Energienutzungsplan für die Gemeinde Windach

Transcription

IfE
Einleitung
Rationell e Energ iewan dlun g Erneu erbare Energien
Energ ieeffizienz
IfE
Institut für
Energietechnik
an der
Energienutzungsplan
für die
Gemeinde Windach
1
IfE
Einleitung
Rationell e Energ iewan dlun g Erneu erbare Energien
Energ ieeffizienz
IfE
Institut für
Energietechnik
an der
Energienutzungsplan
Gemeinde Windach
Auftraggeber:
Auftragnehmer
IfE Institut für Energietechnik IfE GmbH
an der Hochschule Amberg-Weiden
Kaiser-Wilhelm-Ring 23
92224 Amberg
Bearbeitungszeitraum:
01/2010 bis 09/2010
2
IfE
Einleitung
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung ............................................................................................................ 8
2
Die Energie- und CO2 – Emissionsbilanz im Ist - Zustand ............................ 10
2.1 Allgemeine Daten zur Gemeinde Windach .................................................. 10
2.1.1 Einwohnerzahl .............................................................................................10
2.1.2 Flächenverteilung ........................................................................................11
2.1.3 Geographische Daten..................................................................................12
2.2 Die Charakterisierung der Verbrauchergruppen .......................................... 13
2.2.1 Private Haushalte ........................................................................................13
2.2.2 Gewerbe, Industrie und Sonderkunden .......................................................13
2.2.3 Kommunale Liegenschaften ........................................................................14
2.3 Der Energiebedarf an leitungsgebundenen Energieträgern in den einzelnen
Verbrauchergruppen .................................................................................... 15
2.3.1 Der elektrische Energiebedarf .....................................................................15
2.3.2 Der Erdgasbedarf ........................................................................................16
2.4 Der Energiebedarf an nicht-leitungsgebundenen Energieträgern in den
einzelnen Verbrauchergruppen .................................................................... 17
2.4.1 Fragebogen .................................................................................................18
2.4.2 Die Auswertung der Fragebögen .................................................................20
2.4.3 Der Heizölbedarf .........................................................................................22
2.4.4 Der Kohlebedarf ..........................................................................................23
2.4.5 Der Flüssiggasbedarf ..................................................................................23
2.4.6 Die Stromdirektheizungen ...........................................................................23
2.4.7 Der Scheitholzbedarf ...................................................................................24
2.4.8 Der Pelletbedarf ..........................................................................................24
2.4.9 Der Hackgutbedarf ......................................................................................24
2.4.10 Die Solarthermie..........................................................................................25
2.4.11 Die Wärmepumpensysteme ........................................................................25
2.4.12 Die Photovoltaik ..........................................................................................25
3
Einleitung
IfE
2.4.13 Sonstige Systeme .......................................................................................25
2.5 Der Primärenergieeinsatz in den einzelnen Verbrauchergruppen ................ 26
2.5.4 Der Gesamtprimärenergieeinsatz in der Gemeinde Windach ......................29
2.6 Der CO2-Ausstoß in den einzelnen Verbrauchergruppen ............................ 30
2.6.4 Der Gesamt CO2 – Ausstoß in der Gemeinde Windach ...............................32
3
Dimensionierung
und
Entwicklung
von
Varianten
alternativer
Energieversorgungskonzepte ......................................................................... 33
3.1 Der Wärmebedarf und die Wärmebedarfsdichte im Gemeindegebiet ......... 33
3.2 Die betrachteten Nahwärmeverbundlösungen ............................................. 36
3.3 Die untersuchten Energieversorgungsvarianten .......................................... 37
3.4 Die
wirtschaftlichen
Grundannahmen
für
die
verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung ............................. 39
3.5 Verbrauchergruppenübergreifende
Potentialbetrachtung
–
lokales
Nahwärmeverbundnetz 1 ............................................................................. 46
3.5.1 Der Gesamtwärmebedarf ............................................................................48
3.5.2 Die Versorgungsvarianten ...........................................................................50
3.5.2.1 Variante 1.0: Dezentrale Heizölkessel ..............................................50
3.5.2.2 Variante 1.1: Pelletkessel mit Spitzenlastkessel ...............................51
3.5.2.3 Variante 1.2: Hackgutkessel mit Spitzenlastkessel ...........................52
3.5.2.4 Variante 1.3: Heizöl-BHKW-Modul und Spitzenlastkessel ................53
3.5.2.5 Variante 1.4: Pflanzenöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastkessel ...........54
3.5.3 Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ...............................................................55
3.5.3.1 Die Investitionskostenprognose........................................................55
3.5.3.2 Die jährlichen Ausgaben ..................................................................56
4
Einleitung
IfE
3.5.3.3 Die jährlichen Einnahmen ................................................................57
3.5.3.4 Die Wärmegestehungskosten ..........................................................58
3.5.3.5 Die Sensitivitätsanalyse ...................................................................59
3.5.4 Die Emissionsbilanz der verschiedenen Varianten ......................................64
3.5.5 Förderungen ................................................................................................65
–
lokales
3.6.2.4 Variante 2.3: Heizöl-BHKW-Modul und Spitzenlastkessel ................73
3.6.4 Die Emissionsbilanz der verschiedenen Varianten ......................................84
3.6.5 Förderungen ................................................................................................85
–
lokales
3.7.2.4 Variante 3.3: Heizöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastabdeckung ..........93
5
Einleitung
IfE
3.7.4 Die Emissionsbilanz der verschiedenen Varianten ....................................104
3.7.5 Förderungen ..............................................................................................105
–
lokales
Nahwärmeverbundnetz 4 ............................................................................106
3.8.1 Der Gesamtwärmebedarf ..........................................................................108
3.8.2 Die Versorgungsvarianten .........................................................................110
3.8.2.1 Variante 4.0: Dezentrale Heizölkessel ............................................110
3.8.2.2 Variante 4.1: Pelletkessel mit Heizölkessel ....................................111
3.8.2.3 Variante 4.2: Hackgutkessel mit Spitzenlastkessel .........................112
3.8.2.4 Variante 4.3: Heizöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastkessel ...............113
3.8.2.5 Variante 4.4: Pflanzenöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastkessel .........114
3.8.3 Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung .............................................................115
3.8.3.1 Die Investitionskostenprognose......................................................115
3.8.3.2 Die jährlichen Ausgaben ................................................................ 116
3.8.3.3 Die jährlichen Einnahmen ..............................................................117
3.8.3.4 Die Wärmegestehungskosten ........................................................118
3.8.3.5 Die Sensitivitätsanalyse .................................................................119
3.8.4 Die Emissionsbilanz der verschiedenen Varianten ....................................124
3.8.5 Förderungen ..............................................................................................125
3.9 Einbindung der geplanten Biogasanlage ....................................................126
4
Verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung – Sanierung der
Gebäudehülle ..................................................................................................127
6
Einleitung
IfE
4.1 Sanierung von Bestandsgebäuden .............................................................127
4.1.1 Baualterklasse I: Baujahr bis 1918 ............................................................129
4.1.2 Baualterklasse II: Baujahr 1919-1948 ........................................................131
4.1.3 Baualterklasse III: Baujahr 1949-1968 .......................................................133
4.1.4 Baualterklasse IV: Baujahr 1969-1978 ......................................................135
4.1.5 Baualterklasse V: Baujahr 1979-1983 .......................................................137
4.1.6 Baualterklasse VI: Baujahr 1984-1994 ......................................................139
4.2 Sanierung des Schulkomplexes ..................................................................141
5
Verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung – Ausbau der
erneuerbaren Energien ...................................................................................144
5.1 Strahlungsenergie .......................................................................................144
5.1.1 Variante 1 ..................................................................................................144
5.1.2 Variante 2 ..................................................................................................146
5.2 Holz.............................................................................................................147
5.3 Biogas .........................................................................................................148
5.4 Geothermie .................................................................................................149
6
Zusammenfassung..........................................................................................150
7
Abbildungsverzeichnis ...................................................................................161
8
Tabellenverzeichnis ........................................................................................165
9
Quellenangaben ..............................................................................................168
7
IfE
Einleitung
1 Einleitung
Im Rahmen des Energienutzungsplans für die Gemeinde Windach werden Möglichkeiten der
Energieversorgung in den Ortsteilen Windach, Schöffelding und Hechenwang untersucht.
Der Energienutzungsplan dient der Gemeinde als Entscheidungsgrundlage für die zukünftige
Strategie ihrer Energieversorgung und den Ausbau Erneuerbarer Energien.
Die Basis für sämtliche Betrachtungen bildet die Aufnahme des Ist-Zustandes und der bestehenden Infrastruktur. Die Wärmeverbraucher im Gemeindegebiet werden in die Verbrauchergruppen
Private
Haushalte,
Kommunale
Liegenschaften
sowie
Gewer-
be/Industrie/Sonderkunden unterteilt. In allen Verbrauchergruppen wird der Energieumsatz
an leitungsgebundenen Energieträgern ( Strom und Heizstrom ) und nichtleitungsgebundenen Energieträgern ( Heizöl als Äquivalent ) kalkuliert und daraus der Primärenenergieumsatz sowie der CO2-Austoß für das Gemeindegebiet ermittelt.
Aufbauend auf dem Energiebedarf des Ist-Zustandes wird eine straßenzugweise Einteilung
des Wärmebedarfs bei unterschiedlichen Anschlussdichten (60 %, 75 %, und 90%) vorgenommen und für das Gemeindegebiet ein Wärmebedarfsatlas erstellt. Dadurch können Gebiete mit einen ausreichend hohem Wärmeenergiebedarf identifiziert werden.
Darauf aufbauend werden unterschiedliche Energieversorgungskonzepte mit dezentralen
Lösungen sowie Nahwärmeverbundlösungen dimensioniert und verglichen. Hierbei wird eine
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit Investitionskostenprognose, Vollkostenrechnung und Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Eine künftige CO2-Bilanz der verschiedenen Energieversorgungskonzepte dokumentiert die CO2-Einsparpotentiale.
Die Bewertung unterschiedlicher Varianten stützt sich auf die kalkulierten Energiebedarfsdaten und beinhaltet eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Berücksichtigung der aktuellen
Gesetzeslage sowie eine CO2-Bilanz. Das Ergebnis liefert somit eine umfangreiche Informationsbasis für die Entscheidung über das künftige Energiesystem.
Die dargestellten Energiesysteme werden mit einer Standardvariante verglichen, die sowohl
hinsichtlich Wärmegestehungskosten als auch bezüglich der CO 2-Bilanz die Referenz darstellt.
Die Dimensionierung der einzelnen Wärmeversorgungssysteme erfolgt anhand der bisherigen Heizsysteme bzw. des bisherigen Brennstoffbedarfs und ersetzt nicht eine technische
Detailplanung. Sowohl der Wärmebedarf, als auch der thermische Spitzenleistungsbedarf
kann von den kalkulierten Werten abweichen.
8
Einleitung
IfE
In diesem Planungsstadium kann der Aufwand für die Errichtung der Wärmeversorgungsstruktur nur näherungsweise festgelegt werden, wodurch die kalkulierten Kosten von den
realen Kosten abweichen können. Die im Rahmen der vorliegenden Machbarkeitsstudie angenommenen Nettoinvestitionskosten basieren ebenso wie die Brennstoff- und Betriebskosten auf durchschnittlichen Marktpreisen und nicht auf konkreten Angebotsvorlagen. In der
tatsächlichen Umsetzung, die von einer Ausschreibung eingeleitet wird, können daher die
Preise von den hier kalkulierten abweichen. Vor diesem Hintergrund wurden für die unterschiedlichen Varianten Sensitivitätsanalysen erarbeitet, welche den Einfluss einzelner Parameter auf die spezifischen Wärmegestehungskosten darstellen.
Des Weiteren wird die Gebäudestruktur im Gemeindebereich analysiert und in verschiedene
Baualtersklassen eingestuft. Mit dieser Kenntnis kann der energetische Zustand der Liegenschaften beschrieben werden. Daraufhin werden für die unterschiedlichen Baualterklassen
entsprechende, angepasste energetische Sanierungen vorgeschlagen und das Energieeinsparpotential aufgezeigt sowie die Amortisationszeit der Maßnahmen dargestellt.
Sofern im Falle entgeltlicher Beratungen Ersatzansprüche behauptet werden, beschränkt
sich der Ersatz bei jeder Form der Fahrlässigkeit auf das gezahlte Honorar.
Als Datengrundlage wurden die zur Verfügung gestellten Unterlagen und Aufzeichnungen,
sowie bei verschiedenen Vor- Ort Terminen aufgenommenen Daten verwendet.
9
IfE
Die Energie- und CO2-Emissionsbilanz im Ist-Zustand
2 Die Energie- und CO2 – Emissionsbilanz im Ist - Zustand
2.1 Allgemeine Daten zur Gemeinde Windach
2.1.1 Einwohnerzahl
Die Bevölkerungszahlen in der Gemeinde Windach blieben im betrachteten Zeitraum der
letzten zehn Jahre nahezu unverändert. Bei der letzten Bestimmung im Jahr 2008 betrug
diese 3.625 Einwohner. Dies entspricht einer Bevölkerungsdichte von 146 Einwohnern
je km². In der nachfolgenden Abbildung ist die Entwicklung der Einwohnerzahlen über den
Zeitraum der letzten zehn Jahre in der Gemeinde Windach dargestellt.
4.000
3.625
3.636
3.634
3.604
3.552
3.463
3.479
3.390
3.334
2.000
3.214
Einwohnerzahl [-]
3.000
1.000
0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Abbildung 1: Die Entwicklung der Einwohnerzahlen in der Gemeinde Windach [1]
10
IfE
2.1.2 Flächenverteilung
Die Gemeinde Windach weist eine Gesamtfläche von 2.485 Hektar auf. In Tabelle 1 ist die
detaillierte Aufteilung der Fläche in der Gemeinde Windach nach ihrer Nutzungsart aufgeführt.
Tabelle 1: Die Verteilung der Flächen nach ihrer Nutzungsart in der Gemeinde Windach [1]
Nutzungsart
Fläche [ha]
Landwirtschaftsfläche
1.369
Waldfläche
814
Gebäude- und Freifläche
128
Verkehrsfläche
111
Fläche anderer Nutzung
Summe
63
2.485
Im Zeitraum 1980 bis 2008 folgte eine Umverteilung der Flächen in unterschiedlichen Nutzungsarten. So veränderte sich die landwirtschaftliche Nutzfläche von 1.512 Hektar im Jahre
1980 auf 1.369 Hektar im Jahre 2008, dies entspricht einer Verringerung um ca. 10%. Eine
erhebliche Veränderung fand ebenfalls auf dem Sektor der Gebäude- und Freiflächen statt.
Hier konnte eine Veränderung von 86 Hektar im Jahre 1980 auf 111 Hektar im Jahre 2008
festgestellt werden. In der Abbildung 2 ist die Entwicklung der Flächenverteilung in der Gemeinde Windach dargestellt.
100%
80%
Fläche anderer Nutzung
60%
Verkehrsfläche
Gebäude- und Freifläche
40%
Waldfläche
Landwirtschaftsfläche
20%
0%
1980
2004
2008
Abbildung 2: Die Entwicklung der Flächenverteilung in der Gemeinde Windach [1]
11
IfE
2.1.3 Geographische Daten
Die Gemeinde Windach ist eine Gemeinde im oberbayerischen Landkreis Landsberg am
Lech und bildet zusammen mit den Gemeinden Finning und Eresing die Verwaltungsgemeinschaft Windach, deren Sitz sich im Schloss Windach befindet.
Die Gemeinde Windach gliedert sich in die Ortsteile Hechenwang, Schöffelding, Steinebach
und Windach und befindet sich auf rund 580 Meter über Normalnull.
Sie liegt im Osten des Landkreises Landsberg am Lech, circa 12 Kilometer östlich der Stadt
Landsberg am Lech.
12
IfE
2.2 Die Charakterisierung der Verbrauchergruppen
Um die Daten der Gemeinde Windach besser interpretieren zu können, wird die Gemeinde in
drei Verbrauchergruppen unterteilt. Diese gliedern sich wie folgt auf:

Private Haushalte

Gewerbe, Industrie und Sonderkunden

Kommunale Liegenschaften.
2.2.1 Private Haushalte
Die Verbrauchergruppe „Private Haushalte“ umfasst die Einzelpersonen und Gruppen von
Einzelpersonen in ihrer Funktion als Konsumenten und gegebenenfalls auch in ihrer Eigenschaft als Produzenten, die marktbestimmte Waren, nichtfinanzielle und finanzielle Dienstleistungen produzieren, soweit nicht Quasi-Kapitalgesellschaften gebildet werden. Eingeschlossen sind Personen und Personengruppen, die Waren und nichtfinanzielle Dienstleistungen produzieren, die ausschließlich für die eigene Endverwendung bestimmt sind.
2.2.2 Gewerbe, Industrie und Sonderkunden
Die Verbrauchergruppe „Gewerbe, Industrie und Sonderkunden“ definiert sämtliche Liegenschaften, die eine gewerbliche Tätigkeit selbstständig, regelmäßig und in Ertragsabsicht ausführen. Selbstständig bedeutet im Sinne der Gewerbeordnung auf eigene Rechnung und
Verantwortlichkeit. Regelmäßig ist, wenn die Absicht besteht, die Handlung mehr als einmal
durchzuführen, die Tätigkeit an mehr als eine Person angeboten wird, oder diese Tätigkeit
längere Zeit beansprucht.
Die Gewerbeordnung gilt für Gewerbe. Ein Gewerbe ist jede gewerblich ausgeführte Tätigkeit, die nicht explizit ausgenommen ist. Ausgenommen sind:

