahmenbauart
Fensterzustand
Art der Unterkellerung
39
Anmerkung:
Bauphysikalisch allgemein guter Zustand. Mittelfristige Sanierung
der Fenster sowie Dach- und Kellerdämmung empfehlenswert.
2.4
Übersicht der Wärmeabnahmewerte, Kennzahlen und Kosten
Der Wärmeverbrauch der einzelnen Objekte stellt sich wie folgt
dar:
2.4.1
Objekt: Mehrzweckhalle
Gasverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Vergleichswert
=
=
=
=
234.528
1.180
199
160
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
=
=
13.887,25
5,92
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
40
2.4.2
Objekt: Kindergarten
Gasverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.4.3
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
=
1.307.923
1.673
782
775
73.766,86
5,64
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
=
=
=
=
=
226.928
2.308
105
155
13.456,83
5,93
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
=
276.215
=
=
=
=
=
2.242
123
140
15.191,83
5,5
Objekt: Grundschule
Gasverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.4.5
114.457
826
139
160
6.203,57
5,42
Objekt: Hallenbad
Gasverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.4.4
=
=
=
=
=
=
Objekt: Dreifachsporthalle
Heizölverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Vergleichswert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
kWh/a
m²
kWh/m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
41
2.4.6
Wärmeverbrauch aller Objekte
Wärmeverbrauch 2006 - 2009
Nettogeschossfläche
Wärmeverbrauchskennwert
Brutto-Jahreskosten
Durchschnittspreis
2.5
=
=
=
=
=
2.160.054
8.229
262
122.505,51
5,67
kWh/a
m²
kWh/m²
€/a
ct/kWh
Darstellung der Gesamtjahresenergiekosten und Emissionen im
Ist-Zustand
Die Gesamtenergiekosten und Emissionen eines Jahres stellen sich
für die Objekte Dreifachturnhalle, Mehrzweckhalle, Hallenbad
Kindergarten und Grundschule in der Gemeinde Drochtersen wie
folgt dar:
Stromkosten
Gaskosten
Heizölkosten
=
=
=
80.273,00
107.314,00
15.192,00
€
€
€
Gesamtenergiekosten
=
202.779,00
€
CO2-Belastung
=
909
t/a
42
3.
GRUNDLAGEN UND KENNDATEN SOWIE WÄRMEBILANZ FÜR ALLE VERSORGUNGSVARIANTEN
3.1
Allgemeine Anmerkungen
Bilanz-Brennstoff
Aus der Jahreswärmeerzeugung und dem Heizwert (Energieinhalt)
des Brennstoffs errechnet sich die erforderliche Brennstoffmenge
pro Jahr.
VB
VB
Hu
Qa
=
=
=
Q a 1.000
Hu
Brennstoffmenge (l bzw. Srm/a)
Heizwert (kWh/l bzw. Srm)
Jahreswärmeerzeugung (MWh/a)
Annuitäten
Die kapitalgebundenen Kosten errechnen sich mit Hilfe des Annuitätsfaktors „a“ aus den Investitionskosten. Sie werden zur Wirtschaftlichkeitsrechnung nach der Annuitätenmethode benötigt. Diese sogenannte „nachträgliche Annuität“ a hängt vom Zinssatz und
der rechnerischen Nutzungsdauer der jeweiligen Anlagenkomponenten nach VDI 2067 ab. Sie errechnet sich mit der Formel:
a
q T (q - 1)
qT -1
a
=
Annuität
q
p
T
=
=
=
Kalkulationszinsfaktor = 1 + p/100
Kalkulationszinsfuß
Betrachtungszeitraum (a)
Für den hier betrachteten Fall von p = 0 gilt: a = 1/T
43
Brennstoffkosten
Die verbrauchsgebundenen Kosten setzen sich aus den Brennstoffbzw. Energiekosten, den Kosten für Hilfsenergie (Pumpen etc.) und
den Kosten für Rohstoffanfuhr und -lagerung zusammen. Die Jahresenergiekosten ergeben sich dabei aus nachstehender Formel:
K Q a k sBr
Qa
=
KsBr =
Jahreswärme- bzw. Energieverbrauch (MWh/a)
Energiepreis Brennstoff (€/l bzw. t)
Hilfsenergiekosten
Kosten für elektrische Hilfsenergie sind anhand der elektrischen
Anschlusswerte und der voraussichtlichen Jahresbetriebsstunden
der einzelnen Aggregate zu ermitteln.
Qel,a
f
ba
KH
kS,el
=
=
=
=
=
Qel, a
Pel
KH
Qel, a
f
Ba
k S, el
Jahresenergieverbrauch elektrisch (MWh/a)
Gleichzeitigkeitsfaktor (-)
Betriebsstunden pro Jahr (h/a)
Hilfsenergiekosten (€/a)
Energiepreis elektr. Arbeit (€/l bzw. Srm)
Kosten für Verluste durch Anfuhr und Lagerung der Brennstoffe
sind prozentual vom Jahresverbrauch zu berücksichtigen.
Personalkosten
Zur Bestimmung der Personalkosten wird ein VerrechnungsStundensatz angesetzt und der zeitliche Aufwand für das Personal
je nach Anlagentyp festgesetzt.
KP
ba d a
k S, P
44
KP
ba
da
KH
kS,P
=
=
=
=
=
Personalstunden (€/a)
Betriebsstunden pro Tag (h/d)
Betriebstage pro Jahr (h/a)
Hilfsenergiekosten (€/a)
Verrechnungs-Stundensatz (€/h)
Wartungskosten
Die Kosten für Wartung und Instandhaltung werden prozentual aus
den Investitionskosten der Anlagen ermittelt.
Investitionskosten
Die Investitionskosten für die jeweiligen Anlagenkomponenten
wurden auf Basis einer Kostenschätzung ermittelt. Ebenso die Werte für die bauliche Anlage und die Erschließung.
Kapitalgebundene Kosten
Wie unter „Annuität“ beschrieben, werden die Investitionskosten
durch den Annuitätsfaktor auf jährliche Kosten umgerechnet.
K l, a
Kl,a =
a
=
Kl =
a
Kl
Kapitalgebundene Kosten pro Jahr (€/a)
Annuität
Investitionskosten (€)
Verbrauchsgebundene Kosten
Die verbrauchsgebundenen Kosten setzen sich aus den Brennstoffbzw. Energiekosten, den Kosten für Hilfsenergie (Pumpen etc.) und
den Kosten für Rohstoffanfuhr und -lagerung zusammen.
Betriebsgebundene Kosten
Betriebsgebundene Kosten entstehen durch Kosten für Personal
(Bedienung, Betriebsführung, einfache Wartungs- und Kontrollgänge) sowie durch Kosten für Wartung, Instandhaltung und Beschickung der Anlage.
45
Jahresgesamtkosten
Die Jahresgesamtkosten setzen sich aus den kapital-, verbrauchsund betriebsgebundenen Kosten zusammen.
Mehrinvestitionskosten
Die Mehrinvestitionskosten ergeben sich aus der Differenz der Investitionskosten für die jeweiligen Varianten.
3.2
Verwendete Grundlagen und Kenndaten
3.2.1 CO2-Emissionen
Brennstoffe vor Ort bezogen auf Brennstoffverbrauch in t/MWh:
Erdgas
Heizöl „EL“
Holzhackschnitzel
Holzpellets
Stückholz
Biodiesel
Pflanzenöl
Strom
0,254
0,329
0,021
0,029
0,021
0,066
0,148
0,641
3.2.2 Vollkostenrechnung
Für die Bewertung der Varianten bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit
werden folgende Daten verwendet:
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung
Zinssatz
Nutzungsdauer
Nutzungsdauer
BHKW
5%
20 Jahre (Annuität 8,02 %)
50 Jahre (Annuität 5,48 %)
15 Jahre (Annuität 9,63 %)
Instandsetzung der Investition: 1,5 % der Investition VDI 2067
Verwaltung, Versicherung, Steuern, Betrieb: 1,7 % der Investition
VDI 2067
Die Planungskosten sind wegen des überall gleichen Ansatzes nicht
berücksichtigt.
46
3.2.3 Wärmebilanz/tatsächlich benötigte Leistung der verschiedenen
Objekte
Die Berechnungen führen zu folgendem Ergebnis bezüglich der tatsächlich benötigten Leistung für die einzelnen Objekte:
Objekt
installierte Leistung
kW
benötigte Leistung
kW
Dreifachturnhalle
670
350
Hallenbad
590
600
Mehrzweckhalle
196
200
Kindergarten
60
60
Grundschule
260
180
1.776
1.390
Gesamt
Anmerkung:
Bei der geplanten Sanierung im Hallenbad wird der Leistungsbedarf sich erheblich reduzieren, insbesondere bei Umsetzung des
Sanierungskonzeptes im Bereich Bauphysik.
47
4.
VERSORGUNGSVARIANTE I
Dezentrale Erdgasversorgung mit Brennwertnutzung und Einsatz von Klein-Blockheizkraftwerken sowie notwendigen Sanierungen
Die nachfolgende Versorgungsvariante I zeigt die Kosten und
Emissionen für die dezentrale Beheizung der einzelnen Gebäude
auf. Bei allen Gebäuden wird von einer Versorgung mit Erdgas
ausgegangen. Es werden energiesparende Techniken wie Brennwerttechnik und der mögliche Einsatz von Klein-Blockheizkraftwerken berücksichtigt. Zusätzlich wird der notwendige Sanierungsbedarf dargestellt.
4.1
Dreifachturnhalle
Die Dreifachturnhalle datiert aus dem Jahr 1980. Bauphysikalisch
befindet sie sich in einem dem Alter entsprechenden Zustand, akuter Sanierungsbedarf liegt nicht vor. Mit der mittelfristig anstehenden Sanierung der Fenster und des Daches lässt sich kein wirtschaftliches Ergebnis erzielen.
Die vorhandene Kesselanlage datiert ebenfalls aus dem Jahr 1980.
Die Versorgung erfolgt derzeit über Heizöl, der Gasanschluss befindet sich bereits im Heizungsraum. Zukünftig sollte die Wärmeversorgung über Erdgas erfolgen. Die technische Nutzungsdauer
der Heizkessel gemäß VDI 2067 beträgt 20 Jahre und ist somit
überschritten.
Durch die Modernisierung der Heizungsanlage wird der Brennstoffbedarf deutlich reduziert und die Umwelt erheblich entlastet.
Die vorhandene Anlage ist insgesamt überdimensioniert. Diese
Leistung wird für die Wärmeversorgung nicht benötigt.
Ebenso wäre die Regeltechnik komplett zu erneuern. Diese ist
ebenfalls veraltet und zum Teil abgängig. Bei der Brauchwasserbereitung wurde ein Boiler bereits erneuert. Der zweite wäre ebenfalls
zu ersetzen. Die Verteilung muss teilweise saniert werden. In diesem Zuge sind drehzahlgeregelte Pumpen einzusetzen.
Die Lüftungsanlagen datieren ebenfalls aus dem Jahr 1980. Hier
sind kurzfristig jedoch keine nennenswerten Investitionen erforderlich. Die Regeltechnik wurde zwischenzeitlich erneuert.
48
Neben den beschriebenen Erneuerungen sollte der Einsatz eines
Klein-Blockheizkraftwerkes berücksichtigt werden. Die Bilanz
hierfür sieht wie folgt aus:
elektrische Leistung
thermische Leistung
Brennstoffleistung
Laufzeit
Investition netto
5,5
14,8
20,5
6.000
kW
kW
kW
h/a
24.000,00 €
Wirkungsgrad Kesselanlage
Brennstoffkosten Kesselanlage
Brennstoffkosten BHKW (steuerermäßigt)
0,985
0,055 €/kWh
0,0495 €/kWh
Stromkosten Arbeit
Stromerzeugung BHKW
0,1514 €/kWh
33.000 kWh/a
Eigenverbrauch ca. 90 %
Einspeisung ca. 10 %
Einsparung Strom Eigenverbrauch
Strom/KWKG-Vergütung-Eigenverbrauch
Einsparung Strom Einspeisung
Gesamteinsparung Strom
29.700
3.300
4.496,58
1.517,67
379,50
6.393,75
Wärmeerzeugung BHKW
Einsparung
88.800 kWh/a
5.479,01 €/a
Wärmezufuhr BHKW
Brennstoffkosten BHKW
Gesamtkosten Wärme
Wartungskosten (3,8 ct/kWh)
123.000
6.088,50
609,49
1.254,00
Gesamteinsparung
4.530,26 €/a
Amortisation (statisch)
Die Investitionskosten für die beschriebenen
Maßnahmen belaufen sich auf
kWh/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
€/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
5,3 Jahre
ca. 90.000,00 €
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung Restinvestition
20 Jahre/Annuität 8,02 % von 90.000,00 €
=
7.218,00 €/a
Instandsetzung der Investition
1,5 % von 90.000,00 €
=
1.350,00 €/a
Verwaltung, Versicherung, Steuer, Betrieb
1,7 % von 90.000,00 €
=
1.530,00 €/a
49
Energiekosten
Durch die Sanierungs- und Energiesparmaßnahmen werden sich die
Energiekosten für Strom und Wärme erheblich reduzieren.
