duesse/ lehrschau/ pdf/ 2008/ 2008-12-04-waerme

„ Energieeffizienter
Wärmeenergieeinsatz“
Kostenvergleich der
Heizsysteme
04.12.2008
Baulehrschau – Sondertag
Schweinehaltung auf Haus Düsse
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Alternative Energie und Energie Alternativen
zur Erzeugung von Wärme und/oder Strom:
- Biogas - Biomasse - Solarthermie - Wasserkraft
- BHKW - Wärmepumpe
- Windkraft
- Photovoltaik
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Formen biogener Festbrennstoffe
(/IER 1998/, verändert)
Biogene
Festbrennstoffe
Rückstände,
Nebenprodukte
Holzartige
Biomasse
Rückstände
aus Bestand
Rückstände
aus Weiterverarbeitung
Energiepflanzen
Halmgutartige
Biomasse
Sonstige
Biomasse
Holzartige
Biomasse
Halmgutartige
Biomasse
Rückstände
nach
Endnutzung
Waldrestholz
Industrieholz
Unbehand.
Altholz
Stroh
Ausputzgetreide
Schwachholz
Sägerestholz
Behandeltes
Altholz
Landschaftspflegeheu
Mindergetreide
Mehrjährige
Energiegräser
Holzartige
Grünabfälle
Straßengrasschnitt
Pressrückstände
Einjährige
Energiegräser
Landschaftspfl
egeholz
Halmgutartige
Grünabfälle
Sonstige
Quelle:
Rückstände
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Holz aus
Kurzumtrieb
Getreideganzpflanzen
Biomasseheizungen in der Landwirtschaft
Holzfeuerungsanlagen:
- Holzpellets
- Holzhackschnitzel
- Miscanthus
Strohfeuerungsanlagen
- Strohpellets
- Quader- u. Rundballen
Vielstoff-Feuerungsanlagen
- Energiegetreidekorn
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Unterschubfeuerung:
- Hackschnitzel mit Wassergehalt 5% bis max. 50 %
- aschearme, feinkörnige und gleichmäßige Beschaffenheit
- auch für Holzpellets (Pellet-Zentralheizungskessel)
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Quereinschubfeuerung:
mit und ohne Rost
- kleine Kantenlänge u. gleichbleibende Korngrößen
über Schnecken
- grobkörnige ungleichmäßige Brennstoffe
über Kolben
- Vor- u. Rückwärtsbewegung der einzelnen Rostelemente bis Schrägrost
- Primärluft aus Seitenbereich der Brennmulde o. stirnseitige Luftkanäle
Elmar Brügger Referat 24 0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
- Dipl.-Ing.
Sekundärluft
Zufüh. oberhalb Glutbeetes
o. bei Eintritt Nachbrennkammer
Abwurffeuerungen
- speziell für Holzpellets
- Kipprostfeuerung (z.B. alle 16h gegen eine vertikale Reinigungsplatte)
- herausnehmbare Schale
- Tunnelbrenner Nachrüstkomponenten ähnl. Erdgas- o. Heizölbrenner
Verbrennungsluft horizontal durchströmt, so das die
Brennerflamme am anderen Ende seitlich in den
Kesselraum austreten kann
- Primär – u. Sekundärluft seitlich ringförmig o. von unten zugeführt
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Automatisch beschickte Feuerungsanlagen
Vorofenanlagen:
Primär- und Sekundärverbrennung
- Vorofen
Brennstoffbeschickung sowie Fest- oder
Vorschubrost. Die im Schamottierten Vorofen
gebildeteten Brenn- und Abgase werden unter
Sekundärluftzugabe über einen Flansch oder
über einen wärmegedämmten Flammkanal in
den nachgeschaltete Kesselmodul geleitet. Je
nach Ausführung findet in diesem Kessel noch
eine Nachverbrennung statt, bevor die Heizgase
in den integrierten Wärmeüberträger gelangen.
Vorteil:
ältere funktionsfähige Komponenten genutzt werden
Nachteil:
Übergänge teilweise ungenügend wärmegedämmt
erhöhte Abstrahlungsverluste
höhere Platzbedarf wie Kompaktbauweise
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Pufferspeicher
Hackgut-Zentralheizungen sind i. d. R. teillastfähig bis 30 % der
Nennwärmeleistung!