Land- und Forstwirte mit den Nebengewerben

Bergbau

häusliche Nebenbeschäftigung

Selbstständig im Sinne des EStG

Banken und Versicherungen

Luft- und Eisenbahnunternehmen

Energieerzeuger
13

Herstellung und Verkauf von Waffen

Tätigkeit unter Monopol

Obdachlosen- und Armenbetreuung
IfE
Der Sektor „Industrie“ beinhaltet den Teil der Wirtschaft, der gekennzeichnet ist durch Produktion und Weiterverarbeitung von materiellen Gütern oder Waren in Fabriken und Anlagen,
verbunden mit einem hohen Grad an Mechanisierung und Automatisierung, im Gegensatz
zur handwerklichen Produktionsform.
2.2.3 Kommunale Liegenschaften
Im Rahmen des Energiekonzeptes für die Gemeinde Windach werden folgende kommunale
Liegenschaften betrachtet:

Rathaus (Von-Pfetten-Füll-Platz 1; Ortsteil Windach)

Vorhäuser (Münchener Straße 2, 4; Ortsteil Windach)

Bauhof (Am Schloßpark 2; Ortsteil Windach)

Feuerwehrhaus (Am Schloßpark 1; Ortsteil Windach)

Jugendhaus (Raiffeisenweg 4; Ortsteil Windach)

Kindergarten St. Martin (Maria am Wege 4; Ortsteil Windach)

Kindergarten Maria am Wege (Maria am Wege 2; Ortsteil Windach)

Schule Windach (Schulstraße 11; Ortsteil Windach)

Kindergarten / Mietwohnung (Peter-Endres-Straße 2; Ortsteil Schöffelding)

Feuerwehrhaus (Peter-Endres-Straße 1a; Ortsteil Schöffelding)

Vereinsheim Schießsportclub (Peter-Endres-Straße 1b; Ortsteil Schöffelding)

Vereinsheim Schießsportclub / Feuerwehr (Flächeweg 2; Ortsteil Hechenwang)

