Vollkostenvergleich von Heizsystemen - Hotel - Systemvergleich unter Berücksichtigung eines BHKW
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Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel Systemvergleich unter Berücksichtigung eines BHKW
Auftraggeber BHK-Systeme GmbH
Stralauer Platz 34
10243 Berlin
Telefon 030 / 809 2222 - 20
Telefax 030 / 809 2222 - 22
E-Mail info@bhk-systeme.de
Internet www.bhk-systeme.de
Ansprechpartner Marcel Krenzin
Telefon 030 / 809 2222 - 41
E-Mail m.krenzin@bhk-systeme.de
Auftragnehmer Leipziger Institut für Energie GmbH
Lessingstraße 2
04109 Leipzig
Telefon 03 41 / 22 47 62 - 0
Telefax 03 41 / 22 47 62 - 10
E-Mail mail@ie-leipzig.com
Internet www.ie-leipzig.com
Ansprechpartner Marcel Ebert
Telefon 03 41 / 22 47 62 - 22
E-Mail marcel.ebert@ie-leipzig.com
Projekt Nr. 103-3041
Datum 14. September 2011
Geschäftsführung Sitz und Gerichtsstand Handelsregister
Werner Bohnenschäfer-Bleidiesel Leipzig Amtsgericht Leipzig HRB 23778Index und Verzeichnisse
INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG ........................................................................................................... I
1. EINLEITUNG ........................................................................................................ 1
2. VERSORGUNGSAUFGABEN............................................................................... 2
3. TECHNOLOGIEDATEN ........................................................................................ 3
3.1 Heizsysteme................................................................................................ 3
3.2 Aufwandszahlen .......................................................................................... 3
3.3 Systemgrenzen ........................................................................................... 6
4. METHODISCHE GRUNDLAGEN .......................................................................... 7
4.1 Finanzwirtschaftliche Annahmen ................................................................. 8
4.2 Kapitalgebundene Kosten............................................................................ 8
4.3 Verbrauchsgebundene Kosten .................................................................. 12
4.4 Betriebsgebundene Kosten ....................................................................... 14
4.5 Einnahmen ................................................................................................ 15
5. CO2ÄQ–EMISSIONSFAKTOREN ......................................................................... 18
5.1 Wärmeversorgungssysteme ohne KWK..................................................... 19
5.2 Wärmeversorgungssysteme mit KWK ........................................................ 19
6. ERGEBNISSE..................................................................................................... 20
ABBILDUNGSVERZEICHNIS ....................................................................................... 24
TABELLENVERZEICHNIS ............................................................................................ 25
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS...................................................................................... 26
LITERATUR- UND REFERENZVERZEICHNIS ............................................................. 27
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011Kurzfassung
KURZFASSUNG
Heizkostenvergleiche sind oft nicht transparent, da ihre Berechnungen häufig auf Basis
unterschiedlicher Methoden und Annahmen erfolgt, obwohl gerade hinsichtlich der
Methodik mit der VDI 2067 ein klares Berechnungsverfahren existiert.
Die Leipziger Institut für Energie GmbH (IE Leipzig) verfügt über langjährige Erfahrungen
bei der sachlichen und neutralen Bewertung von Kosten von Heizsystemen, unter
Einhaltung der VDI 2067. Der vorliegende Vollkostenvergleich untersucht die Vollkosten
für ausgewählte Heizsysteme unter Berücksichtigung eines BHKW mit Spitzenlastkessel
am Beispiel eines Hotels (Kennwerte siehe Tabelle 1).
Tabelle 1: Versorgungsaufgabe – Hotel
Gebäudetyp Hotel
Gebäudenutzfläche: 1.602 m²
Hotelbetten: 75 Betten
Bettenauslastung: 45 Prozent
Wärmeschutzstandard: Bestand
Spezifischer Heizwärmebedarf: 180 kWh/m²
Heizwärmebedarf: 288,4 MWh/a
Warmwasserwärmebedarf: 87 MWh/a
Nutzenergiebedarf Gesamt: 375,4 MWh/a
Normheizlast: 214 kW
Wärmeübergabe: Plattenheizkörper
Vorlauf/Rücklauf: 55°C / 45 °C
Im Rahmen des Vollkostenvergleiches wurden die folgenden Heizsysteme betrachtet:
Erdgas-Brennwert-Kessel
Erdgas-Brennwert-Kessel + solarer Warmwasserbereitung (60 Prozent des
Warmwasserbedarfes)
Fernwärme (anhand von deutschen Durchschnittswerten)
Pelletkessel
Sole/Wasser Elektrowärmepumpe (Erdsonde)
1
Erdgas BHKW 15kW el/30kW th + Spitzenlastkessel (inkl. Vollwartungsvertrag)
Grundsätzlich werden Investitionen nur dann als wirtschaftlich befunden, wenn sie die
Wiedergewinnung der Anschaffungszahlungen und eine ausreichende Verzinsung des
eingesetzten Kapitals erbringen. Für die Anwendung der Richtlinie VDI 2067 im Bezug
auf die Investition in eine Wärmeerzeugungsanlage ist davon auszugehen, dass keine
Rückflüsse zu erwarten sind, da die Nutzung der erzeugten Wärmeenergie zur Eigenbe-
darfsdeckung verwendet wird. Deshalb erfolgt die Bewertung der Ergebnisse ausschließ-
lich auf dem Vergleich der Kosten, die aufgewendet werden müssen um eine bestimmte
1
am Beispiel des BHKW: EC power XRGI15
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 IKurzfassung
Energiemenge bereitzustellen. Dabei ist das Wärmeversorgungssystem, das mit den ge-
ringsten jährlichen Kosten (Annuität) verbunden ist, als das Vorteilhafteste gegenüber
den sonstigen Alternativen zu bewerten. Die Kostengruppe der Einnahmen hat für die
Vollkostenbetrachtung von Heizsystemen nur für stromerzeugende Heizungen Bedeu-
tung. Nach der VDI 2067 werden die Kosten in fünf verschiedenen Kostengruppen
eingeteilt (siehe Abbildung 1). Die Vergleichsrechnung berücksichtigt dabei alle
Investitionskosten sowie Brennstoff-, Wartungs- und Installationskosten, Zinsen und
Inflation – jeweils bezogen auf eine zwanzigjährige Betrachtungsdauer.
Kapital-
gebundene
Kosten
Verbrauchs-
Einnahmen gebundene
Kosten
Vollkosten
(Annuität der
jährlichen Kosten)
Betriebs-
Sonstige
gebundene
Kosten
Kosten
Abbildung 1: Kostengruppen der Annuitätsmethode nach VDI 2067
Mit den nachfolgend dargestellten Ergebnissen erhält der Verbraucher eine Orientierung,
welche wirtschaftlichen Vor- und Nachteile mit den hier untersuchten Heizsysteme ver-
bunden sind und kann dies als Vergleichsmaßstab nutzen, um vor allem irreführende
Werbung von Anlagenherstellern und Anlagenverkäufern kritisch zu hinterfragen.
Wie bei allen Heizkostenvergleichen werden die Ergebnisse von den Eingangsdaten und
Annahmen beeinflusst, die den Berechnungen zu Grunde liegen. Vom IE Leipzig wurde
hierbei auf eine neutrale Einschätzung bei den einzelnen Systemen geachtet, so dass es
nicht verwundern kann, dass die Ergebnisse insbesondere von Preisvergleichen aus der
Werbung abweichen.