4.2
Erdgas
=
15.192,00 €/a
Strom
=
19.919,00 €/a
abzüglich Ersparnis Erdgaskosten durch
Kesselerneuerung/Regeltechnik/BrauchWasserbereitung
=
2.577,00 €
abzüglich BHKW-Ersparnis
=
4.530,00 €
Gesamtkosten
=
38.102,00 €
Hallenbad
Das Hallenbad datiert aus dem Jahr 1974. Für den Bereich Bauphysik liegt bereits ein Sanierungskonzept vor, so dass auf diesen Bereich nicht näher eingegangen wird. Es ist beabsichtigt, mit den
Maßnahmen kurzfristig zu beginnen.
Die Wärmeversorgung erfolgt über zwei Kesselanlagen, datierend
aus den Jahren 2005 und 1994.
Der Kessel aus dem Jahr 1994 ist kurz- bis mittelfristig zu erneuern. Der Einsatz von Brennwerttechnik wird emfohlen. Der Schaltschrank und die Regeltechnik im Kesselhaus wurden 1993 erneuert.
Hier besteht kein Handlungsbedarf.
Ebenso wurde die komplette Brauchwasserbereitung erneuert. Auch
hier besteht kein Handlungsbedarf.
Die Lüftungsanlage befindet sich in einem sanierungsbedürftigen
Zustand. Die Anlagentechnik ist komplett veraltet, ebenso die Regeltechnik. Diese ist teilweise nicht mehr funktionstüchtig. Die
Luftmenge entspricht nicht den heute geltenden Regelwerken und
Richtlinien. Es sind größere Lüftungskanäle zu verlegen. Die
Außenluftansaugung muss verlegt werden, da sie sich in Erdhöhe
befindet. Aufgrund von Verunreinigungen ist dies nicht zulässig.
Die später installierte Wärmerückgewinnung mit einer Wärmepumpe wurde abgeschaltet, so dass derzeit keine Wärmerückgewinnung vorliegt und teilweise mit Umluft oder reiner Außenluft
die Anlage betrieben wird
50
Darüber hinaus bietet sich für das Hallenbad ebenfalls ein KleinBlockheizkraftwerk für den Grundlastbetrieb an. Die Bilanz hierfür
sieht wie folgt aus:
elektrische Leistung
thermische Leistung
Brennstoffleistung
Laufzeit
Investition netto
12
31
47
7.000
kW
kW
kW
h/a
35.000,00 €
Wirkungsgrad Kesselanlage
Brennstoffkosten Kesselanlage
Brennstoffkosten BHKW (steuerermäßigt)
0,94
0,0567 €/kWh
0,0512 €/kWh
Stromkosten Arbeit
Stromerzeugung BHKW
0,1514 €/kWh
84.000 kWh/a
Eigenverbrauch ca. 90 %
Einspeisung ca. 10 %
Einsparung Strom Eigenverbrauch
Strom/KWKG-Vergütung-Eigenverbrauch
Einsparung Strom Einspeisung
Gesamteinsparung Strom
75.600
8.400
11.445,84
3.863,16
966,00
16.275,00
Wärmeerzeugung BHKW
Einsparung
217.000 kWh/a
14.463,63 €/a
Wärmezufuhr BHKW
Brennstoffkosten BHKW
Gesamtkosten Wärme
Wartungskosten (3,8 ct/kWh)
329.000
16.844,80
2.381,17
3.192,00
Gesamteinsparung
10.701,83 €/a
Amortisation (statisch)
Die Investitionskosten für die beschriebenen
Maßnahmen belaufen sich auf
kWh/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
€/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
3,27 Jahre
ca. 400.000,00 €
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung Restinvestition
20 Jahre/Annuität 8,02 % von 400.000,00 €
=
32.080,00 €/a
Instandsetzung der Investition
1,5 % von 400.000,00 €
=
6.000,00 €/a
51
Verwaltung, Versicherung, Steuer, Betrieb
1,7 % von 90.000,00 €
=
6.800,00 €/a
Energiekosten
Durch die Sanierungs- und Energiesparmaßnahmen werden sich die
Energiekosten für Strom und Wärme erheblich reduzieren.
4.3
Erdgas
=
73.767,00 €/a
Strom
=
45.748,00 €/a
abzüglich Ersparnis Erdgaskosten durch
Sanierung der Lüftungsanlage/Regeltechnik/
Kesselerneuerung
=
12.306,00 €
abzüglich BHKW-Ersparnis
=
10.702,00 €
Gesamtkosten
= 141.387,00 €
Mehrzweckhalle
Die Mehrzweckhalle datiert aus dem Jahr 1987. Sie befindet sich in
einem bauphysikalisch guten Zustand. Es ist in diesem Bereich kein
Handlungsbedarf erforderlich.
Die Kesselanlagen datieren ebenfalls aus dem Jahr 1987. Die technische Nutzungsdauer der Heizkessel gemäß VDI 2067 beträgt 20
Jahre und ist somit überschritten. Die Lüftungstechnik, die Regeltechnik, die Verteilung und die Brauchwasserbereitung befinden
sich in einem guten Zustand. Hier ist kein Handlungsbedarf erforderlich.
Die neuen Kessel sollten mit Brennwerttechnik ausgerüstet werden.
Der Einsatz eines Klein-Blockheizkraftwerkes ergibt kein wirtschaftliches Ergebnis.
Die Investitionskosten für die beschriebenen
Maßnahmen belaufen sich auf
ca. 30.000,00 €
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung Restinvestition
20 Jahre/Annuität 8,02 % von 30.000,00 €
=
2.406,00 €/a
52
Instandsetzung der Investition
1,5 % von 30.000,00 €
=
450,00 €/a
Verwaltung, Versicherung, Steuer, Betrieb
1,7 % von 30.000,00 €
=
510,00 €/a
Energiekosten
Durch die Erneuerung der Kesselanlagen werden sich die Energiekosten für Strom und Wärme reduzieren.
4.4
Strom
=
7.123,00 €/a
Erdgas
=
13.887,00 €/a
abzüglich Ersparnis Erdgaskosten durch
Kesselerneuerung
=
1.666,00 €
Gesamtkosten
=
22.710,00 €
Kindergarten
Der Kindergarten datiert aus dem Jahr 1993. Er befindet sich in einem bauphysikalisch guten Zustand. Es ist in diesem Bereich kein
Handlungsbedarf erforderlich.
Die Kesselanlage datiert ebenfalls aus dem Jahr 1993. Die technische Nutzungsdauer gemäß VDI 2067 ist nahezu erreicht, so dass
der Austausch mit zu berücksichtigen ist. Der neue Kessel sollte
mit Brennwerttechnik ausgestattet werden.
Die Investitionskosten für die beschriebenen
Maßnahmen belaufen sich auf
ca. 17.000,00 €
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung Restinvestition
20 Jahre/Annuität 8,02 % von 17.000,00 €
=
1.363,00 €/a
Instandsetzung der Investition
1,5 % von 17.000,00 €
=
255,00 €/a
Verwaltung, Versicherung, Steuer, Betrieb
1,7 % von 17.000,00 €
=
289,00 €/a
53
Energiekosten
Durch die Erneuerung der Kesselanlagen werden sich die Energiekosten für Strom und Wärme reduzieren.
4.5
Strom
=
2.869,00 €/a
Erdgas
=
6.204,00 €/a
abzüglich Ersparnis Erdgaskosten durch
Kesselerneuerung
=
496,00 €
Gesamtkosten
=
10.484,00 €
Grundschule
Die Grundschule datiert aus dem Jahr 1976. In den zurückliegenden
Jahren wurden verschiedene bauphysikalische Verbesserungen an
der Außenfassade, Dämmplatten unter Fensterelementen sowie am
Dach vorgenommen. Der Pavillon wurde neu errichtet. Er ist mit
einem Wärmeverbundsystem, Isolierverglasung sowie einer Dachdämmung ausgestattet. Im bauphysikalischen Bereich ergibt sich
daher insgesamt kein Handlungsbedarf.
Die Kesselanlage wurde im Jahr 1998 erneuert. Es gelangt als Führungskessel ein Brennwertkessel sowie als Spitzenlast ein Niedertemperaturkessel zum Einsatz. Die Verteilung wurde ebenfalls
komplett erneuert. Es wurden drehzahlgeregelte Pumpen eingesetzt.
Darüber hinaus ist eine leistungsfähige Regelung vorhanden. Es besteht im Bereich Wärmetechnik somit ebenfalls kein Handlungsbedarf.
Investitionskosten
Betriebswirtschaftliche Kosten
./.
./.
Energiekosten (wie im Ist-Zustand)
Strom
=
4.614,00 €/a
Erdgas
=
13.456,00 €/a
Gesamtkosten
=
18.070,00 €
54
4.6
Darstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante I
Die Gesamtkosten und Emissionen eines Jahres bei der Versorgungsvariante I, dezentrale Erdgasversorgung mit Brennwertnutzung und Einsatz von Klein-Blockheizkraftwerken sowie der notwendigen Sanierungsmaßnahmen sieht wie folgt aus:
Strom- und Gaskosten
=
170.502,00 €/a
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
CO2-Belastung
=
=
=
60.251,00 €/a
230.753,00 €/a
744 t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
32.277,00 €/a, die CO2-Belastung mindert sich um 165 t/a. Die erforderliche Gesamtinvestition beläuft sich auf 537.000,00 €. Die
bauphysikalischen Sanierungsmaßnahmen und Investitionen für das
Hallenbad sind hierin nicht enthalten.
55
5.
VERSORGUNGSVARIANTE II
Zentrale Versorgung der Gebäude durch die Gemeinde
Die Gemeinde Drochtersen wünscht Vorschläge für eine zukunftsorientierte und umweltverträgliche Nahwärmeversorgung. Es wird
die Errichtung einer Biomasseheizanlage mit einem Blockheizkraftwerk im Grundlastbereich und einer Erdgasheizanlage als Teilredundanz mit Nahwärmenetz vorgesehen. Die technische Vorstudie und wirtschaftliche Betrachtung soll zunächst nur für die kommunalen Gebäude Hallenbad, Dreifachturnhalle, Mehrzweckhalle,
Grundschule und Kindergarten angestellt werden.
5.1
Einführung
Die Feuerung soll mit Holzhackschnitzel aus dem heimischen Wald
bzw. Restholz betrieben werden. An das Nahwärmenetz sind zunächst die kommunalen Gebäude anzuschließen, jedoch können
auch private Anlieger versorgt werden. Die Heizzentrale mit Holzbunker wird von der Gemeinde betrieben; die Wärmeabrechnung
erfolgt über Wärmezähler in den Gebäuden.
5.2
Rahmenbedingungen
Die Nutzung von regenerativen Energien zur Erzeugung von Endenergie stellt in Deutschland derzeit nur einen geringen Anteil am
Gesamtenergiebedarf dar.
Bedingt durch die im Vergleich kostengünstigen fossilen Energieträger (Öl, Erdgas, Kohle) erschien der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen lange Zeit als nicht wirtschaftlich. Im Rahmen der
Diskussion um den Treibhauseffekt und seine Ursachen ist die Nutzung der nachwachsenden Rohstoffe verstärkt in den Mittelpunkt
geraten. Hierbei ist zu bedenken, dass ein Großteil dieser Energiequellen nicht wirtschaftlich nutzbar ist.
Der Einsatz von Holzhackschnitzelfeuerungsanlagen hingegen
zählt in der kontrovers geführten Debatte zu einer der relativ rentabel anwendbaren Techniken. Weit verbreitet sind Hackschnitzelfeuerungsanlagen im Bereich der holzverarbeitenden Industrie, wo
diese seit Jahrzehnten mit Erfolg betrieben werden.
56
Wichtige Aspekte für die Holzhackschnitzeltechnologie sind:
Holz fällt dezentral an und verursacht keine langen Transportwege.
Holz ist risikolos zu transportieren und zu lagern.
Aufbereitung des Holzes kann mit geringem Energieeinsatz erfolgen.
Die thermische Nutzung von Holz eröffnet der heimischen
Forst- und Holzwirtschaft neue Absatzmärkte für geringwertiges
Schwachholz.
Letzter Punkt stellt, nicht zuletzt in kommunalen Waldgebieten, eine Problemlösung dar, die einen immer höheren Stellenwert einnimmt.