Feuerwehrhaus (Flächeweg 2a; Ortsteil Hechenwang)
14
IfE
2.3 Der Energiebedarf an leitungsgebundenen Energieträgern in den
einzelnen Verbrauchergruppen
Unter leitungsgebundene Energieträger werden Energieträger gezählt, die unterschiedliche
Energieformen durch Leitungen zum Verbraucher transportieren. Dies sind üblicherweise
Elektrizität, Erdgas und Nah- und Fernwärme. In diesem Abschnitt wird der Energiebedarf an
leitungsgebundenen Energieträgern in den Verbrauchergruppen „Private Haushalte“, „Gewerbe, Industrie und Sonderkunden“ und „Kommunale Liegenschaften“ dargestellt.
2.3.1 Der elektrische Energiebedarf
Die Verbraucher in der Gemeinde Windach beziehen zum Zeitpunkt der Konzepterstellung
Strom von der E.ON Bayern AG (Hechenwang), den Stadtwerken Fürstenfeldbruck (Windach) und der Lechwerke AG (Schöffelding). Alle Stromverbräuche für die einzelnen Verbrauchergruppen wurden von den Energieversorgungsunternehmen zur Verfügung gestellt.
In der Gemeinde Windach wurden im Jahr 2009 durch die verschiedenen Verbrauchergruppen insgesamt 9.329.400 kWhel Strom verbraucht.
Tabelle 2: Der elektrischer Energiebedarf aufgelistet nach den Verbrauchergruppen
Verbrauchergruppe
Private Haushalte
Kommunale Liegenschaften
elektrischer Energiebedarf [kWh el/a]
6.290.000
592.800
2.446.600
Gesamt
9.329.400
Wie aus Tabelle 2 und Abbildung 3 zu erkennen ist, sind die Verbrauchergruppen „Private
Haushalte“ mit einem Verbrauch von 6.290.000 kWhel und „Gewerbe, Industrie und Sonderkunden“ mit 2.446.600 kWhel die höchsten Bezieher von elektrischer Energie.
15
IfE
67%
private Haushalte
Gewerbe, Industrie und
Sonderkunden
26%
7%
kommunale
Liegenschaften
Abbildung 3: Der elektrische Energiebedarf aufgelistet nach den einzelnen Verbrauchergruppen
2.3.2 Der Erdgasbedarf
Die Gemeinde Windach besitzt kein Erdgasversorgungsnetz.
16
IfE
2.4 Der Energiebedarf an nicht-leitungsgebundenen Energieträgern in
den einzelnen Verbrauchergruppen
Nicht-leitungsgebundene Energieträger sind Energieträger, die die unterschiedlichen Energieformen nicht durch Leitungen transportieren, sondern die direkt am Verbrauchsort gelagert werden. Dies sind üblicherweise Heizöl, Kohle, Flüssiggas und Biomasse.
Wie bereits erläutert, ist die Gemeinde Windach nicht an das Erdgasversorgungsnetz angeschlossen, so dass der thermische Energiebedarf bis auf wenige Wärmepumpensysteme
und Stromdirektheizungen nahezu vollständig durch nicht-leitungsgebunden Energieträger
gedeckt wird.
Zur der Ermittlung der nicht-leitungsgebundenen Energieträger kann daher nicht auf zeitlich
differenzierte Verbräuche, wie bei einer Erdgasversorgung üblich, zurückgegriffen werden.
Des Weiteren weisen Gebiete mit Erdgasanschluss i. d. R. hohe Anschlussdichten auf, wodurch der Erdgasverbrauch zur thermischen Energiebereitstellung repräsentativ für Gebäude
ohne Gasanschluss/-verbrauch ist.
In der Verbrauchergruppe Industrie / Gewerbe / Dienstleistung wurden die nicht leitungsgebundenen Energieträger bei Vor-Ort-Begehungen ermittelt. Die Verbräuche der kommunalen
Liegenschaften wurden von der Gemeindeverwaltung zur Verfügung gestellt. Somit wurden
mit den Fragebögen die noch fehlenden Verbrauchswerte der Verbrauchergruppe Private
Haushalte ermittelt.
17
IfE
2.4.1 Fragebogen
Für die Ermittlung der nicht-leitungsgebundenen Energieträger wurde der in Abbildung 4
dargestellte Fragebogen mit Anschreiben an jeden der ca. 1.080 Haushalte versandt. Mit
etwa 440 beantworteten Fragebögen beträgt der Rücklauf ca. 40%, dies wird als repräsentativ für die restlichen Liegenschaften angenommen.
Abbildung 4: Der verwendete Fragebogen für die Verbrauchergruppe Private Haushalte
18
IfE
In Abbildung 5 ist übersichtlich der straßenspezifische Rücklauf der Fragebögen dargestellt.
Dabei konnten von insgesamt 75 Straßenzügen, bei neun ein Rücklauf von 100 % erzielt
werden. Der geringste Rücklauf einer Straße belief sich auf rund 12 %.
100%
90%
80%
70%
Rücklauf [%]
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Abbildung 5: Die straßenspezifische Rücklauf der Fragebögen
19
IfE
2.4.2 Die Auswertung der Fragebögen
Bei Auswertung der Fragebögen wurden im ersten Schritt die installierten Wärmeerzeuger
nach der Art des Energieträgers ermittelt. Dabei beträgt die Summe aller Wärmeerzeuger
mehr als 100 %, da z. B. in einer Liegenschaft mehrere Wärmeerzeuger installiert sein können. Als Beispiel ist hier eine Kombination von Heizölkessel und Solarthermieanlage zu nennen. In Abbildung 6 sind die Anteile der Wärmeerzeuger graphisch dargestellt. Der am häufigsten eingesetzte Wärmeerzeuger ist der Heizölkessel mit 69 %, gefolgt vom Scheitholzkessel mit rund 48 %. Etwa 21 % setzten zudem eine Solarthermieanlage zur Wärmeerzeugung ein. Alle weiteren Wärmeerzeuger haben einen Anteil von weniger als 10 %.
Scheitholz; 48%
Heizöl; 69%
Solarthermie; 21%
Hackgut; 1%
Strom; 2%
Flüssiggas; 7%
Wärmepumpe; 3%
Kohle; 4%
Pellets; 5%
Abbildung 6: Die Anteile der installierten Wärmeerzeuger im Gemeindebereich Windach in der
Verbrauchergruppe „Private Haushalte“
20
IfE
Neben den installierten Wärmeerzeugern wurde auch die jährlich eingesetzte Energiemenge
pro Energieträger abgefragt. In Tabelle 3 der sind die zur Berechnung des Endenergieeinsatzes verwendeten, spezifischen Heizwerte aufgeführt.
Tabelle 3: Die spezifischen Heizwerte der eingesetzten Energieträger
Heizöl
10
[kWh/l]
Scheitholz
[kWh/Ster]
1600
Solarthermie
[kWh/m²*al]
350
[kWh/l]
7,0
Pellets
[kWh/kg]
4,9
Kohle
[kWh/kg]
7,8
Flüssiggas
Wärmepumpe
[kWhth./kWhel.]
3
Strom
[kWhth./kWhel.]
1
Hackgut
770
[kWh/m³]
Aus den jährlichen Verbrauchswerten und den spezifischen Heizwerten der Energieträger
wird der Gesamtenergieeinsatz berechnet. In Abbildung 7 sind die prozentualen Anteile der
eingesetzten Energieträger dargestellt. Rund zwei drittel des thermischen Energiebedarfs
wird derzeit durch Heizöl bereitgestellt. Der Anteil von Holz beläuft sich mit Scheitholz, Pellets und Hackgut in Summe auf rund 25 %.
Heizöl
68%
Scheitholz
17%
Kohle
0,2%
Strom
0,2%
Wärmepumpe
1,8%
Solarthermie
2,3%
Hackgut
3%
Pellets
4%
Flüssiggas
4%
Abbildung 7: Die eingesetzten Energieträger zur Wärmeerzeugung im Gemeindebereich Windach in der Verbrauchergruppe „Private Haushalte“
21
IfE
Wie bereits eingehend erwähnt, wurde bei den Fragebögen ein Rücklauf von 40 % erreicht,
und als repräsentativ für die restlichen privaten Liegenschaften angenommen. Die bisher in
diesem Kapitel ermittelten Daten bezogen sich immer auf die abgegebenen Fragebögen. Die
Ermittlung des Gesamtenergieeinsatzes in der Verbrauchergruppe Private Haushalte erfolgt
durch Hochrechnung der Fragebogenergebnisse. In Tabelle 4 sind die Gesamtenergieeinsatzmengen der einzelnen Energieträger dargestellt. Der jährliche Gesamtenergieeinsatz
beläuft sich in Summe auf rund 28.760.000 kWh.
Tabelle 4: Der Gesamtenergieeinsatz an nicht leitungsgebundenen Energieträgern in der
Verbrauchergruppe private Haushalte
[kWh]
Heizöl
19.440.000
Scheitholz
4.960.000
Flüssiggas
1.190.000
Pellets
1.070.000
Hackgut
785.000
Solarthermie
670.000
Wärmepumpe
512.000
Strom
70.000
Kohle
66.900
Summe
28.760.000
2.4.3 Der Heizölbedarf
Der jährliche Heizölbedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft
sich auf rund 2.340.000 Liter. Dabei entfallen auf die Verbrauchergruppe Private Haushalte
rund 83 %, auf die kommunalen Liegenschaften etwa 4 %.
Tabelle 5: Der jährliche Heizölbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
kommunale Liegenschaften
Gewerbe, Industrie, Dienstleistung
Summe
Verbrauch [l/a]
1.944.000
98.000
294.000
2.340.000
22
IfE
2.4.4 Der Kohlebedarf
Der jährliche Kohlebedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft
sich auf rund 9.000 kg. Dabei entfallen 100 % auf die Verbrauchergruppe Private Haushalte.
Tabelle 6: Der jährliche Kohlebedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
Verbrauch [kg/a]
private Haushalte
9.000
0
0
Summe
9.000
2.4.5 Der Flüssiggasbedarf
Der jährliche Flüssiggasbedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft sich auf rund 193.000 Liter. Dabei entfallen auf die Verbrauchergruppe Private Haushalte rund 87 %, auf die kommunalen Liegenschaften etwa 13 %.
Tabelle 7: Der jährliche Flüssiggasbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Summe
Verbrauch [l/a]
170.800
22.300
0
193.000
2.4.6 Die Stromdirektheizungen
Der jährliche Stromverbrauch für Stromdirektheizungssysteme aller Verbrauchergruppen im
Gemeindebereich Windach beläuft sich auf rund 70.000 kWh. Dabei entfallen 100 % auf die
Verbrauchergruppe Private Haushalte.
Tabelle 8: Der jährliche Stromdirektheizungsbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [kWh/a]
70.000
0
0
Summe
70.000
23
IfE
2.4.7 Der Scheitholzbedarf
Der jährliche Scheitholzbedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft sich auf rund 3.100 Ster. Dabei entfallen 100 % auf die Verbrauchergruppe Private
Haushalte.