Dem Verbraucher wird somit zwar eine neutrale Informationsbasis zur Verfügung gestellt,
aber diese entbehrt nicht einer individuellen Überprüfung der eigenen technischen und
baulichen Situation. Für die individuelle Information zu entsprechenden Fachberatungen
sind die bekannten Beratungsstellen der Verbraucher und Hauseigentümerverbände zu
nutzen.
Das Ergebnis der Vollkostenrechnung für das Hotel zeigt die Abbildung 2 und die jährlich
entstehenden CO2äq-Emissionen der einzelnen Heizsysteme zeigt die Abbildung 3..
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 IIJährliche CO2äq-Emisssionen Jährliche Vollkosten (Gesamtannuität)
20
40
60
80
0
100
120
Kurzfassung
0
30.000
10.000
15.000
20.000
25.000
35.000
40.000
5.000
[Euro/a]
[t CO2äq/a]
Erdgas-Brennwert-
2)
1)
109
Kessel Erdgas-Brennwert-
Kessel
27.703
Erdgas-Brennwert-
Kessel und solare Erdgas-Brennwert-
89
Warm-Wasser- Kessel und solare
Bereitung (60% des Warm-Wasser-
28.013
Bereitung (60%
Warmwassers)
des Warmwassers)
99
Fernwärme
Abbildung 2: Vollkostenvergleich - Hotel
Fernwärme
37.463
Abbildung 3: Jährliche CO2äq-Emissionen Hotel
14
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix
Holz-Pellet-Kessel Holz-Pellet-Kessel
37.208
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011
Sole-/Wasser-
74
Sole-/Wasser-
Wärmepumpe Wärmepumpe
38.000
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix ohne erneuerbaren Strom
BHKW 15kWel/30 BHKW 15kWel/30
841
kWth + Erdgas kWth + Erdgas
552
20.162
Spitzenlastkessel Spitzenlastkessel
IIIEinleitung 1. EINLEITUNG Bei der Veröffentlichung von Heizkostenvergleichen lässt sich eine sehr unterschiedliche Transparenz sowohl im Hinblick auf die Berechnungsgrundlagen und -annahmen als auch die Berechnungsmethodik feststellen. Obwohl gerade hinsichtlich der Methodik mit der VDI 2067 ein klares Berechnungsverfahren existiert, werden hiervon häufig abweichende Berechnungsmethoden oder vereinfachte Berechnungsverfahren („in Anlehnung an die VDI 2067“) bei den Heizkostenvergleichen zu Grunde gelegt, ohne dass die Abweichungen nachvollziehbar dargestellt sind. Die Aussagefähigkeit der Heizkostenvergleiche wird dadurch eingeschränkt. Vor diesem Hintergrund sowie den umfangreichen Erfahrungen mit der Erstellung von Vollkostenvergleichen wurde das Leipziger Institut für Energie GmbH (IE Leipzig) von der BHK Systeme GmbH mit der Erstellung der Studie " Vollkostenvergleich Heizsysteme Hotel – Systemvergleich unter Berücksichtigung eines BHKW" beauftragt, eine sachlich und neutrale Bewertung der Vollkosten unter Einhaltung der VDI 2067 für ein Hotel zu erstellen. Den hier durchgeführten Berechnungen liegen die Energiepreise mit Stand 2010/11 zu Grunde. Mit den im Kapitel 6 dargestellten Ergebnissen erhält der Verbraucher eine Orientierung, welche wirtschaftlichen Vor- und Nachteile mit den hier untersuchten Heizsysteme ver- bunden sind und kann dies als Vergleichsmaßstab nutzen, um vor allem irreführende Werbung von Anlagenherstellern und Anlagenverkäufern kritisch zu hinterfragen. Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 1
Versorgungsaufgaben 2. VERSORGUNGSAUFGABEN Der ökonomische Vergleich von Heizungssystemen wird anhand einer konkreten Versor- gungsaufgabe durchgeführt. Als Versorgungsaufgabe für die ökonomische Analyse wird dabei ein Hotel definiert. Die Versorgungsaufgaben sind dabei die Raumwärmeerzeugung und Warmwassererwärmung. Aus der definierten Nutzfläche und dem spezifischen Heizwärmebedarf wird der Heizwärmebedarf (Nutzenergiebedarf) des Hotels ermittelt. Auf Grundlage des ermittelten Heizwärmebedarfes sowie dem typischen Warmwasserwärmebedarf wird anschließend die Normheizlast ermittelt. Die Normheizlast errechnet sich vereinfacht aus dem Wärmebedarf des Hotels dividiert durch die Volllaststunden und multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor. Für die Berechnung werden 2.000 Volllaststunden und ein Sicherheitsfaktor von 1,15 angenommen. Die Normheizlast ist ein Maß für die maximale Heizleistung im Jahresverlauf und stellt die wichtigste Grundlage für die Auslegung heiztechnischer Anlagen und somit auch für die Recherche der Investitionskosten dar. Die für den ökonomischen Vergleich von Heizungssystemen konkrete Versorgungsauf- gabe ist in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Versorgungsaufgabe – Hotel Gebäudetyp Hotel Gebäudenutzfläche: 1.602 m² Hotelbetten: 75 Betten Bettenauslastung: 45 Prozent Wärmeschutzstandard: Bestand Spezifischer Heizwärmebedarf: 180 kWh/m² Heizwärmebedarf: 288,4 MWh/a Warmwasserwärmebedarf: 87 MWh/a Nutzenergiebedarf Gesamt: 375,4 MWh/a Normheizlast: 214 kW Wärmeübergabe: Plattenheizkörper Vorlauf/Rücklauf: 55°C / 45 °C Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 2
Technologiedaten
3. TECHNOLOGIEDATEN
3.1 Heizsysteme
Im Rahmen des Vollkostenvergleichs werden verschiedene Heizsysteme (inkl. einem
2
BHKW und Spitzenlastkessels mit Vollwartungsvertrag) für ein Hotel untersucht. Im
Folgenden sind die untersuchten Heizungssysteme aufgeführt (vgl. Tabelle 3).
Tabelle 3: Heizungssysteme
Heizsystem Hotel
Erdgas-Brennwert-Kessel
Erdgas-Brennwert-Kessel und solare Warm-Wasser-
Bereitung (60 % des Warmwasserbedarfes)
Fernwärme
Holz-Pellet-Kessel
Sole-/Wasser-Wärmepumpe (Erdsonde)
BHKW 1 15kW el /30 kW th + Erdgas Spitzenlastkessel
3.2 Aufwandszahlen
Ausgehend von der definierten Versorgungsaufgabe und den definierten Heizsystemen
werden die für die weiteren Berechnungen notwendigen Aufwandszahlen für die
Nutzenergieübergabe, Verteilung und Erzeugung (Raumwärmebereitstellung und
Trinkwassererwärmung) bestimmt.