Größtenteils werden die Feuerungsanlagen unter diesem
Teillastbereich betrieben, wo überwiegend die ungünstigen,
schadstoffträchtigen Betriebsphasen (geminderte Wirkungsgrade u.
Kondensationseffekten im Abgasweg) kommen. Besonders bei zur
Verschlackung neigende Brennstoffe die Lebensdauer der
Feuerungsanlagen verringern.
Einbau eines Pufferspeichers, der dann die Ein- und
Ausschalthäufigkeit minimiert und die Brenndauer verlängert.
Auslegung des Pufferspeichers:
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
20 l/kW (55 l/kW) bis 100 l/kW
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Pufferspeicher
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Holzpellets
DINplus
entspricht der ÖNorm M 7135
Einhaltung Qualitätskriterien
bei laufender Produktion
Industrieholzpellets
DIN 51731 Beurteilung der Qualität
und Eignung ungeeignet
viel Spielraum Hersteller
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Qualitätsnormen im Vergleich
DIN plus bzw. ÖNorm M 7135
DIN 51731
Industrieware
Durchmesser
mm
4 bis 10
4 bis 10
4 bis 10
Länge
mm
5xD
< 50
keine Normung
Rohdichte
kg/dm³
> 1,12
1,0 bis 1,4
keine Normung
Wassergehalt
%
< 10
< 12
< 12
Asche
%
< 0,50
< 1,5
keine Normung
Heizwert
kWh/kg
min. 4,9 bis 5,4
min. 4,9
keine Normung
Schwefel
%
< 0,04
< 0,08
< 0,08
Stickstoff
%
< 0,3
< 0,3
< 0,3
Chlor
%
< 0,02
< 0,03
< 0,03
Abrieb bei Beladung
%
< 1,0
keine
keine Normung
Normung
Abrieb nach Entladung am %
Dipl.-Ing. Elmar Brügger Referat 24
Schlauchaustritt
< 2,3
0251/2376-324
keine
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Normung
keine Normung
Hackschnitzel
Herkunft:
1.
Sägewerksresthölzer
- Rinde
- Hackschnitzel, Frässpäne
- Sägespäne, Hobelspäne
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
2.
Waldholzhackschnitzel
3.
Landschaftspflegeholz
4.
Althölzer A1
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Hackschnitzel
Die Rostfeuerung wird bei feuchteren
Holzsortimenten eingesetzt!
Die Unterschubfeuerung wird bei
trocknerem Material, wie es in
holzverarbeitenden Betrieben anfällt
verwendet!
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Alternative Brennstoffe
Anbauflächen:
Kurzumtriebsplantagen
Pappel und Weiden
Energieganzpflanzen
Getreide, Miscanthus
Nebenprodukt:
Stroh
Pellets, Briketts und Kurzstroh
Problem:
Funktionalität, Gewährleistung u. Langfristigkeit
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Beispiele für eine Vielzahl
von Anbieter Lindner & Sommerauer
ksm multistoker
hargassner
windhager
Wvt
P&H
reka
Heizomat
fröhling
Baxi
Guntamatik
Gerlinger
iht
Passat
köb
schmid
Agroflamm,
System Boos
hdg
kwb
Ökotherm
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
eta
limbacher
mawera
Wirtschaftlichkeit
1.
Vergleich der Brennstoffkosten
von Biomasse und fossilen
Energieträger!
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Kosten je kWh bei Einsatz verschiedener Energieträger
Hu kWh/kg
kWh/Einh.