Tabelle 9: Der jährliche Scheitholzbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [Ster/a]
3.100
0
0
Summe
3.100
2.4.8 Der Pelletbedarf
Der jährliche Pelletbedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft
sich auf rund 218.000 kg. Dabei entfallen 100 % auf die Verbrauchergruppe Private Haushalte.
Tabelle 10: Der jährliche Pelletbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [kg/a]
218.000
0
0
Summe
218.000
2.4.9 Der Hackgutbedarf
Der jährliche Hackgutbedarf aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft
sich auf rund 1.020 m³. Dabei entfallen 100 % auf die Verbrauchergruppe Private Haushalte.
Tabelle 11: Der jährliche Hackgutbedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [m³/a]
1.020
0
0
Summe
1.020
24
IfE
2.4.10 Die Solarthermie
Die jährliche Wärmegewinnung durch Solarthermieanlagen aller Verbrauchergruppen im
Gemeindebereich Windach beläuft sich auf rund 670.000 kWh. Dabei entfallen 100 % auf die
Tabelle 12: Die jährliche solarthermische Wärmegewinnung in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [kWh/a]
670.000
0
0
Summe
670.000
2.4.11 Die Wärmepumpensysteme
Der jährliche Stromverbrauch für Wärmepumpensysteme aller Verbrauchergruppen im Gemeindebereich Windach beläuft sich auf rund 171.000 kWh. Dabei entfallen 100 % auf die
Tabelle 13: Der jährliche Wärmepumpenstrombedarf in der Gemeinde Windach
Verbrauchergruppe
private Haushalte
Verbrauch [kWh/a]
171.000
0
0
Summe
171.000
2.4.12 Die Photovoltaik
Zahlen der installierten Photovoltaikanlagen konnten von den Energieversorgungsunternehmen nur für das Jahr 2008 zur Verfügung gestellt werden. Zu dem Zeitpunkt waren etwa
330 kWpeak Gesamtleistung verbaut. Bei einem angesetzten jährlichen Ertrag von 950 kWh
pro installierten kWpeak ergibt sich eine jährlich erzeugte Strommenge von rund
315.000 kWh.
2.4.13 Sonstige Systeme
Im Gemeindebereich sind nach Auskunft der EVU keine Wasser- und Windkraftanlagen installiert. Zudem werden derzeit keine Biomasse KWK-Systeme betrieben.
25
IfE
2.5 Der Primärenergieeinsatz in den einzelnen Verbrauchergruppen
Der gesamte Primärenergieeinsatz einer Verbrauchergruppe wird aus den Primärenergieverbräuchen der leitungsgebundenen und der nicht - leitungsgebunden Energieträgern gebildet. Als Primärenergie wird die Energie bezeichnet, die mit den natürlich vorkommenden
Energieformen oder Energiequellen zur Verfügung steht, wie etwa Kohle, Gas und Wind. Bis
zum Verbraucher wird diese Primärenergie über Endenergie in Nutzenergie umgewandelt.
Dieser Vorgang ist mit Verlusten behaftet, weshalb die Energiemenge, die im Rohstoff enthalten ist, nicht zu 100 % vom Verbraucher genutzt werden kann. Je nach Energieträger sind
diese Verluste unterschiedlich hoch. Diese Verluste sind im Primärenergiefaktor zusammengefasst, der dann zur besseren Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Energieträger dient. In
Tabelle 14 sind die einzelnen Primärenergiefaktoren der eingesetzten Energieträger dargestellt, die bei den Berechnungen verwendet wurden.
Tabelle 14: Der kumulierte Energieaufwand für verschiedene Energieträger [2]
Energieart
kumulierter Energieaufwand [-]
Heizöl
1,11
Erdgas, Flüssiggas
1,12
Steinkohle
1,07
Braunkohle
1,21
Holzhackschnitzel
0,06
Brennholz
0,01
Holzpellets
0,14
Strom (Mix)
2,61
26
IfE
In Tabelle 15 ist der jährliche Primärenergieverbrauch der Verbrauchergruppe Private Haushalte dargestellt. Der höchste Primärenergieverbrauch resultiert aus dem Heizölverbrauch.
Die Summe beläuft sich in dieser Verbrauchergruppe auf 40.360.000 kWh/a.
Tabelle 15: Der Primärenergieverbrauch der privaten Haushalte in der Gemeinde Windach
Energieträger
Primärenergieverbrauch [kWhPrim/a]
Strom
16.420.000
Heizöl
21.580.000
Flüssiggas
1.339.000
Kohle
84.000
Strom (Heizung)
630.000
Pellets
150.000
Scheitholz
50.000
Hackgut
110.000
Gesamt
40.360.000
In Tabelle 16 ist der jährliche Primärenergieverbrauch der Verbrauchergruppe Industrie, Gewerbe und Sonderkunden dargestellt. Dabei resultiert der größte Primärenergieverbrauch
aus dem elektrischen Energieverbrauch. Die Summe beläuft sich in dieser Verbrauchergruppe auf 9.650.000 kWh/a.
Tabelle 16: Der Primärenergieverbrauch der Industrie, Gewerbe und Sonderkunden in der Gemeinde Windach
Energieträger
Strom
6.390.000
Heizöl
3.260.000
Gesamt
9.650.000
27
IfE
In Tabelle 17 ist der jährliche Primärenergieverbrauch der Verbrauchergruppe kommunale
Liegenschaften dargestellt. Der höchste Primärenergieverbrauch resultiert aus dem elektrischen Energieverbrauch. Die Summe beläuft sich in dieser Verbrauchergruppe auf
2.810.000 kWh/a.
Tabelle 17: Der Primärenergieverbrauch der kommunalen Liegenschaften in der Gemeinde
Windach
Energieträger
Strom
1.550.000
Heizöl
1.090.000
Flüssiggas
Gesamt
174.000
2.810.000
28
IfE
2.5.4 Der Gesamtprimärenergieeinsatz in der Gemeinde Windach
In der Gemeinde Windach beläuft sich der jährliche Gesamtprimärenergieverbrauch aller
Verbrauchergruppen auf rund 52.820.000 kWh, siehe Tabelle 18. In Abbildung 8 ist die prozentuale Aufteilung des Primärenergieverbrauchs der Verbrauchergruppen dargestellt. Den
höchsten Anteil hat mit rund 77 % die Verbrauchergruppe private Haushalte.
Tabelle 18: Der jährliche Gesamtprimärenergieverbrauch der Gemeinde Windach
Primärenergieverbrauch [kWh Prim/a]
Verbrauchergruppe
Private Haushalte
40.360.000
Kommunale Liegenschaften
2.810.000
9.650.000
Gesamt
52.820.000
77%
18%
private Haushalte
kommunale
Liegenschaften
5%
Sonderkunden
Abbildung 8: Der Anteil der Verbrauchergruppen am Primärenergieverbrauch
Der jährliche Gesamtprimärenergieverbrauch der Gemeinde Windach entspricht einem
Energieäquivalent von rund 5.300.000 Liter Heizöl.
29
IfE
2.6 Der CO2-Ausstoß in den einzelnen Verbrauchergruppen
Der jährliche gesamte CO2 – Ausstoß der Gemeinde Windach bildet sich aus den CO2 –
Emissionen der einzelnen Verbrauchergruppen. Diese Emissionen bilden sich aus dem Verbrauch von leitungsgebundenen und nicht - leitungsgebundenen Energieträgern im Zeitraum
eines Jahres. In der Tabelle 19 sind für die verschiedenen Energieträger die CO2 – Äquivalente dargestellt, die vom Deutschen Institut für Wohnen und Umwelt ermittelt wurden. Mit
Hilfe dieser Werte und den einzelnen Verbräuchen der jeweiligen Energieart kann der CO 2 –
Ausstoß berechnet.
Tabelle 19: Die CO2-Äquivalente für verschiedene Energieträger [2]
Energieart
CO2-Äquivalent [g/kWhEnd]
Heizöl
302
Erdgas
244
Steinkohle
438
Braunkohle
451
Holzhackschnitzel
35
Brennholz
6
Holzpellets
41
Strom (Mix)
633
In Tabelle 20 ist der jährliche CO2 – Ausstoß der Verbrauchergruppe Private Haushalte dargestellt. Der höchste CO2 – Ausstoß resultiert aus dem Heizölverbrauch. Die Summe beläuft
sich in dieser Verbrauchergruppe auf 10.430 t/a.
Tabelle 20: Der CO2 – Ausstoß durch private Haushalte in der Gemeinde Windach
Energieträger
CO2-Ausstoß [t/a]
Strom
3.982
Heizöl
5.871
Flüssiggas
Kohle
Strom (Heizung)
292
32
153
Pellets
44
Scheitholz
30
Hackgut
27
Gesamt
10.430
30
IfE
In Tabelle 21 ist der jährliche CO2 – Ausstoß der Gewerbe, Industrie und Sonderkunden dargestellt. Dabei resultiert der größte Primärenergieverbrauch durch den elektrischen Energieverbrauch. Die Summe beläuft sich in dieser Verbrauchergruppe auf rund 2.440 t/a.
Tabelle 21: Der CO2 – Ausstoß der Industrie, Gewerbe und Sonderkunden in der Gemeinde
Windach
Energieträger
CO2-Ausstoß [t/a]
Strom
1.550
Heizöl
890
Gesamt
2.440
In Tabelle 22 ist der jährliche CO2 – Ausstoß der Verbrauchergruppe Kommunale Liegenschaften dargestellt. Der höchste CO2 – Ausstoß resultiert aus dem elektrischen Energieverbrauch. Die Summe beläuft sich in dieser Verbrauchergruppe auf 709 t/a.
Tabelle 22: Der CO2 – Ausstoß der kommunalen Liegenschaften in der Gemeinde Windach
Energieträger
CO2-Ausstoß [t/a]
Strom
375
Heizöl
296
Flüssiggas
Gesamt
38
709
31
IfE
2.6.4 Der Gesamt CO2 – Ausstoß in der Gemeinde Windach
In der Gemeinde Windach beläuft sich der jährliche Gesamt CO2 – Ausstoß aller Verbrauchergruppen auf rund 13.580 t, siehe Tabelle 23. In Abbildung 9 ist die prozentuale Aufteilung des Primärenergieverbrauchs der Verbrauchergruppen dargestellt. Den höchsten Anteil
hat mit rund 77 % die Verbrauchergruppe Private Haushalte.
Tabelle 23: Der jährliche Gesamt CO2 - Ausstoß der Gemeinde Windach
CO2-Ausstoß [t/a]
Verbrauchergruppe
private Haushalte
10.430
709
2.440
Gesamt
13.580
77%
private Haushalte
kommunale
Liegenschaften
18%
5%
Sonderkunden
Abbildung 9: Der Anteil der Verbrauchergruppen am CO2 – Ausstoß
32
Dimensionierung und Entwicklung von Varianten alternativer Energieversorgungskonzepte
IfE
3 Dimensionierung und Entwicklung von Varianten alternativer
Energieversorgungskonzepte
3.1 Der Wärmebedarf und die Wärmebedarfsdichte im Gemeindegebiet
Grundsätzlich dient die Wärmebelegungsdichte zur Darstellung des thermischen Energiebedarfs im Gemeindegebiet Windach und ist Grundlage für den Aufbau einer ökologisch und