Für den Vergleich von Heizsystemen bietet es sich an, das Verhältnis von Aufwand zu
Nutzen heranzuziehen. Der Nutzen der Heizanlage besteht darin, in den Räumen des
Gebäudes für die Bewohner thermisch behagliche Zustände zu schaffen, also Nutzener-
gie bereitzustellen. Wird der zusätzliche Aufwand in den einzelnen Bedarfsbereichen auf
die eigentlich erforderlichen Bedarfswerte bezogen, ergeben sich Aufwandszahlen, die
als energetische Vergleichsgrößen genutzt werden können. Die Aufwandszahl ist dabei
als Kehrwert des Nutzungsgrads von Heizkessel, Wärmeverteilung und -übergabe bzw.
als Kehrwert der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen definiert. Die Investition in Wär-
meverteilung und Wärmeübergabe liegen außerhalb der hier betrachteten Systemgren-
zen (siehe Tabelle 5), jedoch müssen die dafür spezifischen Aufwandszahlen zur
Bestimmung des Endenergieverbrauches für Raumwärme und Warmwasser
berücksichtigt werden.
2
am Beispiel des BHKW: EC Power XRGI15
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 3Technologiedaten Die Aufwandszahl für die Wärme- oder Nutzenergieübergabe vom Heizkörper an den zu beheizenden Raum bezeichnet das Verhältnis der von den Heizflächen (Plattenheizkör- per oder Fußbodenheizung) abgegebenen Wärme zu dem jeweiligen Heizwärmebedarf des Gebäudes. Verluste bei der Nutzenergieübergabe können u. a. durch unterschied- liche Auslegungstemperaturen oder bautechnische Gegebenheiten (z.B. Fußbodenhei- zung grenzt an unbeheizten Raum) entstehen. Verluste durch die Wärmeverteilung vom Wärmeerzeuger (d. h. Heizkessel, Wärme- pumpe) zum Nutzenergieübergabesystem (d. h. Plattenheizkörper, Fußbodenheizung) lassen sich auch bei einer guten Dämmung der Wärmeverteilerrohre nicht gänzlich ver- meiden. Entsprechend ist die Aufwandszahl für die Verteilung als das Verhältnis vom Energieaufwand der Verteilung zum Energieaufwand der Nutzenergieübergabe definiert. Die Aufwandszahl der Wärmeerzeugung entspricht dem Kehrwert des Nutzungsgrads des Heizkessels bzw. der Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe und somit dem Quotienten aus der zugeführten Brennstoffenergie bzw. elektrischen Energie und der an die Wärme- verteilung übertragenen Wärmemenge. Durch das im Vergleich zur Raumwärmebereitstellung höhere Temperaturniveau der Trinkwassererwärmung und den damit verbundenen höheren Bereitschaftsverlusten der Wärmeerzeuger während der Sommerzeit sowie der Warmwasserspeicher bzw. den un- günstigeren Betriebsbedingungen der Wärmepumpe liegen die Nutzungsgrade der Heiz- kessel bzw. die Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpen unterhalb der entsprechenden Größen der Raumwärmebereitung. Verteilungsverluste bei der Trinkwassererwärmung sind auch bei einer entsprechenden Dämmung der Leitungsrohre insbesondere aufgrund von verbrauchsfernen Standorten der Zapfstellen nicht gänzlich zu vermeiden. Für die einzelnen Versorgungssysteme werden die Aufwandszahlen entsprechend ver- fügbarer Normen /DIN 4710-10/, wissenschaftlicher Veröffentlichungen /IWU 2005/ sowie Messwerte ausgeführter Anlagen /VZN 2007/ sowie ergänzender Literaturrecherchen festgelegt (vgl. Tabelle 4) Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 4
Technologiedaten
Tabelle 4: Aufwandszahlen und elektrischer Nutzungsgrad – Hotel
Aufwandszahlen Aufwandszahlen
Raumwärme Warmwasser KWK
Temperaturen (VL/RL)
Wärmeübergabe
Kurzbezeichnung Heizsystem
Nutzungsgrad
elektrischer
Erzeugung
Erzeugung
Verteilung
Verteilung
Aufstellort
Übergabe
GBW / PHK-H Erdgas-Brennwert-Kessel Keller PHK 55/45°C 1,02 1,04 0,97 1,42 1,07
GBW-S / PHK-H Erdgas-Brennwert-Kessel und solare Warm-Wasser-Bereitung Keller PHK 55/45°C 1,02 1,04 0,97 1,42 1,07
FW / PHK-H Fernwärme Keller PHK 55/45°C 1,02 1,04 1,01 1,42 1,14
PK / PHK-H Holz-Pellet-Kessel Keller PHK 55/45°C 1,02 1,04 1,33 1,42 1,33
EWP-ES / PHK-H Sole-/Wasser-Wärmepumpe (Erdsonde) Keller PHK1 55/45°C 1,02 1,04 0,27 1,42 0,30
BHKW-SK / PHK-H BHKW 15kW el/30 kW th + Erdgas Spitzenlastkessel Keller PHK 55/45°C 1,02 1,04 1,63 1,42 1,63 0,31
1
Plattenheizkörper sind eher atypisch für diese Heizsysteme, jedoch w urde dieser Ansatz gew ählt um eine bessere Vergleichbarkeit der Heizsysteme untereinander zu erreichen
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 5Technologiedaten
3.3 Systemgrenzen
Die Systemgrenze der Wirtschaftlichkeitsrechnung der Wärmeversorgungssysteme
wurde gegenüber der VDI 2067 eingeschränkt. Die Systemgrenzen für die Wirtschaftlich-
keitsrechnung sind in Tabelle 5 im Detail dargestellt.
Tabelle 5: Systemkomponenten von Heizsystemen und ihre Relevanz für den
Vollkostenvergleich
Relevanz
Nr. Systemkomponente Bemerkung bzw. Beispiele System Investitions-
kosten
1 Wärmeerzeuger Heizkessel, Wärmepumpe, Mini-BHKW alle ja
2 Wärmequellenanlage Erdsonde Wärmepumpen ja
Solarkollektor Solaranlage
3 Regelung PI Regelung alle ja
4 Brennstofflager Pelletlager Pelletheizung ja
5 Lagerraum Baukosten für Lagerraum Pelletheizung nein
(Gebäudekosten)
6 Pufferspeicher Warmwasserspeicher alle ja
Solarspeicher Solaranlage
Pelletheizung, WP, Mini-
Kombispeicher
BHKW
7 Leitungssystem Verbindungsleitungen zu alle nein
den Heizflächen
8 Heizflächen Plattenheizkörper alle nein
(außer E-Wärmepumpen +
9 Schornstein Einzug eines Abgasrohres ja
Fernwärme)
10 Installation Einbau des Heizsystems / Mini KWK Alle ja
11 Anschlusskosten Gasanschlusskosten Gasbrennwert ja
Fernwärmeanschluss Fernwärme
Elektro-Zählerplatz Mini-BHKW
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 6Methodische Grundlagen
4. METHODISCHE GRUNDLAGEN
Ein übliches dynamisches Verfahren zur Berechnung der „Wirtschaftlichkeit gebäude-
technischer Anlagen“ ist in der VDI 2067 beschrieben. Das dort dargestellte Berech-
nungsverfahren nach der Annuitätsmethode wird im Folgenden zur ökonomischen Ana-
lyse der ausgewählten Versorgungssysteme angewendet. Zunächst wird das methodi-
sche Vorgehen bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung erläutert.