Durch den Auftrag zur rückhaltigen Waldnutzung bei ständigem
Nachfragerückgang nach geringwertigen Sortimenten bieten Holzhackschnitzelfeuerungsanlagen einen neuen Absatzmarkt.
Neben der betriebswirtschaftlichen Situation, die für Anlagen ab
einer Größe von 500 kW positiv bewertet wird, können zudem folgende volkswirtschaftliche Gründe, auch Umfeldrentabilität genannt, angeführt werden:
Die Wertschöpfung für die Bereitstellung des Brennstoffes
bleibt unmittelbar der Region erhalten.
Zusätzliche beschäftigungspolitische Aspekte, da die Brennstoffbereitstellung regional Arbeitskräfte beansprucht.
Pflege des Waldes ist Stärkung des Forstes (Qualitätssteigerung).
5.3
Brennstofflagerung
Die Herstellung der Hackschnitzel erfolgt aus Lärmgründen im
Wald oder außerorts auf einem Platz. Langholz kann frei gelagert
und getrocknet werden. Für die Hackschnitzel wäre eine Überdachung des Lagers vorteilhaft.
Dem Holzheizkessel wird ein Brennstofflager vorgeschaltet. Dieses
nimmt die Schubrahmenbeschickung auf. Die Größe richtet sich
nach dem Feuchtegehalt der Hackschnitzel und der Kesselgröße,
wobei die Bevorratung für mindestens 12 Volllasttage im Hinblick
auf einen wartungs- und bedienungsarmen Wochenend- und Feiertagsbetrieb sinnvoll erscheint. Die Anfuhr erfolgt jeweils oberhalb
des Bunkers, damit die Ladung einfach abgekippt werden kann. Eine Zwangsbelüftung des Lagergutes ist aufgrund der kurzen Lagerzeit nicht notwendig (Schütthöhe ca. 1,5 bis 3,0 m).
57
5.4
Anforderungen an den Brennstoff
Um eine Biomasse-Heizanlage automatisch mit Brennstoff versorgen zu können, muss das Material wie Rinde, Hackschnitzel, Sägeund Hobelspäne, Restholz etc. „mechanisierbar“ sein.
Neben der Größe des Brennstoffs spielt auch sein Feuchtigkeitsgehalt eine entscheidende Rolle. Generell lässt sich sagen, dass der
Heizwert des Holzes umso größer ist, je geringer seine relative
Feuchte ist. Der Grenzbereich für die thermische Nutzung liegt bei
etwa 50 % relative Feuchte.
5.5
Beschickung der Kesselanlage
Bei der Verbrennung von Biomasse aus Holz als Brennstoff sind
Schneckenförderer für den Transport vom Lagerraum bis in den
Kellerraum nur bedingt geeignet.
Dieses System birgt - insbesondere bei feuchtem Brennstoffmaterial und nicht fein fraktionierten Hackschnitzeln - erhebliche Gefahr
von Brückenbildungen und damit verbundenen Verstopfungen in
den Brennstoffzuführungen. Dies führt zu Betriebsstörungen, die
teilweise nur mit erheblichem Aufwand zu beheben sind.
Sinnvoller und wesentlich weniger störanfällig ist die Verwendung
von Schubrahmen. Diese bestehen aus mehreren axial geführten
und von Hydraulikzylindern angetriebenen Schubstangen, die durch
ihre wechselweise Bewegung und entsprechend gestaltete Mitnehmer den Brennstoff aus dem Silo entnehmen. Ein Zurückfördern
wird dabei durch fest installierte Rückhalter verhindert. Der Brennstoff wird zur quer zu den Schubstangen angeforderten Einschubund Dosiervorrichtung gebracht und von diesen in den Feuerraum
eingeführt.
Die Vorteile dieses Beschickungssystems liegen weiterhin auch in
der Möglichkeit, gröberes Material fördern zu können. Darüber
hinaus werden an die Homogenität und den Feuchtegehalt des
Brennstoffs kaum Anforderungen gestellt.
Das Vorratssilo muss bei der Verwendung von Schubrahmen eine
quadratische oder rechteckige Grundfläche aufweisen.
58
5.6
Feuerungssystem
Für die Vorfeuerung von grobkörnigerem Brennstoff kommen die
Schrägrost- und die Vorschubrostfeuerung oder eine Kombination
aus beiden zur Anwendung. Bei diesen beiden Feuerungssystemen
findet die Zufuhr des Brennstoffs (Rinde, Späne, Hackschnitzel)
über Roste statt, die hydraulisch angetrieben werden (Vorschubrost-Feuerung).
Die Verbrennungstemperaturen im Brennraum betragen ca. 850 bis
1.200 °C, um für eine Minimierung des CO- und NOx-Ausstoßes zu
sorgen. Die Verweilzeit der Gase im Feuerraum bestimmt zudem
den Anteil der Schadstoffe im Abgas.
Zur Sicherstellung der vollständigen Verbrennung bedarf es neben
einer hohen Verbrennungstemperatur und einer langen Verweilzeit
der Gase zusätzlich einer intensiven Vermischung der Gase mit der
Brennluft. Dazu ist eine dem jeweiligen Bedarf entsprechende individuelle Luftzufuhr erforderlich, die durch eine Unterteilung der
Roste in eine Trocken-, Verbrennungs- und Ausbrandzone sowie
durch die Ausstattung der Holzheizkessel mit Verbrennungsluftventilatoren für die Glut (Primärluft) und die Flamme (Sekundärluft) erreicht wird.
5.7
Rauchgasentstaubung
Die Rauchgasentstaubung erfolgt über sogenannte MultizyklonEntstauber, die auf dem Prinzip der Fliehkraft beruhen. Die anfallenden Reststoffe werden in einem Behälter aufgefangen und können anschließend entsorgt werden.
Das Rohgas aus dem Kessel wird beim Eintritt in den Zyklon beschleunigt und durch die tangential angeordnete Eintrittsöffnung in
Rotation versetzt. Die im Gas enthaltenen Staubteilchen werden
durch die Fliehkraft an die Zyklonwand geschleudert, von wo sie in
den Entstaubungsbehälter fallen. Das so gerinigte Abgas verlässt
die Einzelzyklone über Tauchrohre und gelangt in den Kamin.
59
5.8
Entaschung
Die Entaschung der Heizanlage kann manuell über einen Kippoder Drehrost erfolgen. Die ausgetragene Asche wird in einem
Aschebehälter aufgefangen, der regelmäßig entleert bzw. ausgetauscht werden muss. Die Asche ist wegen des hohen Anteils an
Mineralstoffen - vorbehaltlich einer detaillierten Analyse der Zusammensetzung und einer möglichen Genehmigungspflicht - als
wertvoller Dünger verwendbar. Der Aschegehalt des Holzes liegt je
nach Art des Brennstoffs zwischen 0,5 bis 2 %.
5.9
Regelbarkeit der Anlage
Neben dem Volllastbetrieb müssen Biomassekesselanlagen auch
Fahrweisen mit abgeschwächter Last erlauben (Teillastbetrieb).
Dieses lässt sich über die Luft- und Brennstoffzufuhr einstellen.
Die Anlagen können bis auf 20 % des Volllastbetriebes heruntergefahren werden.
Die Steuerung der Biomasse-Heizanlage muss vollautomatisch erfolgen. Die Betriebssicherheit der Anlage soll durch voneinander
unabhängige Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen gewährleistet sein.
5.10
Kontroll- und Reinigungsaufwand
Bei Biomasseheizanlagen handelt es sich um vollautomatische Anlagen, die zwar wartungsarm, aber nicht wartungsfrei sind.
Der Aufwand und die Häufigkeit der Kontrollen und Reinigungen
ist in starkem Maße von der Größe, der Beschaffenheit und der Art
des Brennstoffs sowie von der Nutzungsintensität abhängig.
Tätigkeit
Häufigkeit
Dauer
Sichtkontrolle
2 x pro Tag
15 Min.
Entleerung Aschebehälter
2 x pro Woche
15 Min.
Entleerung Staubbehälter
1 x pro Woche
15 Min.
Reinigung der Züge
2 x pro Monat manuell
2 Std.
Kesselreinigung
2 x pro Heizperiode
3 Std.
60
5.11
Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen
Nach dem Bundesimmisions-Schutz-Gesetz (BImSchG) müssen für
Holzheizanlagen mit einer Feuerungsleistung über 500 kW bezüglich der Emissionen die Anforderungen der Technischen Anleitung
zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) erfüllt sein.
Brennstoff:
Bezugswert:
reines Holz
11 % O2
Staub:
CO:
150 mg/Nm³
500 mg/Nm³
Während des Anfahrvorgangs des Holzheizkessels wird empfohlen,
ausschließlich trockenes Holz zu verwenden, um eine Minimierung
des Schadstoffausstoßes zu erreichen.
Es ist darauf zu achten, dass auch im Teillastbereich die Werte der
TA-Luft eingehalten werden. Bei Kesselanlagen, die für den Brennstoff Holz nur adaptiert sind, treten speziell im Teillastbereich
Emissionsprobleme auf.
5.12
Analyse des Wärmebedarfs und -verbrauchs
Die Berechnungen führten zu folgendem Ergebnis bezüglich der
tatsächlich benötigten Leistung für die einzelnen Objekte:
Objekt
benötigte Leistung
kW
Dreifachturnhalle
350
Hallenbad
600
Mehrzweckhalle
200
Kindergarten
60
Grundschule
180
Gesamt
1.390
61
Als Anlagenkonstellation für die zentrale Versorgungsvariante
schlagen wie folgenden Betrieb vor:
-
5.13
Grundlastbereich Klein-BHKW-Anlage
Grundlastbereich Holzhackschnitzelanlage
Spitzenlast/Redudanzkessel mit Erdgas betrieben
Blockheizkraftwerk
Blockheizkraftwerke sind kleine Heizzentralen, in denen die Abwärme von Verbrennungsmotoren zu Heizzwecken genutzt oder als
Nutzwärme einem Produktionsprozess zugeführt und die mechanische Energie über Generatoren in elektrische Energie umgewandelt
wird.
Der beim Betrieb des Blockheizkraftwerkes erzeugte Strom kann in
das örtliche Netz eingespeist werden. Alternativ kann die dezentral
erzeugte Elektrizität zur Deckung des eigenen Bedarfes dienen.
Je nach Bauart, Größe, Betriebsweise und Brennstoff werden Verstromungswirkungsgrade von
28 bis 35 %
und thermische Wirkungsgrade von
35 bis 60 %
erreicht.
Die Vorteile des BHKW-Betriebes sind somit offensichtlich. Im
Kraftwerksbereich entsteht eine hohe Einsparung an Primärenergie,
verbunden mit einer entsprechenden Emissionsminderung.
Die zu installierende BHKW-Anlage wird stromgeführt betrieben.
Die Anlage soll den Grundlastbetrieb abdecken. Die Wärme wird
über Pufferspeicher dem Heizungsnetz zugeführt.
Nach Auswertung der vorhandenen Verbraucherzahlen (Strom und
Wärme) ergeben sich als optimale Modulgröße für das BHKW folgende Daten:
Auslegungsdaten BHKW-Anlage:
elektrische Leistung
thermische Leistung
Brennstoffleistung
Laufzeit
=
=
=
=
30
67
110
7.000
kW
kW
kW
h/a
62
Es ergibt sich folgende Berechnung:
elektrische Leistung
thermische Leistung
Brennstoffleistung
Laufzeit
Investition netto
Wirkungsgrad Kesselanlage
Brennstoffkosten Kesselanlage
Brennstoffkosten BHKW (steuerermäßigt)
Stromkosten Arbeit
Stromerzeugung BHKW
30
67
110
7.000
kW
kW
kW
h/a
52.000,00 €
0,98
0,0567 €/kWh
0,0512 €/kWh
0,1514 €/kWh
210.000 kWh/a
Eigenverbrauch ca. 70 %
Einspeisung ca. 30 %
Einsparung Strom Eigenverbrauch
Strom/KWKG-Vergütung-Eigenverbrauch
Einsparung Strom Einspeisung
Gesamteinsparung Strom
147.000
63.000
22.255,80
7.511,70
7.245,00
37.012,50
Wärmeerzeugung BHKW
Einsparung
469.000 kWh/a
29.984,18 €/a
Wärmezufuhr BHKW
Brennstoffkosten BHKW
Gesamtkosten Wärme
Wartungskosten (3,8 ct/kWh)
770.000
39.424,00
9.439,83
7.980,00
Gesamteinsparung
19.592,68 €/a
Amortisation (statisch)
kWh/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
€/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
2,65 Jahre
63
5.14
Holzhackschnitzelanlage/Erdgaskessel
5.14.1 Auslegung Fernleitungsnetz
Die Dimensionierung der Fernleitung erfolgt entsprechend dem errechneten Wärmebedarf. Wegen bereits vorhandenen Verbrauchern
wurde eine Temperaturspreizung von 90/50 °C, also t 40 K angenommen. Somit besteht die Möglichkeit, bei einer Erhöhung der
Wärmekapazität die Vorlauftemperatur auf bis zu 110 °C anzuheben ( t 60 K). Dadurch besitzt das Leitungsnetz eine Reserve von
ca. 30 %. Damit ist gewährleistet, dass auch später hinzukommende
Verbraucher angeschlossen werden können.