ökonomisch sinnvoller Nahwärmeverbundlösungen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird davon ausgegangen, dass alle nichtleitungsgebundenen
Energieträger sowie der Heizstrombedarf durch Fernwärme ersetzt werden können.
Bei der Erschließung von Fernwärmeabnehmern wird immer der Ausbau eines zusammenhängenden Straßenzugs betrachtet. Diese Vorgehensweise wurde auch für die Darstellung
der Wärmebelegungsdichte getroffen, wonach alle Liegenschaften bzw. Hausnummern einer
Straße immer als eine Einheit zusammengefasst sind.
Die Berechnung der Wärmebedarfsdichte stützt sich auf die im Fragebogen angegebenen
Energieverbrauchsdaten bzw. deren Hochrechnung. Ausgehend von den in Kapitel 2.4 aufbereiteten Verbrauchswerten wird der spezifische Energieverbrauch pro Hausnummer und
Straße ermittelt.
Aus dem Gesamtenergieverbrauch zur thermischen Energieversorgung der Straßen wird der
für die Fernwärmeversorgung entscheidende Wärmebedarf gebildet. Dabei werden die bei
der Wärmeerzeugung entstehenden Verluste berücksichtigt, denn der Energieeinsatz ist um
den Nutzungsgrad des Wärmeerzeugers höher ist als der tatsächliche Wärmebedarf. Der
Nutzungsgrad wird pauschal mit 90% angesetzt.
Anschließend wird die für die Erschließung notwendige Leitungslänge berechnet. Dabei ist
die Länge der Haupttrasse der Straßenlänge gleichgesetzt und je nach Belegungsdichte und
der daraus resultierenden Anzahl der Hausanschlüsse 12 Meter pro Hausanschlussleitung
addiert.
Aus dem Wärmebedarf und der erforderlichen Leitungslänge ergibt sich der für Wärmenetze
entscheidende Kennwert, die so genannte spezifische Wärmebelegung. Die abgesetzte
(verkaufte) Wärmemenge pro Meter Trassenlänge und Jahr (kWh/m*a). Je höher die spezifische Wärmebelegung ist, desto geringer sind die prozentualen Netzverluste und umso wirtschaftlicher ist ein Wärmenetz zu betreiben. Die Erfahrung aus bereits realisierten Projekten
hat gezeigt, dass eine Wärmebelegungsdichte von mehr als 1.500 kWh/m*a zum Erreichen
eines ökonomisch und ökologisch sinnvollen Betriebs eines Wärmenetzes notwendig ist.
33
IfE
Aus den genannten Gründen werden nur Straßen mit einer Wärmebelegung von mehr als
1.500 kWh/m*a betrachtet bzw. im Wärmebelegungsatlas eingetragen. Dabei wird die Wärmebelegungsdichte wie folgt gestaffelt:
o
< 1.500 kWh/m*a
(Terrakotta)
o
1.500 kWh/m*a bis 2.500 kWh/m*a
(gelb)
o
2.501 kWh/m*a bis 3.500 kWh/m*a
(orange)
o
> 3.501 kWh/m*a
(Feuerrot)
In der folgenden Abbildung sind die Gebäude der betreffenden Straßen gemäß der oben
beschriebenen Vorgehensweise in den digitalen Lageplan eingetragen und bilden somit einen Wärmebelegungsatlas. Der nachfolgende Wärmebelegungsatlas stellt eine Anschlussdichte von 60 % dar. Desweiterhin gibt Abbildung 10 nur den Stadtkern der Gemeinde Windach wieder, da sich hier ausreichend hohe Wärmebelegungsdichten ergeben. Die Wärmebelegungsatlanten mit einer Anschlussdichte von 75 % und 90 % sind im Anhang enthalten.
34
IfE
Abbildung 10: Der Wärmebelegungsatlas mit einer Anschlussdichte von 60 % für das
Stadtgebiet der Gemeinde Windach
Aus dem Wärmebedarfsatlas ist ersichtlich, dass Straßenzüge mit einer Wärmebelegungsdichte von mehr als 1.500 kWh/m*a nur im Ort Windach vorhanden sind.
35
IfE
3.2 Die betrachteten Nahwärmeverbundlösungen
Nach Vorstellung der Zwischenergebnisse wurde im Gemeinderat beschlossen, für weitere
Betrachtungen mit einer Anschlussdichte von 60 % zu rechnen. Aus dem Wärmebedarfsatlas mit 60 % Anschlussdichte konnten demnach folgende Straßenzüge mit einer für eine
Nahwärmeverbundlösung ausreichenden hohen Wärmebelegung identifiziert werden.
o
Schulkomplex
o
Schulstraße
o
Von-Pfetten Füll Platz
o
Pfarrgasse
o
Steinebacher Feld
o
Sandweg
Darauf Aufbauend wurden folgende Nahwärmeverbundlösungen entwickelt:
o
Netz 1:
Kindergärten mit Schulkomplex
o
Netz 2:
Von-Pfetten Füll Platz und Pfarrgasse
o
Netz 3:
Netz 1 und 2 sowie Liegenschaften in der Schulstraße an der Trasse
o
Netz 4:
Netz 3 und Schlosspark
36
IfE
3.3 Die untersuchten Energieversorgungsvarianten
Aufbauend auf den geordneten Jahresdauerlinien des Wärmebedarfs in den Nahwärmeverbundlösungen werden verschiedene Energieversorgungsvarianten in einer möglichen Heizzentrale dimensioniert, die Laufzeiten kalkuliert sowie die Energieumsätze berechnet.
Es werden für alle vier Nahwärmeverbundlösungen werden folgende Energieversorgungsvarianten untersucht:
Variante X.0:
Installation moderner Heizölfeuerungsanlagen dezentral in allen
Liegenschaften als Referenzvariante
Variante X.1:
Holzpelletkessel im Grundlastbetrieb und Heizölkessel im Spitzenlastbetrieb
Variante X.2:
Hackgutkessel im Grundlastbetrieb und Heizölkessel im Spitzenlastbetrieb
Variante X.3:
Heizöl-BHKW im Netzparallelbetrieb nach KWKG mit Eigenstromnutzung und Heizölkessel im Spitzenlastbetrieb
Variante X.4:
Pflanzenöl-BHKW im Netzparallelbetrieb und Stromeinspeisung
nach EEG zur Deckung der Grundlast und Heizölkessel im
Spitzenlastbetrieb
Die Auslegung der verschiedenen Energieversorgungsvarianten erfolgt auf Basis der in Kapitel 2 ermittelten Bedarfsdaten für die thermische Energie.
Zur Abdeckung der Wärmegrundlast werden neben Biomasseanlagen auch verschiedene
Aggregate zur kombinierten Strom- und Wärmebereitstellung, so genannte Blockheizkraftwerke (BHKW) vorgesehen.
37
IfE
Informationen zu den Wärmeerzeugern
Beim Einsatz von Blockheizkraftwerken muss berücksichtigt werden dass diese wartungsintensiv sind. Bei Pflanzenöl- BHKW ist nach wenigen hundert Betriebsstunden das Motoröl
zu wechseln, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Je nach Hersteller und Einsatzbedingungen des BHKW ist nach in etwa 20.000 Betriebsstunden eine Motorüberholung
bzw. ein Austausch des Motors erforderlich. Bei Gas- BHKW können je nach Hersteller und
Größe der Anlage längere Intervalle vorliegen.
Blockheizkraftwerke sollen im Dauerbetrieb zur Grundlastversorgung eingesetzt werden, ein
häufiges Takten - Starten und Stoppen des Motors – ist zu vermeiden. Um einen optimierten
Dauerbetrieb zu gewährleisten ist ein entsprechend großer Pufferspeicher vorzusehen.
Bei den Berechnungen wird von einem durchschnittlichen Heizwert des Pflanzenöls von
9,3 kWh/l ausgegangen, der produzierte Strom wird im Allgemeinen ins öffentliche Netz eingespeist und nach dem EEG vergütet.
Beim Einsatz von Gas wird der vom BHKW erzeugte Strom in das öffentliche Netz eingespeist und nach dem KWK- Gesetz vergütet.
Beim Einsatz eines Hackgutkessels muss berücksichtigt werden, dass ein Hackschnitzelbunker oder -lagerbereich eingerichtet, bzw. errichtet werden muss. Dadurch ist bei diesen
Varianten ein erhöhter Platzbedarf notwendig. Der jährliche Verbrauch an Hackschnitzel wird
bei den einzelnen Varianten in Tonnen angegeben. Dieser Verbrauch ist stark von der Qualität der eingesetzten Hackschnitzel abhängt. Bei den Berechnungen wird von einem durchschnittlichen Heizwert von 3,5 kWh/kg und einer Schüttdichte von 220 kg/m³ ausgegangen.
Um einen optimierten Betrieb zu gewährleisten ist ein entsprechend großer Pufferspeicher
vorzusehen.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass eine Zufahrtsmöglichkeit zur Befüllung des Lagers
gegeben sein muss. Die Belieferungsintervalle sind von der Betriebssituation und der Lagerkapazität abhängig und können von wenigen Tagen bis wenigen Wochen variieren.
Bei den Varianten mit Pelletkessel muss berücksichtigt werden, dass ein Pelletlager (Bunker, Silo, Erdtank) errichtet werden muss. Dadurch ist bei diesen Varianten ein erhöhter
Platzbedarf notwendig. Bei den Berechnungen wird von einem durchschnittlichen Heizwert
von 4,9 kWh/kg und einer Schüttdichte von 650 kg/m³ ausgegangen. Der Platzbedarf für die
Lagerung von Pellets ist somit deutlich geringer als bei Hackschnitzel. Um einen optimierten
Betrieb zu gewährleisten, wird der Einsatz eines Pufferspeichers empfohlen.
38
IfE
3.4 Die wirtschaftlichen Grundannahmen für die verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung
Die hier aufgeführten wirtschaftlichen Grundannahmen gelten für alle in dieser Studie untersuchten Versorgungsvarianten. Basierend auf den entwickelten Energieversorgungsvarianten wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur Ermittlung der ökonomisch günstigsten Variante durchgeführt. Dabei werden im Rahmen einer Vollkostenrechnung nach der Annuitätenmethode in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2067 die Jahresgesamtkosten ermittelt. Hierfür werden die durchschnittlichen Jahresgesamtkosten für den betrachteten Zeitraum berechnet und dargestellt. Die Jahresgesamtkosten geben an, wie viel Kosten unter Berücksichtigung von Kapitalkosten, Instandhaltungs- und Wartungskosten, verbrauchsgebundene
Kosten, sonstige Kosten und evtl. Einnahmen durch den Stromverkauf jährlich anfallen.
Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung gelten folgende Grundannahmen:

Das Bezugsjahr ist 2010

Der Betrachtungszeitraum beträgt 20 Jahre

Alle Preise sind Nettopreise

Bestehende Anlagen gelten als vollständig abgeschrieben

Die Abschreibungen für Neuinvestitionen erfolgen linear über 20 Jahre

Der kalkulatorische Zinssatz beträgt konstant 4,5 % über 20 Jahre

Die Brennstoffkosten bleiben im Betrachtungszeitraum konstant, Preisänderungen
werden gesondert über eine Sensitivitätsanalyse erfasst

Die Stromeinspeisevergütungen bleiben im Betrachtungszeitraum konstant, Änderungen werden gesondert über eine Sensitivitätsanalyse erfasst

Strom aus Pflanzenöl-BHKW-Modulen wird nach dem EEG (Erneuerbare-EnergienGesetz) vergütet, das eingesetzte Pflanzenöl bleibt von der Energiesteuer ausgenommen

Strom aus Heizöl-BHKW-Modulen wird nach dem KWK-Gesetz (Kraft-WärmeKopplungs-Gesetz) vergütet, für das eingesetzte Heizöl kann die Energiesteuer rückerstattet werden
39
IfE
Folgende Kosten bzw. Erlöse werden berücksichtigt:

Investitionskosten auf Basis durchschnittlicher Nettomarktpreise für die einzelnen
Komponenten

betriebsgebundene Kosten für die einzelnen Anlagenkomponenten (Wartung, Instandhaltung, technische Überwachung,…)

verbrauchsgebundene Kosten (Brennstoff und Hilfsenergie)

sonstige Kosten (Versicherung)

Erlöse aus der Stromeinspeisung
Die Investitionskosten sind nicht als konkrete Angebotspreise, sondern lediglich als durchschnittliche Marktpreise zu verstehen und können in der tatsächlichen Umsetzung nach oben
oder unten abweichen. Spezielle Förderungen, z.B. von der Kreditanstalt für Wiederaufbau
(KfW) oder dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) wurden berücksichtigt.
Die Investitionskosten umfassen im Einzelnen:

Wärmeerzeuger (BHKW, Biomassekessel, Ölkessel)

Nahwärmeleitungen und Übergabestationen

Pufferspeicher

Brennstofflager

Heizzentralengebäude (Umbaumaßnahmen)

technische Installationskosten

Projektabwicklung

Sicherheitszuschlag
Die betriebsgebundenen Kosten beinhalten in erster Linie Kosten für die Wartung und Instandhaltung der einzelnen Komponenten und werden in Anlehnung an die VDI 2067 als
prozentualer Anteil an den Investitionskosten ermittelt. Kosten für Kaminkehrer und technische Überwachung(z.B. Abgasmessungen) werden pauschal angesetzt.
40
IfE
Die verbrauchsgebundenen Kosten setzen sich aus Brennstoffkosten und Kosten für
Hilfsenergie zusammen.
Für die Brennstoffe selbst werden folgende Netto-Preise angenommen:

Heizöl
55 Cent/l

Pellets
180 Euro/t

Hackgut
80 Euro/t

Pflanzenöl
75 Cent/l
Die sonstigen Kosten umfassen Kosten für Verwaltung und Versicherung. Die Versicherungskosten werden mit 0,75 Prozent der Investitionskosten für die Anlagentechnik angesetzt.
Erlöse ergeben sich bei Heizöl-BHKW-Modulen aus der Stromeinspeisung, aus vermiedenen Stromkosten durch Stromeigennutzung und der Steuerrückerstattung. Bei der Verwendung von Heizöl in BHKW-Anlagen erhält man eine Steuerrückerstattung in Höhe von
6,135 Cent/l, bezogen auf die Feuerungswärmeleistung. Die Einspeisevergütung wird durch
das KWK Gesetz geregelt, welches novelliert wurde und zum 01.01.2009 in Kraft getreten
ist.
Die wichtigsten Punkte bezüglich der Einspeisevergütung sind:
KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 50 kW erhalten für die erzeugten KWKStrom einen Zuschlag von 5,11 Cent/kWh – und zwar zehn Jahre ab Aufnahmen des Dauerbetriebes.
KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung bis 2 MW erhalten einen Zuschlag von
2,1 Cent/kWh für 6 Betriebsjahre, maximal aber für 30.000 Volllastbetriebsstunden. Der
KWK-Zuschlag ist auch für den KWK-Strom zu zahlen, den der Betreiber der KWK-Anlage
selbst verbraucht. BHKW-Anlagen einer höheren Leistungsstufe erhalten ähnlich wie beim
EEG die höheren Vergütungssätze der unteren Leistungsstufe anteilig vergütet.
Darüber hinaus erhält der Anlagenbetreiber eine zusätzliche Vergütung vom Netzstrombetreiber. Diese ist abhängig vom Strompreis an der Strombörse und wird auf das vorangegangene Quartal bezogen.
41
IfE
In Abbildung 11 ist der KWK-Index der Strombörse der einzelnen Quartale seit 2002 dargestellt. Dieser Preis („üblicher Preis“) gilt aber nur als Richtpreis, der bezahlt werden muss,
wenn sich der Stromanbieter und der KWK-Anlagenbetreiber nicht einigen können.
Abbildung 11: Der KWK-Index an der Strombörse EEX
Somit berechnen sich die Einnahmen aus der Stromerzeugung mit einem Heizöl-BHKW wie
folgt:
Steuerrückerstattung