Grundsätzlich werden Investitionen nur dann als wirtschaftlich befunden, wenn sie die
Wiedergewinnung der Anschaffungszahlungen und eine ausreichende Verzinsung des
eingesetzten Kapitals erbringen. Für die Anwendung der Richtlinie im Bezug auf die In-
vestition in eine Wärmeerzeugungsanlage ist davon auszugehen, dass keine Rückflüsse
zu erwarten sind, da die Nutzung der erzeugten Wärmeenergie zur Eigenbedarfsdeckung
verwendet wird. Deshalb erfolgt die Bewertung der Ergebnisse ausschließlich auf dem
Vergleich der Kosten, die aufgewendet werden müssen um eine bestimmte Energie-
menge bereitzustellen. Dabei ist das Wärmeversorgungssystem, das mit den geringsten
jährlichen Kosten (Gesamtannuität) verbunden ist, als das Vorteilhafteste gegenüber den
sonstigen Alternativen zu bewerten. Die Gesamtannuität AN resultiert dabei aus der
Summe der kapitalgebundenen, verbrauchsgebundenen, betriebsgebundenen und
sonstigen Annuitäten der Anlage:
AN AN , K AN ,V AN , B AN , S AN , E
Die Bewertung ist dabei stets auf einen einheitlichen Betrachtungszeitraum bezogen, um
eine Vergleichbarkeit der einzelnen Alternativen zu gewährleisten. Nach der VDI 2067
werden die Kosten in fünf verschiedene Kostengruppen eingeteilt (siehe Abbildung 4).
Die Kostengruppe der Einnahmen hat für die Vollkostenbetrachtung von Heizsystemen
nur für stromerzeugende Heizungen Bedeutung.
Kapital-
gebundene
Kosten
Verbrauchs-
Einnahmen gebundene
Kosten
Vollkosten
(Annuität der
jährlichen Kosten)
Betriebs-
Sonstige
gebundene
Kosten
Kosten
Abbildung 4: Kostengruppen der Annuitätsmethode nach VDI 2067
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 7Methodische Grundlagen 4.1 Finanzwirtschaftliche Annahmen Zur Berechnung der kapital-, bedarfs- und betriebsgebundenen Kosten sowie sonstigen Kosten wurden die in der Tabelle 6 aufgeführten Annahmen der Vollkostenrechnung zu Grunde gelegt. Tabelle 6: Finanzwirtschaftliche Kenndaten Finanzwirtschaftliche Kenndaten Größe Einheit Betrachtungszeitraum 20 a Arbeitsstundensatz 38 €/h Kalkulationszinssatz 5 % Umsatzsteuer 19 % Inflationsrate kapitalgebundene Zahlungen 2 % Inflationsrate verbrauchsgebundene Zahlungen 0 % Inflationsrate betriebsgebundene Zahlungen 2 % Inflationsrate sonstige Zahlungen 2 % Inflationsrate Zahlungen für Instandsetzung 2 % Inflationsrate Einzahlungen 0 % 4.2 Kapitalgebundene Kosten Unter den kapitalgebundenen Kosten werden die Positionen zusammengefasst, die für Planung, Anschaffung, Instandsetzung und für eventuell zu berücksichtigende Ersatzin- vestitionen aufzubringen sind. Anlagen im kleinen und mittleren Leistungsbereich werden meist als komplettes Modul angeboten und geliefert, größere Anlagen bedürfen einer Detailplanung der maschinentechnischen Komponenten. Hinzu kommen noch Kosten für die Kraftstofflogistik und Bevorratung, Anschluss- und Einbindekosten sowie Kosten für einen evtl. benötigten Wärmespeicher. Bei den bautechnischen Kosten ist zu differenzie- ren, ob es sich bei der geplanten Anlage um einen Neubau handelt oder ob eine Ersatz- investition in eine schon vorhandene Gebäudestruktur vorliegt. Die Preise für bau- und maschinentechnische Anlagenteile wurden aus Ausschreibungsunterlagen, Kostenberechnungen, Marktübersichten usw. entnommen. Die Grundlage für die Ermittlung der Abschreibungen der einzelnen Anlagenteile bilden die in den Tabellen A2 bis A4 der VDI 2067 angegeben Nutzungsdauern. Zusätzlich wur- den die Instandsetzungskosten für die einzelnen Komponenten mittels der in den Tabel- len A2 bis A4 angegeben Prozentsätze und weiterer Quellen ermittelt. Falls keine ge- nauen Angaben zu Kosten, Nutzungsdauer und Instandsetzungskosten existieren ist es im Rahmen der Richtlinie VDI 2067 ausreichend, Pauschalwerte und Angaben von ver- gleichbaren Objekten als überschlägige Kostenrichtwerte anzusetzen. Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 8
Methodische Grundlagen
Für alle Komponenten der Wärmeerzeugungstechnologien wird ein Betrachtungszeitraum
von 20 Jahren angesetzt; für Anlagenkomponenten deren Lebensdauer den Betrach-
tungszeitraum überschreiten, ist der Restwert zu ermitteln. Für Anlagenkomponenten die
im Betrachtungszeitraum ersetzt werden müssen, sind die Ersatzbeschaffungen zu be-
rücksichtigen. Die Annuität der kapitalgebundenen Auszahlungen errechnet sich nach der
Gleichung:
fK
AN , K ( A0 A1 A2 ....AN RW ) a A0 ba IN
100
AN , K Annuität der kapitalgebundenen Zahlungen in Euro/a
Ao Investitionsbetrag in Euro
A1, 2,..... n Barwert der ersten, zweiten, ..., n-ten Ersatzbeschaffung
RW Restwert
a Annuitätsfaktor
fK Faktor für die Instandsetzung in % des Investitionsbetrages im Jahr
ba IN Preisdynamischer Annuitätsfaktor für Instandsetzungszahlungen
Die Barwerte der Ersatzbeschaffungen ergeben sich aus folgender Gleichung:
r ( n TN )
An A0 ( n TN )
q
Der Restwert wird durch lineare Abschreibung des Investitionsbetrages bis zum Ende des
Betrachtungszeitraumes und Abzinsung auf Beginn des Betrachtungszeitraumes ermit-
telt. Übersteigt der Betrachtungszeitraum T die Nutzungsdauer TN der betrachteten Kom-
ponente, wird nicht der (Anfangs-) Investitionsbetrag linear abgeschrieben, sondern die
Ersatzinvestitionen.
(n 1) TN T 1
RW A0 r ( n TN )
TN qT
TN
Nutzungsdauer der Anlagenkomponente in Jahren
T Betrachtungszeitraum in Jahren
q Zinsfaktor
r Preisänderungsfaktor
n Anzahl der Ersatzbeschaffungen innerhalb des Betrachtungszeitraums
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 9Methodische Grundlagen
Der Annuitätsfaktor ergibt sich durch die Gleichung:
q T (q 1) q 1
a
qT 1 1 qT
Wird davon ausgegangen, dass während des Betrachtungszeitraumes sich bei den lau-
fenden Auszahlungen für Instandsetzungen Preisänderungen ergeben, so sind diese
Zahlungen mit dem preisdynamischen Annuitätsfaktor zu multiplizieren:
ba IN bIN a
Der preisdynamische Annuitätsfaktor ergibt sich, indem die Annuität des Barwertfaktors b
ermittelt wird, wobei sich der Barwertfaktor aus folgender Gleichung ergibt:
T
r
1
q
bIN Für r = q gilt b = T/q
q r
Die Gleichung gilt auch für die anderen Kostenbestandteile (wie z. B. verbrauchsgebun-
dene, betriebsgebundene Kosten usw.).
Die für die Bestimmung der jährlichen kapitalgebundenen Kosten herangezogenen In-
vestitionskosten für die Heizsysteme des Hotels sind in der Tabelle 7 aufgeführt.