5.14.2 Aufteilung der Kessel
Gasheizkessel und Hackschnitzelanlage zusammen sollten eine Reserve von 10 % für eventuelle Erweiterungen oder weitere Gebäudeanschlüsse, bezogen auf die Gesamtheizleistung, haben. Der
Gaskessel wird auf 50 % der Anschlussleistung ausgelegt.
Gesamtkesselleistung 1,1
Gasheizkessel 0,5
1.390 kW
2.000 kW
=
ca.
=
1.390 kW
1.500 kW
750 kW
Die Hackschnitzelanlage kann im Lastbereich zwischen 30 bis
100 % betrieben werden. Somit ergibt sich bei dem unteren Lastbereich eine Heizleistung von 225 kW. Bedingt durch den geringen
Wärmebedarf im Sommer ergeben sich kurze Laufzeiten. Kurze
Laufzeiten sind aber für den Schadstoffausstoss einerseits und für
die Lebensdauer der Förderaggregate andererseits von großem
Nachteil.
Wir empfehlen daher, die Gasheizkessel als Sommer- und Spitzenlastkessel sowie das BHKW in durchgehendem Betrieb einzusetzen.
Im Jahresdauerliniendiagramm sind die Betriebsstunden pro Jahr
über der Leistung der Heizanlage aufgetragen. Die Fläche unter der
Jahresdauerlinie ist der Gesamt-Jahreswärmeverbrauch.
Die Hackschnitzelanlage kann in dem Leistungsbereich 225 bis 750
kW betrieben werden. Der Anteil der Hackschnitzelanlage an der
Gesamt-Jahreswärmemenge beträgt ca. 70 %. Die restlichen 30 %
übernimmt der Gasheizkessel.
64
5.14.3 Wärmeverbrauchsermittlung und Aufteilung
Der Gesamtwärmeverbrauch der Dreifachturnhalle, des Hallenbades, der Mehrzweckhalle, der Grundschule und des Kindergartens
in Drochtersen beläuft sich auf
2.160.054 kWh
abzüglich beschriebene Anlagensanierung
300.617 kWh
zuzüglich Fernwärmeverluste (ca. 9 %)
167.349 kWh
Zwischensumme
abzüglich Wärmeerzeugung durch das BHKW
Gesamtverbrauch
2.026.786 kWh
469.000 kWh
1.557.786 kWh
Die notwendige Hackschnitzelmenge pro Jahr berechnet sich über
den Heizwert der Hackschnitzel und die Jahreswärmemenge, wobei
der Faktor 0,7 der Anteil der Hackschnitzelanlage an der GesamtJahreswärmemenge ist. Der Heizwert der Hackschnitzel hängt von
zwei Faktoren ab:
65
a) Holzart
Der Heizwert liegt bei Fichte und Tanne zwischen 780 und
880 kWh/Sm³, bei Buche und Eiche zwischen 1.060 und
1.200 kWh/Sm³.
b) Feuchtigkeitsgehalt
Für die Untersuchung wird eine Atro-Feuchte von 60 % angenommen. Daraus resultiert ein Heizwert von ca. 900 kWh/Sm³
Hackschnitzel. Damit berechnet sich die Hackschnitzelmenge
wie folgt:
Hackschnitzelmenge
0,7
1.557.786kWh/a
900 kWh/Sm³
1.212 Sm³/a
5.14.4 Ermittlung der Festholzmenge
Der Umrechnungsfaktor zwischen Sm³ Hackschnitzel und lfm Holz
beträgt 2,5. Die pro Jahr erforderliche Holzmenge berechnet sich
zu:
Holzmenge
1.212 Sm³ Hackschnitzel
2,5
485 lfm Holz
Bei der Ermittlung der Kosten für Holzhackschnitzel wird, wie bereits erläutert, zwischen den zwei Hauptlieferanten Wald und Sägewerk unterschieden.
Bei Waldholz setzt sich der Preis aus mehreren Komponenten wie
Bereitstellung, Hacken, Containerhandling und Transport zusammen.
Holzhackschnitzel:
-
Mengenerfassung in SRM
Heizwert = 900 kWh/SRM
Holzpreis = 23,00 €/SRM
Preis pro kWh = 2,56 ct
Es ergibt sich somit folgendes Bild:
Verbrauch Holzhackschnitzelanlage
Verbrauch Erdgasanlage inklusive BHKW
1.090.450 kWh
936.336 kWh
66
5.15
Ermittlung der Investitionskosten
Für die Versorgungsvariante II, Holzhackschnitzelanlage mit Erdgas als Spitzenlastkessel sowie Einsatz eines Klein-BHKW werden
folgende Techniken erforderlich:
-
Heizraum für Zentrale
Nahwärmeleitung
Übergabestation
Pelletsfeuerung
Silo-Transporteinrichtung
Einbindung Holzfeuerung
Baukosten Silo
Kesselanlagen
Gasanschluss
MSR-Technik
Wärmespeicheranlage
Abgasanlage
BHKW-Anlage
Des Weiteren sind die Kosten für die notwendigen Sanierungsmaßnahmen im Hallenbad, Erneuerung der Lüftungsanlage und Regeltechnik, sowie die Erneuerung der Brauchwasserbereitung in der
Dreifachturnhalle zu berücksichtigen, da diese unabhängig von der
Versorgungsvariante getätigt werden müssen.
Die Gesamtinvestitionskosten belaufen sich auf ca. 1.750.000,00 €.
5.16
Darstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante II
Energiekosten
Holz: 1.090.450 kWh 0,0256 €/kWh
Erdgas: 936.336 kWh 0,0564 €/kWh
Hilfsenergie Strom:
ca. 25 MWh 0,1514 €/kWh
Stromkosten sonsst
abzüglich Ersparnis durch BHKW-Anlage
Gesamtenergiekosten
=
=
=
=
=
=
27.916,00 €/a
52.809,00 €/a
3.785,00
80.273,00
19.593,00
145.190,00
€/a
€/a
€/a
€/a
67
Betriebswirtschaftliche Kosten
Abschreibung der Investition (VDI 2067)
Nahwärmeleitungen, Gebäude für Heizzentrale
50 Jahre/Annuität 5,48 % von 525.000,00 € =
28.770,00 €
Abschreibung Restinvenstition
20 Jahre/Annuität 8,02 % von 1.225.000,00 € =
98.245,00 €
Instandsetzung der Investition
1,5 % von 1.750.000,00 €
=
26.250,00 €
Verwaltung, Versicherung, Steuern, Betrieb
(VDI 2067) 1,7 % von 1.750.000,00 €
=
29.750,00 €
328.205,00 €
Gesamtvollkosten Variante II
5.17
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der
Versorgungsvariante II
Die Gesamtkosten und Emissionen der Versorgungsvariante II,
zentrale Versorgung aller Gebäude mit Holzhackschnitzelanlage,
Erdgaskesselanlage und Klein-Blockheizkraftwerk sowie der notwendigen Sanierungsmaßnahmen sehen wie folgt aus:
Strom- und Gaskosten
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
CO2-Belastung
=
=
=
=
145.190,00
183.015,00
328.205,00
510
€/a
€/a
€/a
t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
57.589,00 €, die CO2-Belastung mindert sich um 399 t/a.
Die erforderliche Gesamtinvestition beläuft sich auf ca.
1.750.000,00 €. Die bauphysikalischen Sanierungsmaßnahmen und
Investitionen im Hallenbad sind hierin nicht enthalten.
68
6.
VERSORGUNGSVARIANTE III
Biogas - Zentrale Versorgung
Diese Versorgungsvariante berücksichtigt die zentrale Belieferung
des Hallenbades und der Dreifachturnhalle durch Wärme aus einer
Biogasanlage der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co. KG. Die
verbleibenden Gebäude, der Kindergarten, die Grundschule sowie
die Mehrzweckhalle, werden wie bisher dezentral versorgt und von
der Gemeinde Betrieben.
6.1
Allgemeine Anmerkungen
Die Energiegewinnung über die Vergärung von Biomasse zu Biogas und dessen Verbrennung zur Stromerzeugung in Kraft-WärmeKopplung wurde in Deutschland in den vergangenen Jahrzehnten
ausgebaut und hat sich zu einer eigenständigen Teilbranche innerhalb der stark wachsenden Bioenergieindustrie entwickelt. Biogas
lässt sich aus verschiedenen Ressourcen gewinnen: aus den organischen Bestandteilen von Mülldeponien (Deponiegas), aus kommunalem Abwasser (Klärgas), aus organischen Abfällen von Industrie,
Haushalten und Gewerbe sowie aus Reststoffen und Energiepflanzen aus der Landwirtschaft.
Deutsche Unternehmen sind führend im Bereich der Biogastechnologie. Dabei sind die langjährigen Erfahrungen in der Betriebsführung, der Prozessbiologie und der entsprechenden Labordienstleistungen Garant für einen erfolgreichen Anlagenbetrieb. Fachkräfte
decken die gesamte Wertschöpfungskette ab und unterstützen alle
Projektphasen: von der Planung über die Finanzierung bis hin zum
Betrieb und zur Wartung von Biogasanlagen. Ausgereifte Produkte
stehen auch im Bereich der Blockheizkraftwerke, der Speicher- und
Tankanlagen sowie der Biogas-Analysetechnik zur Verfügung.
Technologien und Anwendungen
Biogas entsteht bei der Vergärung organischer Substanzen unter
Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff. An diesem Prozess sind verschiedene anaerobe Bakterien beteiligt, deren Zusammensetzung
von den organischen Ausgangsstoffen und den spezifischen Prozessbedingungen (Temperatur und pH-Wert) abhängt.
69
Landwirtschaftliche Biogasanlagen setzen als Basismaterial in der
Regel Gülle ein. Zur Erhöhung des Gasertrags kommen nachwachsende Rohstoffe (z.B. Mais, Getreideganzpflanzen und viele andere
Energiepflanzen wie Sonnenblumen, Sudangras, Ölrettich, Zuckerhirse etc.) zum Einsatz.
Gewerbliche Anlagen verarbeiten darüber hinaus auch Abwässer
(Kläranlagen) sowie Abfälle aus der Nahrungsmittelproduktion,
Speisereste, Fettabscheider und Schlachtabfälle. Biogas besteht zu
55 bis 60 % aus Methan als energetisch nutzbaren Bestandteil, darüber hinaus Kohlenstoffoxid sowie geringe Anteile von Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasserstoff. Neben dem Biogas
entsteht als Gärrückstand ein Gemisch aus Wasser, mineralischen
Bestandteilen und nicht abgebauter organischer Substanz. Dieser
Gärrest kann als hochwertiger Dünger landwirtschaftlich verwertet
werden und damit den Nährstoffkreislauf beim Energiepflanzenanbau schließen oder aber als Nebenprodukt zur Erhöhung der Wertschöpfung veräußert werden. Da die Produktivität von Biogasanlagen entscheidend von den mikrobiologischen Prozessen bei der
Vergärung abhängt, ist neben dem verfahrenstechnischen auch
biotechnologisches Wissen für eine Optimierung der Prozessführung erforderlich. Deutsche Unternehmen sind hier weltweit führend und leisten in der Entwicklung und Gestaltung solcher Anlagen Pionierarbeit.
Nutzungsmöglichkeiten
Biogas wird gegenwärtig hauptsächlich stationär in Blockheizkraftwerken (BHKW) mit sehr hohen Wirkungsgraden zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet. Der produzierte Strom
kann ins öffentliche Netz eingespeist oder zur autarken Energieversorgung von Industrie- und Gewerbegebieten oder netzfernen ländlichen Siedlungen genutzt werden.
Die Abwärme kann durch nachgeschaltete Aggregate zur zusätzlichen Stromerzeugung, auch zum Heizen, zum Trocknen oder für
den Betrieb von Kältemaschinen verwendet werden. Wenn am Anlagenstandort keine entsprechende Wärmesenke vorhanden ist,
kann die Einspeisung von Biogas in vorhandene Erdgasnetze eine
sehr attraktive Option darstellen. Mit dieser Entkopplung von Produktion und Verwendung ergeben sich grundsätzlich neue Möglichkeiten für effiziente Stromproduktion in Kraft-WärmeKopplung auch für den Einsatz von Biogas als Biokraftstoff.