€Ct/kWh
9,8 (l)
9,4
5,8
9,8 (l)
9,3 (l)
9,3 (l)
9,4
8,4
8,4
10,1
10,2
14,9
0,72 €/l
9,6 (l)
9,5
7,6
0,55 €/l
9,6 (l)
9,5
5,8
0,35 €/l
6,7
6,3
5,5
0,55 €/l
6,7
6,3
8,7
4,4
4,7
5,0
3,7
4,3
4,7
2,8
2,6
4,4
15,50 €/dt
3,6
2,9
5,3
10,00 €/dt
4
3,5
2,8
12,50 €/dt
4,15
3,7
3,4
4,1
3,6
1,7
4,5
4,1
4,4
Brennstoff
Kosten
0,55 €/l
Heizöl
0,95 €/l
0,85 €/l
1,25 €/L
Rapsöl
Erdgas
Flüssiggas
(1 kg = 2 l)
10,00 €/Srm=060 kg
Miscanthus
getr. Hackschnitzel 20,00 €/Srm=180 kg
Holzpellets DIN plus20,50 €/dt
Industrieholzpellets
Abfallgetreide (Fusarium,…)
Energieweizen
Stroh gelagert
Strohpellets
6,50 €/dt
18,00 €/dt
WG:
Wirkungsgrad
des Heizkessels;
unterer Heizw ert elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Dipl.-Ing.
Elmar Brügger
Referat 24 Hu:0251/2376-324
Wirtschaftlichkeit
2.
Berücksichtigt werden müssen die
Investitionskosten der
Feuerungsanlagen mit den
unterschiedlichen
Brennstoffträgern!
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Beispiele für eine praktische Darstellung einer
Rentabilätsberechnung für verschiedene Brennstoffträger
Landw. Zuchtsauenbetrieb
Tierproduktion:
336 prod. Sauen
1.600 Plätze im Ferkelaufzuchtstall
Ackerbereich:
65 ha landw. Nutzfläche, 3 ha Stilllegungsfläche
Wohneinheiten:
- Betriebsleiterhaus von Baujahr 1935
Modernisiert 1977, 220 m² Wohnfläche
- Altenteil von Baujahr 2001, 130 m² Wohnfläche
vorh. Heizsystem
EL-Heizung, Baujahr 1982, inkl. 10 m³ Tanklager
Zentralanlage, Tierprod. WW
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Energiebedarf für das Betriebsleiterhaus und
dem Altenteiler
Anschlußleistung/Heizleistung
Hausheizung
Gesamtbedarf:
1/3 Fußbodenheizung
2/3 Radiatoren
Energieverbrauch
Jahresenergiebedarf
Volllaststunden/a
Durchschnitt: (1.400 - 2.100 h) 1600 h
durchschnittl. 180 kWh/m²xa
Wohnfläche m²: 150 - 300 kWh/m²xa
1. Berechnung:
220
m² Wohnfläche
= A:
15,4
kW
39.600
kWh/a
Berechnung sonstige
130
m² Fläche
= B:
6,5
kW
19.500
kWh/a
beheizbare Flächen:
Altenteil
bei Neubauten:
vorh. Wärmebedarfsermittlung vorlegen!
2. Berechnung:
4
Personen
= A:
1,2
kW
Berechnung sonstige
Brauchwasser:
2
Personen
= B:
0,6
kW
insgesamt:
zu 1.
Gebäudetyp:
HausHeizung Altgebäude schlecht gedämmt
Herkömmlich wärmegedämmte Wohnhaus
Gut wärmegedämmtes bestehendes Wohnhaus
Neubau gemäss WSO 2001
Niedrigenergiehaus (3 l Haus)
Herköme Dienstleistungsgebäude
zu 2.
Warmwasserverbrauch pro Person: niedrig
Warmwasser (Durchschnittlich 55° Temperatur)
mittel
hoch
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
109.500
W/m²
120
70
50
25
15
60 - 80
15 - 25 l
30 - 45 l
50 - 90 l
0251/2376-324
4.249
kWh/a
2.124
kWh/a
Warmwasserverbrauch:
l
600 - 830 kWh/a * Personen
A:
W/m²
70
B:
50
A.
50
B:
50
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Energiebedarf für den Zuchtsauenbereich
Anschlußleistung/Heizleistung
Zuchtsauen
Berechnung:
Energieverbrauch
150 W/ZS-Platz
300 W/Abferkelbucht
70 W/Ferkelplatz
336
100
1600
Zuchtsauenplätze
Ferkelnester
Ferkelplätze
100 % der Feuerungsleistung, da
alle Stallplätze aufgeheizt und
R-R-Verfahren betrieben wird!