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 10Methodische Grundlagen
Tabelle 7: Investitionskosten Heizsystem Hotel (ohne USt)
(inkl. Zubehör+Montage)
inkl. Zubehör + Montage
incl Regelung + Zubehör
Warmwasserspeicher
Tank/Brennstofflager
Wärmequelleanlage
Anschlusskosten
Wärmeerzeuger
Schornstein
Installation
Summe
Puffer/
Kurzbezeichnung Heizsysteme
[Euro] [Euro] [Euro] [Euro] [Euro] [Euro] [Euro] [Euro]
GBW / PHK-H Erdgas-Brennwert-Kessel* 14.600 0 3.000 3.300 3.100 0 4.400 28.400
GBW-S / PHK-H Erdgas-Brennwert-Kessel und solare Warm-Wasser-Bereitung* 15.000 38.000 7.400 3.300 3.100 0 4.400 71.200
FW / PHK-H Fernwärme* 12.600 0 3.000 0 5.200 0 3.900 24.700
PK / PHK-H Holz-Pellet-Kessel* 32.600 0 7.400 3.300 0 24.000 5.200 72.500
EWP-ES / PHK-H Sole-/Wasser-Wärmepumpe (Sonde)* 42.300 79.000 7.400 0 0 0 4.900 133.600
BHKW-SK / PHK-H BHKW 15kW el /30 kW th + Erdgas Spitzenlastkessel** 41.200 0 4.400 3.300 4.500 0 5.600 59.000
*Kosten auf Basis von Durchschnittswerten verschiedener Veröffentlichungen, Herstellerangaben und Preisvergleichen
**Kosten für das BHKW am Beispiel EC Power XRGI15 plus Kosten für neuen Spitzenlastkessel, in Hotels in denen bereits in der Vergangenheit ein Bestandskessel auf Basis Erdgas betrieben wurde, kann auch
dieser als Spitzenlastkessel genutzt werden
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 11Methodische Grundlagen
4.3 Verbrauchsgebundene Kosten
Die verbrauchsgebundenen Kosten, auch als bedarfsgebundene Kosten bezeichnet,
stellen die Kosten für den bereitgestellten Energieträger dar. Um eine Vergleichbarkeit
der einzelnen Energieträger untereinander zu erreichen, werden über die Heizwerte und
die daraus resultierenden jährlich benötigten Mengen an Brennstoff, die Preise pro Kilo-
wattstunde errechnet. Der Heizwert Hu und der Brennwert Ho für den entsprechenden
Brennstoff wird auf Basis von GEMIS 4.6 angesetzt.
Weiterhin zu beachten sind die Kosten für Hilfsenergien, wie z. B. der Stromverbrauch
der jeweiligen Anlagentechnik. Hilfsenergie ergo Strom wird im Regelfall aus dem Netz
der öffentlichen Versorgung bezogen. Der Stromverbrauch ist dabei von der technischen
Ausstattung der Heizungsanlage abhängig. Im Allgemeinen wird am Brenner, der
Heizungs-/Zirkulations-/Speicherladepumpe und Regelung ein Stromverbrauch
gemessen, der berücksichtigt werden muss. Die Annuität der verbrauchsgebundenen
Kosten errechnet sich nach der Gleichung:
AN ,V AV 1 baV
AN ,V
Annuität der bedarfs-(verbrauchs-)gebundenen Zahlungen
AV 1
bedarfs-(verbrauchs-)gebundene Zahlungen im ersten Jahr
baV
preisdynamischer Annuitätsfaktor für bedarfs-(verbrauchs-)gebundene Zahlungen
Der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 liegen für die untersuchte Versor-
gungsaufgabe und Energieträger die in der Tabelle 8 aufgeführten Energiepreise zu-
grunde. Der Hilfsenergieeinsatz der untersuchten Heizungssysteme ist in Tabelle 9
aufgeführt.
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 12Methodische Grundlagen
Tabelle 8: Bruttoenergieträgerpreise
Hotel
Energieträger HeizwertHu / BrennwertHo Grundpreis Arbeitspreis
Erdgas 10,80 kWhHo/m³ 240 €/a 5,00 €ct/kWhHo
Erdgas (exkl. EnergieSt) 10,80 kWhHo/m³ 240 €/a 4,45 €ct/kWhHo
Pellets 4,9 kWhHu/kg - 225 €/t
Strom (Hotel) 1 kWhHu/kWh - 18,7 €ct/kWh
Strom WP 1 kWhHu/kWh 75 €/a 17,00 €ct/kWh
Fernwärme 1 kWhHu/kWh 7,50 €ct/kWh
www.carmen-ev.de, C.A.R.M.E.N. e.V. (Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing und
Pellets:
Entwicklungsnetzwerk e.V.) bundesdeutscher Mittelwert für 01/11 für mehr als 20 t
BBU-PREISDATENBANK 2010, Mittelwert ausgewählter deutscher Städte für 300 MWh/a,
Erdgas:
Stand 08/10, Grund- und Arbeitspreis aus Mischpreis abgeleitet
Strom (Hotel): www.verivox.de , Stand 01/11, Mittelwert, Abnahme 100.000 kWh
Strom zum Wärmepumpentarif, Internetrecherche Mittelwerte (Min: 14,5 €ct/kWh; Max
Strom WP:
21,2 €ct/kWh), Stand 01/11
BBU-PREISDATENBANK 2010, Mittelwert ausgewählter deutscher Städte für 300 MWh,
Fernwärme:
Stand 08/10, Mischpreis enthält Grund- und Arbeistpreis
Tabelle 9: Hilfsenergiebedarf Hotel
Solare Trink-
Erzeugung Verteilung Hotel
wassererwärmung
(Deckungsanteil
Heizsystem Heizung TWE Heizung TWE
60%)
[kWh/m²] [kWh/m²] [kWh/m²] [kWh/m²] [kWh/m²] [kWh/a]
Erdgas-Brennwert-Kessel 0,22 0,08 0,37 0,18 0,00 1.360
Erdgas-Brennwert-Kessel und
0,22 0,08 0,37 0,18 0,20 1.681
solare Warm-Wasser-Bereitung
Fernwärme 0,00 0,40 0,37 0,18 0,00 1.509
Holz-Pellet-Kessel 0,58 0,37 0,18 0,00 1.797
Sole-/Wasser-Wärmepumpe 0,91 0,24 0,37 0,18 0,00 2.706
BHKW 15kW el/30 kW th +
0,71 0,37 0,18 0,00 2.390
Erdgas Spitzenlastkessel
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 13Methodische Grundlagen
4.4 Betriebsgebundene Kosten
Für die betriebsgebundenen Kosten wurde der Aufwand angesetzt, der bei der Bedie-
nung, Wartung und Inspektion der Anlage anfällt. Insbesondere wurden die Kosten für
Schornsteinfegerarbeiten und Emissionsmessungen unter dieser Position verbucht. Bei
größer dimensionierten Anlagen in Hotels kann zusätzlich auch ein bestimmter Arbeits-
und Personalaufwand entstehen. Auch betriebsgebundene Zahlungen unterliegen
Änderungen, die unter anderem durch ein verändertes Lohnniveau hervorgerufen werden
können. Für sie ergibt sich unter Berücksichtigung von Preisänderungen analog zu den
verbrauchsgebundenen Zahlungen folgende Gleichung:
AN , B AB ,1 ba B
AN , B
Annuität der betriebsgebundenen Zahlungen
AB ,1
betriebsgebundene Zahlungen im ersten Jahr
ba B preisdynamischer Annuitätsfaktor für betriebsgebundene Zahlungen
Die Kosten, die für die Wartung und Inspektion der Heizsysteme anfallen, wurden bei der
Vollkostenberechnung als Pauschalkosten berücksichtigt (vgl. Tabelle 10). Für das
BHKW wurde ein Vollwartungsvertrag (0,48 Euro je Betriebsstunde) in Ansatz gebracht.