70
6.2
Angebot der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co. KG
Die von der Biogasanlage produzierte thermische Energie soll zur
Beheizung des gemeindeeigenen Hallenbades sowie anderer Liegenschaften der Gemeinde Drochtersen genutzt werden. Hier bietet
sich zunächst die Dreifachturnhalle an.
Der Betreiber stellt dem Abnehmer die gesamte nach Abzug des
Eigenbedarfs produzierte thermische Energie aus dem Kühlwasserkreislauf und dem Abgaswärmetauschersystem der Biogasanlage
am Standort Alter Hof 4 in 21706 Drochtersen zur Beheizung von
kommunalen Liegenschaften zur Verfügung. Die thermische Energie wird in Form von ca. 80 °C warmen Wassers bereit gestellt.
Messstelle für die Übergabe der Wärme sind die Warmwasserabgänge im BHKW-Gebäude am Standort der Biogasanlage.
Der Abnehmer verpflichtet sich, die gesamte vom Hallenbad sowie
von der Dreifachturnhalle benötigte thermische Energie vorrangig
vom Lieferanten zu beziehen. Der Abnehmer darf thermische Energie nur zu den Zeiten von Dritten beziehen, in denen der Lieferant
die benötigten Mengen nicht liefern kann.
Sämtliche Installationen, die zur Anbindung der Biogasanlage an
die Heizzentrale notwendig sind, werden vom Betreiber koordiniert
und auf Kosten des Betreibers durchgeführt. Dazu zählen insbesondere die Verlegung von Rohrleitungen zum Transport warmen
Wassers, die Installation von Wärmetauschern, Pumpen und Wärmemengenzähler sowie die Steuerung des gesamten Wärmetransportes. Dem Abnehmer ist bekannt, dass die Biogasanlage aufgrund
von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten nicht permanent Wärme zur Verfügung stellen kann. Der Abnehmer sorgt sich daher gegebenenfalls um die Installation eines redundanten Systems.
Die Messung der gelieferten Mengen thermischer Energie erfolgt
über Wärmezähler, die die Vor- und Rücklauftemperatur sowie die
Wassermenge elektronisch erfassen und dokumentieren.
Die Kosten für den Betrieb, die Wartung und Instandhaltung des
Wärmenetzes trägt der Betreiber.
Für die Lieferung der thermischen Energie schuldet der Abnehmer
dem Lieferanten eine Vergütung. Die Höhe der Vergütung orientiert sich an dem für die Abnahmemenge der Gemeinde im jeweiligen Abrechnungsjahr geltenden Tarif des Energieversorgers EWE
AG (im Folgenden: Referenztarif). Zum Zeitpunkt des Vertragsabschlusses gilt der Sondertarif S II. Der Abnehmer verpflichtet sich,
die im jeweiligen Kalenderjahr vom Betreiber bezogene thermische
Energie zu einem Preis in Höhe von jeweils netto 25.000,00 € unter
dem Referenztarif zu erwerben.
71
6.3
Auswertung der Versorgungsvariante III
Laut der vorliegenden Vereinbarung zur Lieferung von Wärme aus
einer Biogasanlage der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co. KG
wird eine thermische Leistung von ca. 500 kW zur Verfügung gestellt. Diese Leistung ist für die Dreifachturnhalle und das Hallenbad derzeit nicht ausreichend. Es wird eine Leistung von ca. 950
kW benötigt. Selbst nach den bauphysikalischen Sanierungsarbeiten liegt der Leistungsbedarf bei 750 bis 800 kW.
Es wird thermische Energie in Form von ca. 80 °C warmem Wasser
bereit gestellt. Die Anlagensysteme der Gebäude wurden auf eine
Vorlauftemperatur von 90 °C ausgelegt. Hier wären nochmals Gespräche zu führen.
In der vorgelegten Vereinbarung wird darauf hingewiesen, dass die
Biogasanlage aufgrund von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten
nicht permanent Wärme zur Verfügung stellen kann. Die Gemeinde
Drochtersen muss daher die Installation eines redundanten Systems
vornehmen.
Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung müssen daher die Kosten
aus der Versorgungsvariante I übernommen werden. Dies betrifft
die redundanten Maßnahmen und die dargestellten Sanierungsmaßnahmen. Die vorgeschlagenen dezentralen Klein-BHKW-Anlagen
sollten ebenfalls installiert werden, da eine hohe Wirtschaftlichkeit
gegeben ist.
Die Versorgung der verbleibenden Objekte Kindergarten, Mehrzweckhalle und Grundschule bleibt erhalten. Diese werden von der
Gemeinde betrieben. Ebenso sind die Sanierungsmaßnahmen
durchzuführen und zu bewerten.
6.4
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der
Versorgungsvariante III
Die Gesamtkosten und Emissionen der Versorgungsvariante III,
zentrale Versorgung der Gebäude Hallenbad und Dreifachturnhalle
durch die Biogasanlage der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co.
KG sowie dezentrale Versorgung der Grundschule, des Kindergartens und der Mehrzweckhalle durch die Gemeinde inklusive der
notwendigen Sanierungsmaßnahmen, stellt sich wie folgt dar:
72
Strom- und Gaskosten
Gutschrift durch den Betreiber der
Biogasanlage
Summe
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
CO2-Belastung
=
170.502,00 €/a
=
=
=
=
=
29.750,00
140.752,00
60.251,00
201.003,00
476
€/a
€/a
€/a
€/a
t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
62.027,00 €, die CO2-Belastung mindert sich um 433 t/a.
Die erforderliche Gesamtinvestition beläuft sich auf ca. 537.000,00
€. Die bauphysikalischen Sanierungsmaßnahmen und Investitionen
im Hallenbad sind hierin nicht enthalten.
73
7.
WÄRMELIEFERUNGSANGEBOT DER EWE FÜR DIE
DREIFACHTURNHALLE
Die EWE hat ein Angebot für die Belieferung von Wärme unterbreitet. Nach dem derzeitigen Stand ist das Angebot wirtschaftlich
nicht weiter zu betrachten, da die Grundpreiskosten über den betriebswirtschaftlichen Kosten bei Eigenbetrieb liegen. Die Arbeitspreiskosten sind gleich.
74
8.
EINSATZ VON GEOTHERMIE
8.1
Allgemeine Anmerkungen
Erdwärme ist rund um die Uhr und unabhängig von Jahreszeiten,
Wetter oder Klimabedingungen verfügbar. Weltweit wird bereits in
vielen Ländern Erdwärme zur Stromerzeugung eingesetzt oder in
Wärmenetzen direkt genutzt.
Besonders in Regionen mit geologisch günstigen Voraussetzungen
(z.B. Regionen mit vulkanischer Aktivität, Temperatur > 200 °C)
bildet Erdwärme eine solide Basis für umweltfreundliche und kostengünstige Energiegewinnung. Die in der Erdkruste verfügbare
Erdwärme stammt hauptsächlich aus radioaktiven Zerfallsprozessen, der Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung. Darüber hinaus
speichern die obersten Schichten Wärme teilweise auch aus der
Sonneneinstrahlung.
In Ländern wie Deutschland, Italien, Indonesien, Mexiko, USA ist
die Nutzung von Erdwärme bereits seit vielen Jahren Teil des
Energiekonzeptes. In Deutschland liegt bei der technischen Entwicklung neben der effizienten Nutzung von Hochtemperaturvorkommen auch ein Schwerpunkt auf Technologien zur Nutzung von
Niedertemperaturvorkommen im Bereich von ca. 120 bis 200 °C.
Technologien und Anwendungen
Je nach Bohrtiefe unterscheidet man zwischen Tiefengeothermie
und oberflächennaher Geothermie.
Tiefengeothermie:
Mit Hilfe der Tiefengeothermie kann sowohl Strom in Kraftwerken
erzeugt als auch Wärme in größeren Wärmenetzen für die Industrieproduktion oder Beheizung von Gebäuden genutzt werden. In
der Tiefengeothermie unterscheidet man zwischen hydrothermaler
Geothermie, HDR-Systemen und tiefen Erdwärmesonden. Für die
hydrothermale Geothermie werden Heißwasser führende Schichten
in großen Tiefen direkt genutzt. Hydrothermale Geothermie ist je
nach Temperatur für die Wärme- oder Stromerzeugung einsetzbar.
75
Beim sogenannten HDR-Verfahren (Hot-Dry-Rock) wird Erwärme
in tiefen Gesteinsschichten (ca. 3.000 bis 7.000 m) genutzt, in denen keine oder nicht ausreichend natürliche Wasservorkommen angetroffen werden. Hierfür wird mit Hilfe von Tiefbohrungen Wasser durch ein kontrolliert geschaffenes System von Rissen und
Klüften zirkuliert. Das heiße Wasser wird über eine
Entnahmebohrung an die Oberfläche gefördert und treibt als Dampf
eine Turbine zur Stromerzeugung an oder wird in das Wärmenetz
eingespeist. Um auch niedrigere Temperaturniveaus nutzen zu können, bieten deutsche Unternehmen verschiedene Lösungen an. Der
Kalina-Cycle und der Organic-Rankine-Cycle (ORC) sind zur Nutzung niedriger Temperaturniveaus von 120 bis 200 °C in der
Stromerzeugung gut geeignet. Die nachgeschaltete Nutzung solcher
Anlagen kann die Erträge von Hochenthalpie-Lagerstätten deutlich
erhöhen.
Oberflächennahe Geothermie:
Die oberflächennahe Geothermie eignet sich optimal sowohl zum
Kühlen als auch zum Heizen von Gebäuden. Hier wird Energie genutzt, die aus den obersten Erdschichten bis max. 400 m Tiefe gewonnen wird. Verschiedene Systeme wie Erdwärmekollektoren,
Erdwärmesonden, Energiepfähle oder andere erdberührte Betonbauteile ermöglichen die Nutzung der in den ersten 100 bis 150 m
der Erdoberfläche herrschenden Durchschnittstemperaturen von 7
bis 12 °C. Im Heizfall erhöhen Wärmepumpen dieses niedrige
Temperaturniveau auf die im Gebäude benötigten Temperaturen.
Dabei wird dem Boden in einem Kreislaufprozess Wärme entzogen. Die im Untergrund vorhandenen konstanten Temperaturen
können aber auch unter Umgehung der Wärmepumpe eingesetzt
werden, um das Gebäude direkt zu kühlen. Reicht die Kühlleistung
des Untergrundes nicht aus, kann ein Betrieb der Wärmepumpe in
umgekehrter Richtung die fehlende Kühlleistung bereitstellen.
8.2
Einsatz von Geothermie für die untersuchten Einrichtungen
der Gemeinde
Der Einsatz für die Geothermie-Technologie ist nur bei Neubauten
und Generalsanierungen sinnvoll. Für die untersuchten Gebäude
der Gemeinde Drochtersen, Hallenbad, Mehrzweckhalle, Dreifachturnhalle, Grundschule und Kindergarten, ergibt sich keine wirtschaftliche Einsatzmöglichkeit. Mit der Geothermie-Technologie
können nur relativ geringe Vorlauftemperaturen erreicht werden.
Diese sind für die untersuchten Objekte nicht ausreichend. Die ursprüngliche Auslagerung erfolgt mit der Temperaturspreizung
90/70 °C. Hierfür sind alle anderen Systeme wie Rohrführung,
Heizkörper und Lüftungsanlagen ausgelegt.
76
Neben der bauphysikalischen Optimierung müssten somit alle beschriebenen Anlagenteile erneuert werden, so dass keine Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Diese Energieversorgung wird daher
nicht weiterverfolgt.
77
9.
THERMISCHE SOLARANLAGEN
9.1
Allgemeine Anmerkungen
Im Rahmen dieser Betrachtung wird auch die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage für die Brauchwasserbereitung der Sporthallen dargestellt.
Um die Leistungsfähigkeit von Solarsystemen ermitteln zu können,
ist die Kenntnis der auf diese Flächen auftretenden Strahlungsenergie erforderlich. In nachfolgender Tabelle sind die Jahresmittelwerte der Bestrahlung auf eine horizontale Fläche in kWh/m2/a für einige Orte dargestellt.
Berlin
Braunschweig
Norderney
Hamburg
Trier
Würzburg
1.000
940
1.070
929
1.013
1.090
Die Tagesstrahlung errechnet sich aus dem jahreszeitlichen Verlauf
der Sonnenstrahlung und deren Zusammensetzung aus dem direkten und diffusen Strahlungsanteil. Während einer Schönwetterperiode kann ein Maximum zwischen 0,8 und 1 kW/m2 Sonneneinstrahlung erfasst werden, wobei bei bedecktem Himmel wesentlich
niedrigere Werte zwischen 0,05 bis 0,25 kW/m2 auftreten.