W gesamt
177400
50400 W
15000 W
112000 W
Zuchtsauenplatz: 330 kWh/ZS-Platz x a
Abferkelbereich Ferkelnest: 680 kWh/Fa-Nest x a
Ferkelaufzuchtplatz: 160 kWh/Fa-Platz x a
Mastschweine
Berechnung:
Rein-Raus-Verfahren
0
Mastschweineplätze
W
Mastschweine: 30 kWh/MS-Platz x a
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
177,4
110.880
68.000
256.000
70 W/MS-Platz
0
Jahresenergiebedarf
0251/2376-324
0,0
-
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Wärmebedarfsberechnung für den landwirtschaftlichem Betrieb:
Gesamtnennleistung für landw. Betriebes:
Jahresenergieverbrauch:
Brennstoffe
Heizöl EL L
Investitionskosten
Feuerungsanlage mit Regelung
30.000
Installationsteile/Anbindung
750
Feuerungsraum/Lagerung/Tank
3.500
Warm-/Brauchwasserpufferspeicher
1.000
Schornstein/Kamin
1.750
Förderung
Lieferung/Montage/Inbetriebnahme
1.250
Bauliche Investition/Fernwärme/Umbau
Gesamte Investitionskosten
38.250
Jahreskosten
10 % AfA Technik 10 Jahre
3.300
3,3 % AfA Bauen 30 Jahre
173
1,5 % techn. Instandsetzung/Reparatur/Wartung
495
1,0 % baul. Instandsetzung/Reparatur
53
0,5 % Hilfsenergie
413
5,5 % Zinsanspruch v. 0,5 INVges.
1.052
Gesamt:
5.485
Anlagenkosten Cent/kWh
1,10
l
Verbrauch:
Mengeneinheit
58.019
Preis Euro/Mengeneinheit
0,55
Brennstoffkosten/Jahr
31.909,90 €
Brennstoffkosten Cent/kWh
6,38
ges. Heizkosten Cent/kWh
7,47
Jährliche Heizkosten
37.395
201,0
500.353
Flüssiggas P
kW
kWh/a
IndustrieHolzpellets
26.000
2.250
4.870
1.000
1.750
1.950
750
38.570
58.900
5.750
15.000
5.000
3.500
3.800
5.000
96.950
3.120
243
468
74
413
1.061
4.984
1,00
l
73.468
0,35
25.713,76 €
5,14
6,14
30.698
7.345
776
1.102
235
413
2.666
11.669
2,33
t
156,8
155,00
24.296,59 €
4,86
7,19
35.966
Vielstoffkessel
Hackschnitzel Miscanthus
60.800
7.500
25.000
10.000
3.500
4.500
5.000
116.300
8.280
1.106
1.242
335
413
3.198
13.667
2,73
SRM
568,1
19,0
10.794,73 €
2,16
4,89
24.461
60.800
7.500
25.000
10.000
3.500
4.500
5.000
116.300
8.280
1.106
1.242
335
413
3.198
13.667
2,73
SRM
1.787,0
10,0
17.869,75 €
3,57
6,30
31.536
Beispiele für eine praktische Darstellung einer
Rentabilätsberechnung für verschiedene
Brennstoffträger
Landw. Schweinemastbetrieb
Tierproduktion:
1.500 Mastschweineplätze
Ackerbereich:
65 ha landw. Nutzfläche
Wohneinheiten:
- Betriebsleiterhaus von Baujahr 1935
Modernisiert 1977, 220 m² Wohnfläche
- Altenteil von Baujahr 2001, 130 m² Wohnfläche
´vorh. Heizsystem
Wohnhaus FG-Therme, Baujahr 1980, 4,7 m³ FG-Tk
Tierprod. FG-Gaskanonen, Baujahr 1982 bis 1990,
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Energiebedarf für den Zuchtsauenbereich
Anschlußleistung/Heizleistung
Zuchtsauen
Berechnung:
Energieverbrauch
150 W/ZS-Platz
300 W/Abferkelbucht
70 W/Ferkelplatz
0
0
0
100 % der Feuerungsleistung, da
alle Stallplätze aufgeheizt und
R-R-Verfahren betrieben wird!