Zusätzlich zu den Wartungskosten kommen bei den betriebsgebundenen Kosten noch
die Gebühren für den Schornsteinfeger hinzu. Die Gebühren wurden auf der Grundlage
der Kehr- und Überprüfungsordnung der Landesinnungen auf Basis von Arbeitswerten
zuzüglich der gültigen Mehrwertsteuer berechnet. In den 16 deutschen Landesinnungs-
verbänden der Schornsteinfeger sind die Preise je Arbeitswert (AW) unterschiedlich. Für
die Einschätzung der jährlich anfallenden Kosten für die Kehrgebühren und Emissions-
messungen wurde von 0,63 Euro je Arbeitswert ausgegangen. Die Kosten für das Kehren
und die Emissionsmessungen sind zusammengefasst unter Gebühren Schornsteinfeger
in der Tabelle 10 aufgeführt. Die Abnahme und die Überprüfung von Abgasanlagen für
BHKW-Module ist landesrechtlich geregelt; in manchen Bundesländern ist eine
Abnahme- bzw. eine Überprüfungspflicht vorgesehen, in manchen nicht. Bei den
Heizsystemen Wärmepumpe und Fernwärme fallen keine Gebühren für den
Schornsteinfeger an.
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 14Methodische Grundlagen
Tabelle 10: Wartungs- und Inspektionskosten & Gebühren Schornsteinfeger
Gebühren
Wartungskosten Summe
Heizsystem Schornsteinfeger
Hotel Hotel
Hotel
[Euro/a] [Euro/a] [Euro/a]
Erdgas-Brennwert-Kessel
310 80 390
(Brennwertgerät, Warmwasserspeicher)
Erdgas-Brennwert-Kessel und
solare Warm-Wasser-Bereitung 500 80 580
(Brennwertgerät, Warmwasserspeicher,
Solarkollektoren, Pufferspeicher)
Fernwärme
(Hausstation (Übergabe), 210 0 210
Warmwasserspeicher)
Holz-Pellet-Kessel
(Pellet-Kessel, Warmwasserspeicher, 460 280 740
automatische Beschickung, Pellet-Lagerung)
Sole-/Wasser-Wärmepumpe
340 0 340
(Wärmepumpe, Warmwasserspeicher)
BHKW 15kW el /30 kW th +
Erdgas Spitzenlastkessel 3.200* 80 3.280
(BHKW, Pufferspeicher)
* Vollwartungsvertrag
4.5 Einnahmen
Einzahlungen (Erlöse) können in gleicher Art wie die vorstehend dargestellten
Auszahlungen entstehen. Bei Heizsystemen entstehen in der Regel keine Einzahlungen,
jedoch ist bei den so genannten KWK-Anlagen ein Einzahlungsstrom aus den
vermiedenen Strombezugskosten und den Stromeinspeisevergütungen zu
berücksichtigen. Die Kostengruppe der Einnahmen hat für die Vollkostenbetrachtung nur
für das Heizungssystem „BHKW 15 kW el/30 kW th + Erdgas Spitzenlastkessel“ Bedeutung.
Formal werden die Jahresannuitäten der Einnahmen wie folgt ermittelt:
AN , E AE1 ba E
AN , E Annuität der Einzahlungen
AE1 Einzahlungen im ersten Jahr
ba E preisdynamischer Annuitätsfaktor für Einzahlungen
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 15Methodische Grundlagen
Für den in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeisten Strom setzt sich die
Vergütung für die ersten 10 Jahre aus 3 Komponenten zusammen (siehe Abbildung 5).
Nach den 10 Jahren besteht kein Anspruch des KWK-Zuschlages durch das KWKG 2009
mehr (siehe Abbildung 6).
Einspeisevergütung
10,76 €ct/kWh
üblicher Baselodepreis vermiedene
Zuschlag gemäß KWKG des vorangegangenen Netznutzungsentgelte
2009 Quartals (3.Q. 09) (Durchschnitt Dtl.)
5,11 €ct/kWh 5,15 €ct/kWh 0,50 €ct/kWh
Abbildung 5: Einspeisevergütung des in KWK erzeugten Stroms für die ersten 10
Jahre (Stand 01/2011)
Einspeisevergütung
5,65 €ct/kWh
Annahme: vermiedene Netznutzungsentgelte
verhandelter Abnahmepreis (Durchschnitt Dtl.)
5,15 €ct/kWh 0,50 €ct/kWh
Abbildung 6: Einspeisevergütung des in KWK erzeugten Stroms nach den ersten
10 Jahren (Stand 01/2011)
Wird jedoch der in KWK erzeugte Strom zur Deckung des Stromeigenbedarfs des Hotels
genutzt, so verdrängt dieser einen wesentlich höheren Strompreis (Endkundenpreis) und
wird deshalb in der Wirtschaftlichkeitsberechnung mit dem Strombezugspreis für Hotels
bewertet (siehe Abbildung 7). In der vorliegenden Studie wird die Annahme getroffen,
dass 96 Prozent des in KWK erzeugten Stromes gleichzeitig mit dem Stromverbrauch
des Hotels erzeugt wird und durch dieses verbraucht wird.
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 16Methodische Grundlagen
Nach den 10 Jahren besteht für den eigengenutzten Strom kein Anspruch des KWK-
Zuschlages durch das KWKG 2009 mehr. Dementsprechend verringert sich die
Vergütung der Eigennutzung auf 18,7 €ct/kWh nach den ersten 10 Jahren.
Einnahmen aus vermiedenen
Strombezugskosten
23,81 €ct/kWh
Substitution Strombezugspreis
Zuschlag gemäß KWKG 2009
Hotelstrom inkl. USt
5,11 €ct/kWh
18,70 €ct/kWh
Abbildung 7: Einnahmen aus den vermiedenen Strombezugskosten in den ersten
10 Jahren
Auf Basis der dargestellten Vergütungssätze für den eingespeisten und eigengenutzten
KWK-Strom ergeben sich die jährlichen Einnahmen des BHKW (siehe Tabelle 11).