Die tatsächliche Strahlung, die auf eine Empfängerfläche fällt,
hängt von der geographischen Lage, der Jahres-/Tageszeit, dem jeweiligen Einfallwinkel und der Wetterlage ab.
Bei der Wärmeerzeugung durch Sonneneinstrahlung wird zumeist
mit Hilfe dunkler Platten oder schwarzer Rohre und ähnlichem
Wasser erwärmt. Bei der Nutzbarmachung der Sonnenstrahlung in
Heizungs- oder Wassererwärmungsanlagen ist eine entsprechend
große und geeignete Oberfläche als Empfängerfläche zur Aufnahme der Sonnenenergie erforderlich. Hierbei ist zu beachten, dass
die eingestrahlte Energiedichte sehr gering ist, nicht in gleicher
Höhe und nicht kontinuierlich zur Verfügung steht.
Da die Wärmeeinstrahlung der Sonne nur am Tage auftritt und in
unseren Breiten außerdem noch länger anhaltende Schlechtwetterperioden auftreten, sind entsprechende Wärmespeicher zur Aufnahme und kontinuierlichen Abgabe der Wärme an die Verbraucher
erforderlich.
78
Die Strahlungswerte innerhalb Deutschlands schwanken um ca.
15 %. Der nachfolgenden Tabelle ist der jahreszeitliche Verlauf der
Globalstrahlung zu entnehmen.
Solarenergieaufkommen / Wärmebedarf
Solarstrahlung
31,30
49,90
84,00
118,20
158,40
159,60
142,30
136,40
100,50
56,70
29,70
22,90
Jan
Feb
Mär
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Summe
1.089,90
%
2,87
4,58
7,71
10,85
14,53
14,64
13,06
12,51
9,22
5,20
2,73
2,10
Gradtagzahl
549,00
356,00
444,00
263,00
130,00
88,00
29,00
138,00
165,00
456,00
585,00
100,00
%
17,14
11,11
13,86
8,21
4,06
2,75
0,91
4,31
5,15
14,24
18,26
3.203,00
100,00
20,00
18,00
Gradtagzahl in %
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
Solarstrahlung in %
2,00
Jan
Feb
Mär
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Quelle : Deutscher Wetterdienst
Der Jahresnutzungsgrad von Solaranlagen, alle Verluste sind bereits abgezogen, liegt bei 40 %. Nicht zu verwechseln mit dem
Momentanwirkungsgrad, der kurzfristig unter idealen Bedingungen
80 % und mehr betragen kann. Erfolgt in den Sommermonaten keine oder eingeschränkte Nutzung (Ferien, Urlaub) sinkt der Jahresnutzungsgrad unter 25 % ab.
79
Aktive Systeme zur thermischen Nutzung der Sonnenenergie bestehen aus Kollektor, Wärmespeicher, Regeleinrichtung und Pumpen. An Kollektoren sind verschiedene Typen auf dem Markt verfügbar, die sich hinsichtlich der Investitionskosten, Nutzungsgrade
und Anwendungsbereiche unterscheiden.
Preis
Solargewinn
[€/m2]
[kWh/m2 /a]
____________________________________________________
Kollektoren
(m. Abdeckung / 40°C)
- Flachplatte
- Vakuumröhren
100 - 250
350 - 450
250 - 350
500
Absorber
(o. Abdeckung / 25°C)
< 50
250 - 350
Die hohen Investitionen haben zur Folge, dass aus wirtschaftlichen
Erwägungen die Nutzung der Solarenergie für Heizzwecke und
Brauchwassererwärmung derzeit nicht sinnvoll ist, zumal zusätzlich für den Winter eine konventionelle Heizungsanlage vorgehalten werden muss.
9.2
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Nachfolgend wird das Simulationsergebnis einer Anlagenkonzeption zur Brauchwasserbereitung für die Sporthallen dargestellt:
Personenanzahl
Warmwasserverbrauch
:
:
25 Personen
50 Liter/Person und
Duschennutzung
Projektdaten:
Standort
:
Wetterdatensatz
:
Jahressumme Globalstrahlung :
Hamburg
Hamburg
1.136,55 kWh/m²
80
Kollektorkreis:
Typ
Anzahl
Gesamtbruttofläche
Gesamtbezugsfläche
Aufstellwinkel
Azimut
:
:
:
:
:
:
Vakuumkollektor
29
42,69 m²
31,02 m²
40°
0°
Ergebnisse der Jahressiumulation:
Einstrahlung Kollektorfläche
:
abgegebene Energie Kollektoren
:
abgegebene Energie Kollektorkreis
:
Energielieferung Trinkwarmwassererwärmung
Energie Solarsystem an Warmwasser
zugeführte Energie Zusatzhheizung
:
:
:
40,07
1.291,89
18,34
591,41
16,37
527,87
17,86
15,88
4,09
MWh
kWh/m²
MWh
kWh/m²
MWh
kWh/m²
MWh
MWh
MWh
Deckungsanteil Warmwasser: 79,5 %
Systemnutzungsgrad: 39,6 %
%
Solare Deckung
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Jan.
Feb.
Mrz
Apr
Mai
Jun
Jul
Deckung WW 80 %
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
81
Es ergibt sich somit folgende Situation:
Solargewinn
=
=
Gesamtinvestition
= ca.
15.888
460,75
40.000,00
kWh/a
€/a
€
Die Installation einer thermischen Solaranlage führt somit zu keinem wirtschaftlichen Ergebnis.
82
10.
FOTOVOLTAIKANLAGE
10.1
Allgemeine Anmerkungen
Hier wird Sonnenlicht durch einen physikalischen Effekt, dem sogenannten Foto-Effekt, in Elektrizität umgewandelt. Man spricht
deshalb auch von ”fotovoltaischer Umwandlung”. Dies geschieht in
Foto- bzw. Solarzellen.
Die Investitionskosten für Fotozellen bei ca. 7,00 bis 9,00 € pro
Watt installierter Spitzenleistung. Je nach betriebswirtschaftlichem
Ansatz kommt man mit diesem Wert auf Stromgestehungskosten,
die zwischen 0,60 € und 0,70 € pro erzeugter Kilowattstunde liegen.
Nachfolgend eine Prinzipskizze einer Fotovoltaikanlage im Netzparallelbetrieb:
83
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen netzgekoppelten Anlagen und netzautarken Anlagen.
Netzgekoppelte Anlagen:
Auf eine in gemäßigten Zonen etwa 35° geneigte und nach Süden
ausgerichtete Fläche trifft eine jährliche Sonnenstrahlung von 990
bis 1.200 kWh/m²a. Kristalline Module mit Wirkungsgraden von
10 bis 12 % liefern also 90 bis 145 kWh/m²a oder 900 bis
1.200 kWh installierter Spitzenleistung pro Jahr. Abweichungen
von der idealen Positionierung der Module reduzieren die Jahresenergieausbeute auf etwa 600 bis 950 kWh, d.h. eine gute
Fotovoltaikanlage läuft jährlich mit 600 bis 950 Volllaststunden.
Netzautarke Anlagen:
Die Jahresenergieausbeute ist bei netzautarken Anlagen mit Zwischenspeicherung geringer als bei netzgekoppelten Anlagen, denn
der Laderegler und die Batteriestation kommen als zusätzliche
verlustbehaftete Anlagenkomponenten dazu,
in den Batterien treten Speicherverluste durch Selbstentladung
auf,
die Speicheranlagen sind nicht wartungsfrei,
u.U. muss die Fotovoltaik-Generatorleistung weggeregelt werden, wenn die Batterien vollgeladen sind.
Dadurch erreicht man je nach Anwendung in Mitteleuropa eine
Jahresenergieausbeute zwischen 300 und 650 kWh pro kWp.
Das Gesetz für den Vorrang erneuerbarer Energien (ErneuerbareEnergien-Gesetz EEG) regelt die Abnahme und die Vergütung von
Strom aus erneuerbaren Energiequellen.
10.2
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für eine Fotovoltaikanlage mit
20 kW stellt sich wie folgt dar:
84
Objekt: Hallenbad
Anlagenleistung
Investition
:
:
20 kWp
78.500,00 €
Einspeisevergütung 70 %
Vergütung Eigenverbrauch 30 %
Strompreis Einkauf
Garantierte Vergütungszeit nach EEG
0,3931
0,1981
0,15
20
€/kWh
€/kWh
€/kWh
Jahre
Ertrag je kWp/a
Ertrag je Anlage
davon 70 % Einspeisung
davon 30 % Eigenverbrauch
Erlös der Anlage
Erlös durch verringerten Stromeinkauf
Erlös gesamt
950
19.000
13.300
5.700
6.357,40
855,00
7.212,40
kWh
kWh/a
kWh/a
kWh/a
€/a
€/a
€/a
CO2-Ersparnis je kWp
CO2-Ersparnis
CO2-Ersparnis über Förderzeitraum
Kapitalkosten gemäß VDI 2067
Zinssatz
Laufzeit
hieraus resultierende Annuität
zzgl. 0,5 % für Indstandhaltung
Kapitalansatz 7,86 von 78.500,00 €
zzgl. Versicherung und Wartung
29,75 €/kW 20 kW
Gesamtkapitalkosten
Über-/Unterdeckung
im Vergütungszeitraum von 20 Jahren
0,9 kg/kWh
17,1 t
342,0 t
4 %
20 Jahre
7,36 %
6.170,10 €/a
595,00 €/a
6.765,10 €/a
447,30 €/a
8.946,00 €
Bei der Investition wurden keine Mehrkosten aufgrund der Dachkonstruktion oder auch Beschaffung sowie erhöhter Mehraufwand
aufgrund einer eventuellen Ständerkonstruktion für die
Fotovoltaikanlage berücksichtigt.
85
11.
CONTRACTINGMÖGLICHKEITEN
Zur Finanzierung einer Wärmeerzeugungsanlage stehen heute diverse Optionen wie z.B. das Performance- oder Einsparcontracting
der konventionellen Ingenieurprojektierung gegenüber.
In der heutigen Praxis haben
Contractingformen entwickelt:
sich
zwei
wesentliche
a) Einspar-Contracting
Hier wird vereinbart, dass der Contractor die gesamte Energiedienstleistung (Investition, Wartung, Instandhaltung ausschließlich über die erwirtschaftete jährliche Energieersparnis
leistet.
b) Anlagencontracting
Der Contractor übernimmt Finanzierung und Versorgung auf
eigenes Risiko zu einem fest vereinbarten Wärmepreis. Zum
Wirtschaftlichkeitsvergleich werden vor einer Angebotsanfrage
projektbezogene Kalkulationen über den jeweiligen Status quo
(Finanzierung, Wartung, Instandhaltung bei Eigenbetrieb) benötigt.
Der Contractor soll als Versorgungspartner der Gemeinde Drochtersen die Erstellung, Wartung und Instandhaltung abnehmen. Die
Anlagen werden vom Contracting-Partner während der Vertragslaufzeit betrieben und gewartet.
Der Vertragspartner garantiert eine gesicherte Energieversorgung
zu fixierten Preisen und Leistungsumfängen. Er muss die Versorgung auch bei Störung in den Anlagen oder bei Streitigkeiten sicherstellen.
Gemeinhin gelten als Vorteile im Contracting:
Das Know-how des Vertragspartners ermöglicht eine schnelle
Umsetzung kleinerer und größerer Einsparpotenziale. Normalerweise tritt auch eine Entlastung der Umweltemission ein.
Dies ergibt sich bereits aus der Energieeinsparung.
86
Der Kapitalbedarf der Gemeinde wird entlastet, da sich alle Investitionen auf der Kostenseite des Contractors niederschlagen.
Bei Beendigung des Vertrages werden die beiden Vertragspartner gegebenenfalls eine Übernahme des Anlagenparks oder
unbeweglicher Teile verhandeln.
Der Normalfall beim Contracting sind lange Vertragslaufzeiten von
10 bis 15 Jahren. Das entspricht in den meisten Fällen nicht der Interessenlage der Gemeinde.
Der Zeitaufwand für einen Vertragsabschluss für eine Versorgung
über das Contracting ist nicht zu unterschätzen. Die aufgeführten
Zeiträume sind Schätzungen und gelten nicht für Notfallversorgungen. Immerhin sind sie eine Richtlinie für betriebsinterne Kalkulationen. Vorausgesetzt wird im Zeitrahmen eine qualifizierte Ausschreibung:
Festlegung von Zielen und Vorgehensweisen, Konzeptentwicklung und -fixierung: 6 bis 12 Monate;
Betreiberausschreibung, Angebotsvergleich und Vorauswahl
beim Unternehmen: weitere 6 bis 12 Monate; anschließend
Vertragsverhandlungen von 2 bis 6 Monaten.