W gesamt
0
0W
0W
0W
Zuchtsauenplätze
Ferkelnester
Ferkelplätze
Zuchtsauenplatz: 330 kWh/ZS-Platz x a
Abferkelbereich Ferkelnest: 680 kWh/Fa-Nest x a
Ferkelaufzuchtplatz: 160 kWh/Fa-Platz x a
Mastschweine
Berechnung:
Rein-Raus-Verfahren
105000
Mastschweineplätze
W
Mastschweine: 70 kWh/MS-Platz x a
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0,0
-
70 W/MS-Platz
1.500
Jahresenergiebedarf
0251/2376-324
105,0
105.000
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Wärmebedarfsberechnung für den landwirtschaftlichem Betrieb:
Gesamtnennleistung für landw. Betriebes:
Jahresenergieverbrauch:
Brennstoffe
Heizöl EL L
Investitionskosten
Feuerungsanlage mit Regelung
19.500
Installationsteile/Anbindung
1.000
Feuerungsraum/Lagerung/Tank
8.000
Warm-/Brauchwasserpufferspeicher
1.000
Schornstein/Kamin
1.250
Förderung
Lieferung/Montage/Inbetriebnahme
1.500
Bauliche Investition/Fernwärme/Umbau
21.000
Gesamte Investitionskosten
53.250
Jahreskosten
10 % AfA Technik 10 Jahre
2.300
3,3 % AfA Bauen 20 Jahre
1.513
1,5 % techn. Instandsetzung/Reparatur/Wartung
345
1,0 % baul. Instandsetzung/Reparatur
303
0,5 % Hilfsenergie
141
5,5 % Zinsanspruch v. 0,5 INVges.
1.464
Gesamt:
6.065
Anlagenkosten Cent/kWh
3,56
l
Verbrauch:
Mengeneinheit
19.767
Preis Euro/Mengeneinheit
0,55
Brennstoffkosten/Jahr
10.871,85 €
Brennstoffkosten Cent/kWh
6,38
ges. Heizkosten Cent/kWh
9,94
Jährliche Heizkosten
16.937
129,0
170.473
kW
kWh/a
Vielstoffkessel
Hackschnitzel
Miscanthus
Flüssiggas P
Holzpellets
5.000
750
500
1.000
1.250
500
750
9.750
35.600
3.500
4.000
1.000
3.500
3.000
23.000
73.600
38.700
5.000
7.500
3.000
3.500
3.500
23.000
84.200
4.310
1.525
647
305
141
2.024
8.610
5,05
t
53,4
155,00
8.277,97 €
4,86
9,91
-
5.020
1.700
753
340
141
2.316
9.856
5,78
SRM
193,6
19,0
3.677,82 €
2,16
7,94
-
725
125
109
25
141
268
1.309
0,77
l
25.031
0,35
8.760,81 €
5,14
5,91
-
10.070
16.888
13.534
38.700
5.000
7.500
3.000
3.500
3.500
23.000
84.200
5.020
1.122
753
340
141
2.316
9.278
5,44
SRM
608,8
10,0
6.088,31 €
3,57
9,01
-
15.366
Förderung für landw. Betriebe mit
Tierproduktion:
Zinsgünstige Darlehn
www.kfw-foerderbank.de
www.rentenbank.de
Agrarinvestitionsprogramm AFP
www.landwirtschaftskammer.de
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
0251/2376-324
elmar.bruegger@lwk.nrw.de
Fazit:
Jeder landwirtschaftliche Betrieb muss individuell
seinen Warmwasser- u. Strombedarf ermitteln!
(Versorgungskonzept)
Sind die Wohnhäuser und landw. Gebäude optimal
gedämmt und Energetisch für die Tierproduktion
optimiert, umso geringer wird die
Nennfeuerungsleistung und der Brennstoffverbrauch
der Wärmeerzeugungsanlagen!
Der Faktor Arbeitszeit für die biogenen
Verbrennungsanlagen muss gesamtbetrieblich
betrücksichtigt werden!
Die optimale Energie-Erzeugungsanlage für das
landwirtschaftlichen Unternehmen zu finden!
Dipl.-Ing. Elmar Brügger
Referat 24
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