Tabelle 11: Vollbenutzungsstunden, KWK-Stromerzeugung,
Einspeisevergütung und Einnahmen aus den vermiedenen
Strombezugskosten
Einheit Wert
Elektrische Leistung (BHKW) [kW el] 15,2
Vollbenutzungsstunden [h] 6.667
KWK-Stromerzeugung [kWh/a] 101.338
Stromverbrauch Hotel [kWh/a] 165.000
Hoteleigenverbrauch von KWK-Strom (96 Prozent) [kWh/a] 97.000
KWK-Stromeinspeisung [kWh/a] 4.338
Reststrombezug Hotel [kWh/a] 68.000
Einspeisevergütung in den ersten 10 Jahren [Euro/a] 467
Einspeisevergütung nach den ersten 10 Jahren [Euro/a] 245
Einnahmen aus vermiedenen Strombezugskosten in den ersten 10 Jahren [Euro/a] 23.096
Einnahmen aus vermiedenen Strombezugskosten nach den ersten 10 Jahren [Euro/a] 18.139
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 17Emissionsfaktoren
5. CO2ÄQ–EMISSIONSFAKTOREN
Klimagase werden nicht erst bei der Konversion von Energieträgern freigesetzt. Bereits
im Vorfeld der Nutzung kommt es durch die Bereitstellung des Energieträgers oder beim
Bau der Nutzungsanlage zu klimawirksamen Umweltbelastungen. Für eine umfassende
Analyse der ökologischen Auswirkungen von fossilen oder biogenen Energieträgern sind
deshalb die Emissionen und der Energieverbrauch über den gesamten Lebensweg von
der Energiegewinnung über den Energietransport bis hin zur Energienutzung zu be-
trachten. Zu berücksichtigen sind gleichfalls die Auswirkungen für die Errichtung und den
Betrieb der notwendigen Anlagen (z. B. Kohlegrube, Kraftwerk, Stromnetz) und der
Rückbau dieser Anlagen. Dies erfolgt mit Hilfe einer Lebenszyklusanalyse (Ökobilanz). In
der Lebenszyklusanalyse wird der gesamte Lebensweg eines Produktes untersucht und
die jeweiligen Umweltbelastungen der einzelnen Lebensabschnitte werden bis hin zur
Nutzung und Entsorgung der Abfälle ermittelt.
Die Summe der einzelnen klimawirksamen Emissionen werden zur Schaffung einer ein-
heitlichen Vergleichsbasis zu einem Indikator – dem CO2-Äquivalent – zusammengefasst.
In den CO2äq-Emissionsfaktoren sind die CO2äq-Emissionen der Vorketten (Explora-
tion/Anbau, Aufbereitung, Transport usw.) sowie die chemische Umsetzung im Wärme-
versorgungssystem enthalten. Die CO2äq-Emissionen wurden nicht gerätespezifisch be-
rechnet, sondern stammen aus der Datenbank GEMIS 4.6 und beinhalten auch die je-
weiligen Vorprozesse.
In der Tabelle 12 sind die verwendeten CO2äq-Emissionsfaktoren für die einzelnen
Endenergieträger aufgeführt. Für Elektroenergie wird ein einheitlicher Emissionsfaktor für
die Berechnung der Emissionen von Wärmepumpen und als Stromgutschrift für die
Stromerzeugung der KWK Anlage in Ansatz gebracht. Da der in KWK erzeugte und
eingespeiste Strom keinen Strom aus erneuerbaren Energien3 verdrängt, kann dafür
auch der, die Realität besser abbildende, CO2äq-Emissionsfaktor des deutschen
Strommix ohne erneuerbare Stromerzeugung in Ansatz gebracht werden. Demzufolge
resultieren je nach Ansatz Spannweiten für die CO2äq-Emissionen des BHKW.
Tabelle 12: CO2äq-Emissionsfaktoren
Energieträger CO2äq-Emissionsfaktor
(GUID GEMIS 4.6) [g CO2äq/kWhEnd]
Erdgas 251
(AA62611E-705E-42B8-9D86-743796A743CA)
Holzpellet 23
(9C822181-7F17-42A7-87B7-23D8C9D688B1)
Elektroenergie - deutscher Strommix 601
(4078B76F-9A56-4CBB-B837-179C790F6128)
Elektroenergie - deutscher Strommix ohne erneuerbare Stromerzeugung 887
(AABF6388-DDD9-47C2-8812-64FDE8D8FDE2)
Fernwärme - deutscher Fernwärmemix 219
(85F1852D-64B7-405B-8442-34C4E859C14A)
3
Gemäß § 8 EEG muss Strom aus erneuerbaren Energien vorrangig abgenommen werden
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 18Emissionsfaktoren 5.1 Wärmeversorgungssysteme ohne KWK Bei Wärmeversorgungssystemen ohne KWK lassen sich die CO 2äq-Emissionen über die Aktivitätsrate des eingesetzten Brennstoffes und dem dazugehörigen CO2eq- Emissionsfaktor ermitteln. Die im Wärmeerzeugungsprozess eingesetzte Hilfsenergie in Form von Strom wird in gleicher Weise ermittelt. Aus den CO2äq-Emissionen des Brennstoffes und der Hilfsenergie werden die Gesamt CO2äq-Emissionen eines Wärmeversorgungssystems bestimmt. 5.2 Wärmeversorgungssysteme mit KWK In Wärmeversorgungssystemen in denen Wärme in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt wird, stellt sich das methodische Problem wie die vermiedenen CO 2äq-Emissionen der mit der Wärmeerzeugung einhergehenden Stromerzeugung bilanziert werden. Hierzu bietet sich die Wärme-Restwert-Methode an. Dabei wird von den errechneten CO2äq-Emissionen der Anlage eine Stromgutschrift abgezogen, und zwar in Höhe der CO2äq-Emissionen, der Stromerzeugung, die durch die KWK Anlage substituiert wird. Der CO2eq-Minderungseffekt der KWK-Anlage kommt dabei vollständig der Wärmeerzeugung zugute. Das bedeutet dass je erzeugter kWh Strom gemäß dem deutschen Strom-Mix von den CO2äq-Emissionen, die aus der Verbrennung der eingesetzten Brennstoffe resultieren, abgezogen wird. Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 19
Ergebnisse
6. ERGEBNISSE
Die untersuchten Heizsysteme für die Versorgungsaufgabe „Hotel“ werden hinsichtlich
ihrer Vollkosten und Klimagasemissionen verglichen. Die Ergebnisse sind tabellarisch
zusammengefasst und werden darüber hinaus in graphischer Form dargestellt:
Annuitäten der Vollkosten [Euro/a]
Index der Vollkosten [-]
CO2äq-Emissionen [t CO2äq/ a]
Auf eine Kommentierung der nachfolgenden Ergebnisse wird verzichtet. Es sei darauf
hingewiesen, dass wie bei allen Heizkostenvergleichen die Ergebnisse von den
Eingangsdaten und Annahmen beeinflusst werden, die den Berechnungen zu Grunde
liegen. Vom IE Leipzig wurde hierbei auf eine neutrale Einschätzung bei den einzelnen
Systemen geachtet.