Damit ist unter 1,5 Jahren an eine Umsetzungsphase nicht zu denken. Dieser Zeitraum lässt sich durch eine sogenannte „Partnerschaftliche Projektentwicklung“ verkürzen.
Preisregelung bei Contractingverträgen
Die Gemeinde vergütet dem Contractor die bereitgestellte und gelieferte Wärme.
Die Kosten für die Planung, Errichtung und den Betrieb der gesamten Anlage sind im Grundpreis enthalten. Der Grundpreis beinhaltet
die Investition der Anlage und ist über die Laufzeit des Vertrages
konstant. Zusätzlich wird ein Festpreis vereinbart, der die Kosten
für die Betriebsführung beinhaltet.
Der Festpreis ändert sich in der Regel gemäß der Formel
LP
=
LPO
(0,30 I/IO + 0,7
L/LO)
LP
LPO
L
LO
I
=
=
=
=
=
IO
=
aktueller Festpreis
Basisjahresfestpreis
jeweils aktueller Lohn in DM/Monat
Lohnbasis
aktueller Index der Erzeugerpreise gewerblicher
Produkte
Basisindex der Erzeugerpreise gewerblicher Produkte
87
Der jeweilige Wärmearbeitspreis für die bezogene Wärmemenge ist
innerhalb der Laufzeit des Vertrages variabel und ändert sich beispielsweise gemäß folgender Formel
AP
=
APO
(0,2 + 0,7
GP/GPO + 0,1 L/LO)
Sollte die Gemeinde Drochtersen die Errichtung und den Betrieb
der gesamten Heizzentrale in Eigenregie tätigen, resultieren daraus
gemäß den vorangegangenen Berechnungen Jahreskosten in Höhe
von X €. Diese Jahreskosten beinhalten die Jahresbrennstoffkosten,
die Betriebs- und Instandhaltungskosten sowie die kapitalgebundenen Kosten. Dividiert durch die Jahresbrennstoffmenge ergibt sich
somit ein mittlerer Wärmepreis in Höhe von X ct/kWh.
Zur Festlegung des Wärmepreises bei Contracting sollte eine Ausschreibung erfolgen. Dabei können durch die verschiedenen Vorgaben an den Brennstoff und die Anlagenbauart erfolgen.
Bei einer Ausschreibung für die Wärmelieferung ist der Wärmepreis der Anhaltswert um zu entscheiden, ob eine Fremdfinanzierung für die Gemeinde finanzielle Vorteile mit sich bringt oder ob
die Realisierung mit eigenen Mitteln erfolgen soll.
88
12.
FÖRDERMÖGLICHKEITEN
12.1
Allgemeine Anmerkungen
Die Förderprogramme und die Fördersätze werden ständig nach
den technischen Anforderungen und Umweltstandards überprüft.
Anpassungen an die Marktentwicklung werden zum Jahresende, bei
dringendem Novellierungsbedarf auch zu anderen Zeitpunkten,
umgesetzt.
Insbesondere in den zurückliegenden zwei Jahren erfolgte eine sehr
rege Änderung der Förderungen. Die nachfolgenden Hinweise sind
daher auch nur als Momentanaufnahme zu betrachten, welche bei
tatsächlicher Umsetzung von Maßnahmen nochmals geprüft werden müssen.
12.2
Förderung durch den Bund
Über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)
sind förderfähig: Die Errichtung und Erweiterung von
(a) Solarkollektoranlagen bis einschließlich 40 m² Bruttokollektorfläche mit Ausnahme von Anlagen zur ausschließlichen
Warmwasserbereitung,
(b) automatisch beschickten Anlagen zur Verbrennung von fester
Biomasse für die thermische Nutzung bis einschließlich 100
kW Nennwärmeleistung,
(c) effizienten Wärmepumpen,
(d) besonders innovativen Technologien zur Wärme- und Kälteerzeugung aus erneuerbaren Energien nach Maßgabe dieser
Richtlinien:
große Solarkollektoranlagen von 20 bis einschließlich 40 m²
Bruttokollektorfläche,
Sekundärmaßnahmen zur Emissionsminderung und Effizienzsteigerung bei Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse
bis einschließlich 100 kW Nennwärmeleistung.
89
Zu a) - Thermische Solaranlagen:
Beschreibung:
Gefördert werden nur Anlagen, die bereits über ein Heizungssystem
verfügen (Gebäudebestand) mit Ausnahme von Anlagen zur Bereitstellung von Prozesswärme, die auch im Neubau förderfähig sind.
1. Basisförderung
Gefördert wird die Erstinstallation von thermischen Solaranlagen
zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung bis max. 40
m² Bruttokollektorfläche sowie zur solaren Kälteerzeugung oder
zur Bereitstellung von Prozesswärme.
Der Zuschuss beträgt 90,00 €/m² installierter Bruttokollektorfläche.
Die Mindestkollektorfläche muss bei Flachkollektoren 9 m² und bei
Vakuumröhrenkollektoren 7 m² betragen. Zusätzlich muss ein Pufferspeicher für die Heizung von 40 Litern je m² bei Flach- und 50
Liter je m² bei Vakuumröhrenkollektoren vorhanden sein.
Die Erweiterung bereits in Betrieb genommener Anlagen wird mit
45,00 €/ je zusätzlich installiertem und angefangenem m² Bruttokollektorfläche bezuschusst. Max. werden 40 m² gefördert.
2. Bonusförderung
Zusätzlich zur Basisförderung können ein oder mehrere Boni in
Anspruch genommen werden.
-
Kesseltauschbonus
Bei Erstinstallation einer thermischen Solaranlage und gleichzeitiger Umstellung von einem Nicht-Brennwertkessel auf einen Brennwertkessel nach EnEV (Öl oder Gas), erhöht sich die
Förderung um 400,00 €. Förderungsvoraussetzung ist, dass ein
hydraulischer Abgleich vorgenommen wurde. Die Förderung
ist bis zum 31.12.2010 befristet.
-
Regenerativer Kombinationsbonus
Wird zusätzlich eine Biomasseanlage oder eine Wärmepumpe
eingesetzt, erhöht sich die Förderung um 500,00 €. Die Anforderungen der Richtlinie an die Wärmepumpe und an die Biomasseanlage gemäß Marktanreizprogramm müssen eingehalten
werden. Als weitere Voraussetzung müssen Umwälzpumpen
ab dem 01.01.2011 die Effizienz-Anforderungen (entsprechend
der Effizienzklasse A) erfüllen.
90
-
Effizienzbonus
Für Nichtwohngebäude wird kein Effizienzbonus gewährt. Die
Höhe der Förderung beträgt das 1,5-fache der Basisförderung.
-
Solarpumpenbonus
Der Einsatz effizienter Solarkollektorpumpen wird mit 50,00 €
je Pumpe, unabhängig von der Anzahl der Pumpen pro Anlage,
gefördert. Als besonders effiziente Solarkollektorpumpen gelten Pumpen in permanent erregter EC-Motorbauweise.
Zu b) - Pelletheizungen:
Beschreibung:
1. Basisförderung
Gefördert werden automatisch beschickte Anlagen mit Leistungsund Feuerungsregelung sowie automatischer Zündung zur Verfeuerung fester Biomasse zur Wärmeerzeugung mit einer installierten
Nennwärmeleistung von 5 bis 100 kW (auch Kombinationskessel)
im Gebäudebestand. Der Wirkungsgrad des Kessels muss bei 89 %
liegen.
Der Zuschuss beträgt 35,00 €/m² je kW errichtete installierte
Nennwärmeleistung. Der Zuschuss beträgt mindestens bei:
-
Pelletöfen mit Wassertasche: 1.000,00 €
Pelletkesseln: 2.000,00 €
Pelletkesseln mit neuem Pufferspeicher von mind. 30 l pro
kW: 2.500,00 €
Ab dem 01.01.2011 werden nur noch Anlagen gefördert, deren
Umwälzpumpen die Effizienz-Anforderungen der Effizienzklasse
A erfüllen.
91
2. Bonusförderung
Zusätzlich zur Basisförderung können ein oder mehrere Boni in
Anspruch genommen werden.
-
Regenerativer Kombinationsbonus
Wird zusätzlich eine Solarkollektoranlage eingesetzt, erhöht
sich die Förderung um 500,00 €. Für beide Maßnahmen ist ein
separater Antrag zu stellen. Die Anforderungen der Richtlinie
zum Marktanreizprogramm müssen eingehalten werden. Dieser
Bonus ist nicht mit dem Effizienzbonus kombinierbar.
-
Effizienzbonus
Für Nichtwohngebäude wird kein Effizienzbonus gewährt. Die
Höhe der Förderung beträgt das 1,5-fache der Basisförderung.
3. Innovationsförderung
Die Errichtung oder Nachrüstung von Anlagenteilen zur Emissionsminderung oder Effizienzsteigerung an automatisch beschickten
Anlagen bis 100 kW wird bezuschusst. Gefördert werden folgende
Anlagen:
-
-
Anlagen oder Einrichtungen, bei denen bestimmungsgemäß eine Nutzung der bei der Abgaskondensation anfallenden Wärme
erfolgt (Brennwertnutzung). Förderfähig sind entweder sekundäre Bauteile, die im Abgasweg zur Steigerung des Wärmeertrages durch Abgaskondensation eingebaut werden oder Feuerungsanlagen, bei denen ein kondensierender Abgaswärmetauscher oder -wäscher bereits integriert ist.
Anlagen zur sekundären Abscheidung der im Abgas enthaltenen Parikel. Förderfähig sind elektronische Abscheider, filternde Abscheider (z.B. Gewerbefilter, keramische Filter) sowie Abscheider als Abgaswäscher, ohne Nutzungsmöglichkeit
des durch Abgaskondensation erzielbaren Wärmeetrages.
Die förderfähigen Abscheider müssen die Staubemissionen um
mind. 50 % mindern.
Die Förderung beträgt pauschal 500,00 €.
92
Zu b) - Holzhackschnitzelheizung:
Beschreibung:
1. Basisförderung
Gefördert werden automatisch beschickte Anlagen mit Leistungsund Feuerungsregelung sowie automatischer Zündung zur Verfeuerung von Holzhackschnitzeln zur Wärmeerzeugung mit einer installierten Nennwärmeleistung von 5 bis 100 kW. Förderfähig sind Anlagen ab einem Pufferspeichervolumen von 30 l/kW.
Der Zuschuss beträgt pauschal 1.000,00 € je Anlage.
2. Bonusförderung
Zusätzlich zur Basisförderung können ein oder mehrere Boni in
Anspruch genommen werden.
-
Kombinationsbonus
Wird zusätzlich eine Solarkollektoranlage eingesetzt, erhöht
sich die Förderung um 500,00 €. Für beide Maßnahmen ist ein
separater Antrag zu stellen. Die Anforderungen der Richtlinie
zum Marktanreizprogramm müssen eingehalten werden. Dieser
Bonus ist nicht mit dem Effizienzbonus kombinierbar.
-
Effizienzbonus
Für Nichtwohngebäude wird kein Effizienzbonus gewährt. Die
Höhe der Förderung beträgt das 1,5-fache der Basisförderung.
3. Innovationsförderung
Die Errichtung oder Nachrüstung von Anlagenteilen zur Emissionsminderung oder Effizienzsteigerung an automatisch beschickten
Anlagen bis 100 kW wird bezuschusst. Gefördert werden folgende
Anlagen:
-
Anlagen oder Einrichtungen, bei denen bestimmungsgemäß eine Nutzung der bei der Abgaskondensation anfallenden Wärme
erfolgt (Brennwertnutzung). Förderfähig sind entweder sekundäre Bauteile, die im Abgasweg zur Steigerung des Wärmeertrages durch Abgaskondensation eingebaut werden oder Feuerungsanlagen, bei denen ein kondensierender Abgaswärmetauscher oder -wäscher bereits integriert ist.
93
-
Anlagen zur sekundären Abscheidung der im Abgas enthaltenen Parikel. Förderfähig sind elektronische Abscheider, filternde Abscheider (z.B. Gewerbefilter, keramische Filter) sowie Abscheider als Abgaswäscher, ohne Nutzungsmöglichkeit
des durch Abgaskondensation erzielbaren Wärmeetrages.
Die förderfähigen Abscheider müssen die Staubemissionen um
mind. 50 % mindern.
Die Förderung beträgt pauschal 500,00 €.
Zu c) - Wärmepumpen:
Beschreibung:
In bestehenden Gebäuden werden folgende Maßnahmen gefördert:
1. Basisförderung
-
Gasbetriebene Wärmepumpen
Gefördert werden ausschließlich effiziente Wärmepumpen, die
sowohl die Bereitstellung des Heizwärmebedarfs in Wohngebäuden als auch die Warmwasserbereitung übernehmen.