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 20Ergebnisse
Tabelle 13: Ergebnistabelle Vollkosten und CO2äq-Emissionen Hotel
Kurzbezeichnung GBW / PHK-H GBW-S / PHK-H FW / PHK-H PK / PHK-H EWP_ES / PHK-H EC BHKW / PHK-H
Erdgas-Brennwert-
Kessel und solare BHKW
Sole-/Wasser-
Erdgas-Brennwert- Warm-Wasser- 15kWel/30kWth +
System Fernwärme Holz-Pellet-Kessel Wärmepumpe
Kessel Bereitung Erdgas
(Sonde)
(60% des Spitzenlastkessel
Warmwassers)
Jährliche Vollkosten [EURO/a] 27.703 28.013 37.463 37.208 38.000 20.162
kapitalgebundene Kosten [Euro/a] 2.931 7.348 2.706 7.490 16.551 6.821
verbrauchsgebundene Kosten [Euro/a] 24.313 19.983 34.087 28.848 21.049 30.454
betriebsgebundene Kosten [Euro/a] 459 683 247 871 400 3.860
sonstige Kosten [Euro/a] 0 0 424 0 0 0
Einzahlungen [Euro/a] 0 0 0 0 0 -20.973
INDEX der jährlichen Vollkosten [GBW=100] 100 101 135 134 137 73
CO2äq-Emissionen [t CO2äq/a] 109 89 99 14 74 841 / 552
INDEX der CO2äq-Emissionen [GBW=100] 100 82 92 13 68 771 / 512
1)
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix
2)
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix ohne erneuerbaren Strom
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 21Ergebnisse
Gesamtkosten
[Euro/a] Einzahlungen
sonstige Kosten
60.000
betriebsgebundene Kosten
verbrauchsgebundene Kosten
50.000 kapitalgebundene Kosten
20.162
38.000
37.463 37.208
40.000 400
3.860
247 871
28.013
Jahresgesamtkosten
27.703
30.000
459 683 21.049
28.848 30.454
20.000 34.087
19.983
24.313
10.000 16.551
7.348 7.490 6.821
2.931 2.706
0
-10.000 -20.973
-20.000
-30.000
BHKW 15kWel/30 kWth +
Fernwärme
Sole-/Wasser-Wärmepumpe
solare Warm-Wasser-Bereitung
Erdgas-Brennwert-Kessel
Holz-Pellet-Kessel
Erdgas Spitzenlastkessel
Erdgas-Brennwert-Kessel und
(60% des Warmwassers)
Abbildung 8: Vollkosten nach Kostengruppen - Hotel
[Euro/a]
40.000
Jährliche Vollkosten (Gesamtannuität)
37.463 37.208 38.000
35.000
30.000
27.703 28.013
25.000
20.000
20.162
15.000
10.000
5.000
0
Sole-/Wasser-
Holz-Pellet-Kessel
Erdgas-Brennwert-
BHKW 15kWel/30
Fernwärme
Wärmepumpe
Erdgas-Brennwert-
des Warmwassers)
Spitzenlastkessel
Kessel und solare
Bereitung (60%
kWth + Erdgas
Warm-Wasser-
Kessel
Abbildung 9: Vollkostenvergleich der jährlichen Gesamtkosten - Hotel
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 22INDEX Gesamtannuität
(Erdgas-Brennwert-Kessel=100)
Jährliche CO2äq-Emisssionen
Ergebnisse
[-]
20
40
60
80
0
100
120
140
160
20
40
60
80
0
100
120
[t CO2äq/a]
2)
1)
Erdgas-Brennwert-
100
Erdgas-Brennwert-
109
Kessel
Kessel
Erdgas-Brennwert- Erdgas-Brennwert-
Kessel und solare Kessel und solare
89
Warm-Wasser-
101
Warm-Wasser-
Bereitung (60% des Bereitung (60% des
Warmwassers) Warmwassers)
99
Fernwärme Fernwärme
135
Abbildung 10: INDEX Vollkostenvergleich Hotel
Abbildung 11: Jährliche CO2äq-Emissionen Hotel
14
Holz-Pellet-Kessel
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix
Holz-Pellet-Kessel
134
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011
Sole-/Wasser-
74
Wärmepumpe Sole-/Wasser-
137
Wärmepumpe
BHKW 15kWel/30
Verdrängung von Strom des deutschen Strommix ohne erneuerbaren Strom
841
kWth + Erdgas
552
BHKW 15kWel/30
Spitzenlastkessel
73
kWth + Erdgas
Spitzenlastkessel
23Verzeichnisse
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abbildung 1: Kostengruppen der Annuitätsmethode nach VDI 2067 ....................... II
Abbildung 2: Vollkostenvergleich - Hotel ............................................................... III
Abbildung 3: Jährliche CO2äq-Emissionen Hotel..................................................... III
Abbildung 4: Kostengruppen der Annuitätsmethode nach VDI 2067 ....................... 7
Abbildung 5: Einspeisevergütung des in KWK erzeugten Stroms für die
ersten 10 Jahre (Stand 01/2011)...................................................... 16
Abbildung 6: Einspeisevergütung des in KWK erzeugten Stroms nach den
ersten 10 Jahren (Stand 01/2011).................................................... 16
Abbildung 7: Einnahmen aus den vermiedenen Strombezugskosten in den
ersten 10 Jahren ............................................................................. 17
Abbildung 8: Vollkosten nach Kostengruppen - Hotel ........................................... 22
Abbildung 9: Vollkostenvergleich der jährlichen Gesamtkosten - Hotel ................. 22
Abbildung 10: INDEX Vollkostenvergleich Hotel ..................................................... 23
Abbildung 11: Jährliche CO2äq-Emissionen Hotel.................................................... 23
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 24Verzeichnisse
TABELLENVERZEICHNIS
Tabelle 1: Versorgungsaufgabe – Hotel .............................................................. I
Tabelle 2: Versorgungsaufgabe – Hotel ............................................................. 2
Tabelle 3: Heizungssysteme .............................................................................. 3
Tabelle 4: Aufwandszahlen und elektrischer Nutzungsgrad – Hotel .................... 5
Tabelle 5: Systemkomponenten von Heizsystemen und ihre Relevanz für
den Vollkostenvergleich ..................................................................... 6
Tabelle 6: Finanzwirtschaftliche Kenndaten........................................................ 8
Tabelle 7: Investitionskosten Heizsystem Hotel (ohne USt) .............................. 11
Tabelle 8: Bruttoenergieträgerpreise ................................................................ 13
Tabelle 9: Hilfsenergiebedarf Hotel .................................................................. 13
Tabelle 10: Wartungs- und Inspektionskosten & Gebühren
Schornsteinfeger ............................................................................. 15
Tabelle 11: Vollbenutzungsstunden, KWK-Stromerzeugung,
Einspeisevergütung und Einnahmen aus den vermiedenen
Strombezugskosten ......................................................................... 17
Tabelle 12: CO2äq-Emissionsfaktoren ................................................................. 18
Tabelle 13: Ergebnistabelle Vollkosten und CO2äq-Emissionen Hotel .................. 21
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 25Verzeichnisse ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS BHKW Blockheizkraftwerk EWP_ES Elektrowärmepumpe Erdsonde FW Fernwärme GBW Gasbrennwertkessel KWK Kraft-Wärme-Kopplung H Hotel PHK Plattenheizkörper PK Zentralheizung mit Pelletkessel S Solare Warmwasserbereitung Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 26
Verzeichnisse
LITERATUR- UND REFERENZVERZEICHNIS
Heizung und Warmwasser – Moderne Heiztechnik mit Sonnen-
/VZN 2007/
energie, Holz und Co..Verbraucherzentrale Niedersachsen e.V.
Hannover 2007
/DIN 4710-10/ Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anla-
gen, Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung, Aus-
gabe August 2003
/IWU 2005/ Entwicklung eines vereinfachten statistisch abgesicherten Ver-
fahrens zur Erhebung von Gebäudedaten für die Erstellung des
Energieprofils von Gebäuden, Teil III Pauschalwerte Anlagen-
technik, Institut für Wohnen und Umwelt GmbH, Darmstadt
2005
/VDI 2067-1/ Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Grundlagen
und Kostenrechnung, Ausgabe September 2000
/GEMIS 2011/ Globales Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) 4.6
Öko-Institut e. V., Darmstadt, 2011
/KWKG 2009/ Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau
der Kraft-Wärme-Kopplung, 2009
Projekt Nr.: 103-3041 / Vollkostenvergleich von Heizsystemen – Hotel / Mai 2011 27Sie können auch lesen