In Nichtwohngebäuden werden 20,00 €/m² beheizter Nutzfläche bezuschusst, max. 6.000,00 € pro Gebäude.
-
Elektrisch betriebene Luft/Wasser-Wärmepumpen
Gefördert werden ausschließlich effiziente Wärmepumpen im
Gebäudebestand, die sowohl die Bereitstellung des Heizwärmebedarfs in Wohngebäuden als auch die Warmwasserbereitung übernehmen. Die Höhe der Förderung beträgt max. 50 %
der Höchstförderbeträge der Basisförderung gasbetriebener
Wärmepumpen.
2. Bonusförderung
Zusätzlich zur Basisförderung kann ein Bonus in Anspruch genommen werden.
Wird zusätzlich eine Solarkollektoranlage eingesetzt, erhöht sich
die Förderung um 500,00 €. Die Anforderungen der Richtlinie zum
Marktanreizprogramm müssen eingehalten werden.
94
Voraussetzung für die Förderfähigkeit ist das Vorliegen einer
Fachunternehmererklärung folgenden Inhalts:
Gasbetriebene Wärmepumpen: Nachweis einer Jahresarbeitszahl
von mind. 1,3.
Elektrisch angetriebene Wärmepumpen: Nachweis einer Jahresarbeitszahl von mind. 4,3 bei Sole/Wasser- und Wasser/WasserWärmepumpen, bei Luft/Wasser-Wärmepumpen mind. 3,7.
Bei elektrisch sowie gasbetriebenen Wärmepumpen:
-
Wärmemengenzähler: Die Messung aller durch die Wärmepumpe abgegebenen Wärmemengen wird gefordert. Falls notwendig, sind hierzu mehrere Wärmemengenzähler vorzusehen.
Nachweis des hydraulischen Abgleichs der Heizungsanlage.
Nachweis über die Anpassung der Heizkurve der Heizungsanlage an das entsprechende Gebäude.
Ab dem 01.01.2011 sind nur noch Wärmepumpen förderfähig, deren Umwälzpumpen hohe Effizienz-Anforderungen (entsprechend
der Effizienzklasse A) erfüllen.
Zu d) - Innovationsförderung thermische Solaranlagen:
Beschreibung:
Gefördert werden besonders innovative Anwendungen wie folgt:
Die Erstinstallation von thermischen Solaranlagen mit einer Bruttokollektorfläche zwischen 20 und 40 m² wird mit dem Innovationsbonus gefördert. Zusätzliche Anforderungen sind zu erfüllen.
Voraussetzung ist, dass mit der Maßnahme noch nicht begonnen
wurde.
Thermische Solaranlagen zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung bei Nichtwohngebäuden mit mind. 500 m²
Nutzfläche werden gefördert.
Der Zuschuss beträgt 180,00 €/m² Bruttokollektorfläche.
95
Adressen:
Informationsstelle
BINE Informationsdienst
Kaiserstr. 185 - 197
D-53113 Bonn
Fon: 0228/92379-14
Fax: 0228/92379-29
foerderinfo@bine.info
http://www.bafa.de
Informations- und Antragsstelle
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)
Postfach 51 60
D-65726 Eschborn
Fon: 06196/908-625
Fax: 06196/908-800
solar@bafa.bund.de
http://www.bafa.de
Originaltitel:
Richtlinienen zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt vom 09.07.2010.
12.3
KfW-Programm
Über die KfW im Rahmen des KfW-Programms „Erneuerbare
Energien“ (Programmteil Premium) sind förderfähig:
Die Errichtung und Erweiterung von
(a) Automatisch beschickten Anlagen zur Verbrennung von fester
Biomasse für die thermische Nutzung mit mehr als 100 kW
Nennwärmeleistung einschließlich deren Pufferspeicher,
(b) Anlagen zur Verbrennung von fester Biomasse für die kombinierte Wärme- und Stromerzeugung einschließlich deren Pufferspeicher,
96
(c) Anlagen zur Nutzung der Tiefengeothermie (mehr als 400 m
Bohrtiefe) mit folgenden Instrumenten:
 Tilgungszuschuss für Anlagen für die thermische Nutzung
ohne Übernahme des Boh- und Fündigkeitsrisikos,
 Tilgungszuschuss für Bohrkosten,
 anteilige Übernahme des Fündigkeitsrisikos (erfolgt nicht
im Rahmen des KfW-Programms „Erneuerbare Energien“
[Programmteil Premium], sondern über ein gesondertes
Darlehensprogramm).
(d) Nahwärmenetze, die mit Wärme aus erneuerbaren Energien gespeist werden,
(e) Besonders innovative Technologien zur Wärme- und Kälteerzeugung aus erneuerbaren Energien nach Maßgabe dieser
Richtlinien:
 Große Solarkollektoranlagen mit mehr als 40 m² Bruttokollektorfläche,
 große Wärmespeicher ab 20 m³,
 Anlagen zur Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität,
 Biogasleitungen für unaufbereiteres Biogas.
97
13.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Ausarbeitung soll die Grundlagen für zukünftige Entscheidungen und Maßnahmen auf dem Gebiet der Energieversorgung für die
Dreifachturnhalle, das Hallenbad, die Mehrzweckhalle, den Kindergarten und die Grundschule unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten schaffen.
Zusammenfassend ergibt sich folgendes Ergebnis:
Ist-Zustand:
Die Gesamtenergiekosten Strom und Wärme vorgenannter Gebäude beläuft sich auf:
202.779,00 €/a.
Die CO2-Belastung beträgt
909
t/a
Dreifachturnhalle
Die Dreifachturnhalle datiert aus dem Jahr 1980. Die Bauphysik
befindet sich in einem dem Alter entsprechenden Zustand. Mittelfristig sollten die Fenster erneuert werden, ebenso das Dach sowie
die ungedämmte Kellerdecke. Aktueller Handlungsbedarf besteht
nicht.
Folgende technische Maßnahmen sind erforderlich:



Erneuerung der Kesselanlage, Baujahr 1980,
Sanierung der Regeltechnik inklusive der Verteilung und Pumpen,
Erneuerung eines Brauchwasserbereiters.
Empfehlenswert ist der Einsatz eines Klein-Blockheizkraftwerkes.
Hallenbad
Das Hallenbad datiert aus dem Jahr 1974. Der bauphysikalische
Zustand ist allgemein schlecht. Ein Sanierungskonzept liegt vor,
die empfohlenen Maßnahmen sind sinnvoll.
98
Folgende technische Maßnahmen sind erforderlich:



Erneuerung eines Kessels, Baujahr 1994,
Sanierung der Lüftungsanlage,
Sanierung der Regeltechnik.
Empfehlenswert ist der Einsatz eines Klein-Blockheizkraftwerkes.
Mehrzweckhalle
Die Mehrzweckhalle datiert aus dem Jahr 1987. Sie befindet sich in
einem bauphysikalisch guten Zustand. Es ist kein Handlungsbedarf
notwendig.
Folgende technische Maßnahmen sind erforderlich:

Erneuerung der Kesselanlage, Baujahr 1987.
Kindergarten
Der Kindergarten datiert aus dem Jahr 1993. Er befindet sich in einem bauphysikalisch guten Zustand. Es ist kein Handlungsbedarf
notwendig.
Folgende technische Maßnahmen sind erforderlich:

Erneuerung der Kesselanlage mittelfristig, Baujahr 1993.
Grundschule
Die Grundschule datiert aus dem Jahr 1976. In den zurückliegenden
Jahren wurden verschiedene bauphysikalische Verbesserungen an
der Außenfassade, Dämmplatten unter Fensterelementen, sowie am
Dach vorgenommen. Der Pavillon wurde neu errichtet. Er ist mit
einem Wärmeverbundsystem ausgestattet. Die Kesselanlage wurde
1998 erneuert. Es gelangen ein Brennwertkessel sowie ein Niedertemperaturkessel zum Einsatz. Die Regeltechnik sowie Verteilung
wurde ebenfalls erneuert. Es gelangen energiesparende Techniken
zum Einsatz.
Bei der Grundschule besteht sowohl bauphysikalisch als auch versorgungstechnisch kein Handlungsbedarf.
99
Versorgungsvarianten:
Die verschiedenen Varianten zur Energieversorgung der untersuchten Objekte führte zu folgendem Ergebnis:
Darstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der Versorgungsvariante I:
Die Gesamtkosten und Emissionen eines Jahres bei der Versorgungsvariante I, dezentrale Erdgasversorgung mit Brennwertnutzung und Einsatz von Klein-Blockheizkraftwerken sowie der notwendigen Sanierungsmaßnahmen sieht wie folgt aus:
Strom- und Gaskosten
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
CO2-Belastung
=
=
=
=
170.502,00
60.251,00
230.753,00
744
€/a
€/a
€/a
t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
32.277,00 €/a, die CO2-Belastung mindert sich um 165 t/a. Die erforderliche Gesamtinvestition beläuft sich auf 537.000,00 €.
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der
Versorgungsvariante II
Die Gesamtkosten und Emissionen der Versorgungsvariante II,
zentrale Versorgung aller Gebäude mit Holzhackschnitzelanlage,
Erdgaskesselanlage und Klein-Blockheizkraftwerk sowie der notwendigen Sanierungsmaßnahmen sehen wie folgt aus:
Strom- und Gaskosten
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
=
=
=
145.190,00 €/a
183.015,00 €/a
328.205,00 €/a
CO2-Belastung
=
510 t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
57.589,00 €, die CO2-Belastung mindert sich um 399 t/a.
Die erforderliche
1.750.000,00 €.
Gesamtinvestition
beläuft
sich
auf
ca.
100
Zusammenstellung der Gesamtkosten und Emissionen bei der
Versorgungsvariante III
Die Gesamtkosten und Emissionen der Versorgungsvariante III,
zentrale Versorgung der Gebäude Hallenbad und Dreifachturnhalle
durch die Biogasanlage der Agrarenergie Drochtersen GmbH & Co.
KG sowie dezentrale Versorgung der Grundschule, des Kindergartens und der Mehrzweckhalle durch die Gemeinde inklusive der
notwendigen Sanierungsmaßnahmen, stellt sich wie folgt dar:
Strom- und Gaskosten
=
170.502,00 €/a
Gutschrift durch den Betreiber der
Biogasanlage
Summe
Betriebswirtschaftliche Kosten
Gesamtkosten
CO2-Belastung
=
=
=
=
=
29.750,00
140.752,00
60.251,00
201.003,00
476
€/a
€/a
€/a
€/a
t/a
Die jährlichen Energiekosten reduzieren sich zum Ist-Zustand um
62.027,00 €, die CO2-Belastung mindert sich um 433 t/a.
Die erforderliche Gesamtinvestition beläuft sich auf ca. 537.000,00
€.
Geothermie:
Der Einsatz für die Geothermie-Technologie ist nur bei Neubauten
und Generalsanierungen sinnvoll. Für die untersuchten Gebäude
der Gemeinde Drochtersen, Hallenbad, Mehrzweckhalle, Dreifachturnhalle, Grundschule und Kindergarten, ergibt sich keine wirtschaftliche Einsatzmöglichkeit. Mit der Geothermie-Technologie
können nur relativ geringe Vorlauftemperaturen erreicht werden.
Diese sind für die untersuchten Objekte nicht ausreichend. Die ursprüngliche Auslagerung erfolgt mit der Temperaturspreizung
90/70 °C. Hierfür sind alle anderen Systeme wie Rohrführung,
Heizkörper und Lüftungsanlagen ausgelegt.
Neben der bauphysikalischen Optimierung müssten somit alle beschriebenen Anlagenteile erneuert werden, so dass keine Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Diese Energieversorgung ist daher nicht
weiterzuverfolgen.
101
Wärmelieferungsangebot der EWE für die Dreifachturnhalle:
Die EWE hat ein Angebot für die Belieferung von Wärme unterbreitet. Nach dem derzeitigen Stand ist das Angebot wirtschaftlich
nicht weiter zu betrachten, da die Grundpreiskosten über den betriebswirtschaftlichen Kosten bei Eigenbetrieb liegen. Die Arbeitspreiskosten sind gleich.
Thermische Solaranlage:
Auf dem Dach der Dreifachturnhalle befindet sich eine thermische
Solaranlage. Die Berechnungen ergaben für alle anderen Gebäude,
dass mit einer thermischen Solaranlage sich kein wirtschaftliches
Ergebnis erzielen lässt.
Fotovoltaikanlage:
Bei der Sanierung des Hallenbades bietet sich der Einsatz einer
Fotovoltaikanlage an. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung ergab bei
einer Anlagenleistung von 20 kWP eine Investition von 78.500,00
€. Im Vergütungszeitraum von 20 Jahren ergibt sich ein Überschussergebnis von 8.946,00 €.
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