Heizöl:
6,135 Cent/l
Stromeigennutzung

vermiedene Stromkosten bei derzeitigem Mischpreis von ca. 16 Cent/kWh

KWK-Zuschlag:
- 5,11 Cent/kWh für BHKW < 50 kW el
(für 10 Jahre)
- 2,1 Cent/kWh für BHKW > 50 kW el < 2MW el
(für 6 Jahre bzw. 30.000 Betriebsstunden)
42
IfE
Stromeinspeisung
 üblicher Preis gemäß EEX: ca. 4 Cent/kWh
 KWK-Zuschlag:
- 5,11 Cent/kWh für BHKW < 50 kW el
(für 10 Jahre)
- 2,1 Cent/kWh für BHKW > 50 kW el < 2MW el
(für 6 Jahre bzw. 30.000 Betriebsstunden)
Der Betrachtungszeitraum in dieser Studie beträgt 20 Jahre. Die Dauer für den KWKZuschlag beträgt für Anlagen < 50 kW el 10 Jahre. Dies wird in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung berücksichtigt, wodurch sich ein Mischpreis der Einspeisevergütung für den Zeitraum
von 20 Jahren.
Diese Einnahmen sind nicht über den Betrachtungszeitraum festgeschrieben. Deshalb wird
der Einfluss von Änderungen der Einnahmen durch die Stromproduktion bei den Varianten
mit Heizöl-BHKW-Modulen auf die Wärmegestehungskosten in der Sensitivitätsanalyse genauer betrachtet
Erlöse ergeben sich aus Pflanzenöl-BHKW-Modulen derzeit aus der Stromeinspeisung
gemäß EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) über einen Zeitraum von 20 Jahren.
Die Vergütung nach EEG setzt sich, bei einer Inbetriebnahme im Jahr 2010, dabei folgendermaßen zusammen:
Vergütung nach dem EEG für Strom aus Pflanzenöl, Inbetriebnahme 2010
el .Leistung
Grundvergütung Nawaro-Bonus KWK-Zuschlag
Gesamt
[kW]
[Cent/kWh]
[Cent/kWh]
[Cent/kWh]
[Cent/kWh]
< 150
11,55
5,94
2,97
20,46
Der für die Wirtschaftlichkeit von Pflanzenöl-BHKW-Modulen notwendige Nawaro-Bonus wird
nur bis zu einer installierten Leistung von 150 kW gewährt.
Des Weiteren muss das eingesetzte Pflanzenöl der Nachhaltigkeitsverordnung entsprechen.
Darin ist unter anderem ein Treibhausgasminderungspotential von mindestens 35 Prozent
gegenüber fossiler Brennstoffe gegeben sein. Die „Biomasse-Nachhaltigkeitsverordnung“
ist im August 2009 in Kraft getreten und muss bei flüssiger Biomasse, die ab dem
01.Januar 2010 zur Stromerzeugung eingesetzt wird, eingehalten werden.
43
IfE
In diesem Kapitel wird auf derzeit aktuelle Förderungen eingegangen. Es wird keine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit der genannten Fördermittel gegeben. Zudem besteht kein Rechtsanspruch auf Förderungen.
Bei der Planung/Umsetzung einer Maßnahme sollte nochmals gezielt nach Fördermitteln
recherchiert werden, da Förderungen oftmals zeitlich begrenzt, finanziell gedeckelt, bzw. an
diverse Anforderungen geknüpft sind. Im Folgenden werden Fördermöglichkeiten aufgelistet,
welche für die einzelnen Varianten in Frage kommen. Die Auflistung erfolgt nur stichpunktartig ohne Erwähnung aller Anforderungen.
KfW-Programme Erneuerbare Energien und Wärmenetze:
Biomassekessel über 100 kW (Holzpellets, Hackschnitzel)

20 Euro pro kW als Basisförderung

zusätzlich 10 Euro pro kW für neu errichtete Pufferspeicher mit einem Volumen von
mindestens 30 l/kW
Nahwärmenetz

80 Euro/m Trasse für den Einsatz fester Biomasse

20 Euro/m Trasse für den Einsatz von Pflanzenöl
(in Kombination mit BAFA-Förderung)

1.800 Euro/Übergabestation
Grundsätzliche Anforderungen

Wärmebelegung größer 500 kWh/m*a

Brennstoffe mindestens aus 50 % erneuerbare Energien
44
IfE
Investitionsförderung durch das BAFA:
Nahwärmenetz
Die Förderung von Nahwärmenetzen wird gewährt, wenn mindestens 60 % des Wärmebedarfs durch eine hocheffiziente KWK-Anlage gedeckt wird.
Der Zuschuss beträgt ein Euro je Millimeter Nenndurchmesser und Trassenmeter (nur
Hauptleitung, keine Hausabschlussleitungen), wobei maximal 20 % der ansatzfähigen Investitionskosten des Nahwärmenetzes bezuschusst werden.
Investitionsförderung durch das Technologie- und Förderzentrum:
Förderprogramm: BioKlima; Förderung von Biomasseheizwerken in Bayern
Die Förderung zur Errichtung von automatisch beschickten Biomasseheizanlagen wird unter
anderem gewährt, wenn eine Wärmebelegung im Nahwärmeverbund von mindestens
1.500 kWh/m*a erreicht wird. Desweiteren muss der Biomassekessel mindestens 2.500
Vollbenutzungsstunden erreichen und es dürfen nur Biobrennstoffe nach der vorgegebenen
Positivliste verwendet werden.
Förderung:

Die höchstmögliche Förderung beträgt 20 Euro pro Jahrestonne kalkulatorisch eingespartes CO2. Die Förderung wird auf eine Laufzeit von 7 Jahren berechnet.

Fördergrenze sind 200.000 Euro je Projekt.

Es dürfen andere staatliche Mittel für denselben Zweck in Anspruch genommen werden, sofern der Subventionswert aller ausgereichten staatlichen Mittel 30 % der förderfähigen Kosten nicht übersteigt.
45
IfE
3.5 Verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung – lokales
Nahwärmeverbundnetz 1
Im Nahwärmeverbundnetz 1 wird der Schulkomplex, bestehend aus der Grund- und Hauptschule Windach und die Kindergärten Maria am Wege und St. Martin betrachtet. Die Heizzentrale wird bei der Variante mit Hackgutkessel auf dem Grundstück neben der Grundschule errichtet. Die Wärmeerzeuger aller anderen Varianten werden in der bestehenden Heizzentrale untergebracht.
In Abbildung 12 ist die Nahwärmeverbundlösung mit einem möglichen Verlauf der Leitungen
dargestellt.
Abbildung 12: Der mögliche Verlauf des Nahwärmeverbundnetzes 1
46
IfE
In Tabelle 24 sind die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 1 dargestellt. Die zu installierende Spitzenleistung beträgt 450 kW. Das Netz hat eine Länge von etwa 230 Meter, die
spezifische Wärmebelegung beläuft sich auf rund 3.100 kWh pro Meter und Jahr, der Netzverlust beläuft sich mit jährlich rund 60.000 kWh auf ca. 8 % der bereitgestellten Nahwärme.
Tabelle 24: Die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 1
Netzlänge
Heizleistung
abgesetzte Nahwärme
Verlustwärme
Verlust
Wärmebelegung
Netzbelegung
230
450
710.000
60.000
8
3.100
2,0
[m]
[kW]
[kWh/a]
[kWh/a]
[%]
[kWh/m*a]
[kW/m]
47
IfE
3.5.1 Der Gesamtwärmebedarf
Der jährliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 1 ergibt sich aus dem
Wärmebedarf der Abnehmer und dem Netzverlust. Mit einem Wärmebedarf von rund
710.000 kWh und einem Netzverlust von rund 60.000 kWh ergibt sich ein jährlicher Gesamtwärmebedarf von rund 770.000 kWh.
Mit Hilfe der so genannten Gradtagsmethode der VDI-Richtlinie 2067 können die monatlichen Bedarfswerte vom Jahreswärmebedarf abgeleitet werden. Die Grundidee der Gradtagsmethode basiert auf empirisch ermittelten Monatsbedarfswerten und deren Anteil am
Jahresbedarf. In Abbildung 13 ist der monatliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 1 dargestellt.
160.000
therm. Leistungsbedarf [kW]
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
Jahresstunden [h]
Netzverlust
Heizwärmebedarf
Abbildung 13: Der monatliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 1
48
IfE
Anhand des monatlichen Wärmebedarfs wird die geordnete Jahresdauerlinie des thermischen Energiebedarfs erstellt. Die geordnete Jahresdauerlinie ist das zentrale Instrument für
den Anlagenplaner. Die Fläche unter der Jahresdauerlinie entspricht dem Jahresnutzwärmebedarf. Idealerweise sollten sich die meist modular aufgebauten, d.h. in Grund- und Spitzenlastabdeckung unterteilten Heizanlagensysteme, der Jahresdauerlinie annähern.
Werden Wärmeerzeuger in der Grafik flächendeckend eingetragen, kann auf die Laufzeiten
und den Anteil an der Jahreswärmebereitstellung der einzelnen Wärmeerzeuger geschlossen werden. Die zu installierende Spitzenleistung richtet sich nach Kennwerten der Kesselvollbenutzungsstunden und dem Wärmebedarf. Dies beruht nicht auf einer Heizlastrechnung
und ersetzt nicht die technische Detailplanung.
In Abbildung 14 ist die geordnete Jahresdauerlinie des Gesamtwärmebedarfs des Nahwärmeverbundnetzes 1 dargestellt.
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Abbildung 14: Die geordnete Jahresdauerlinie des Gesamtwärmebedarfs des Nahwärmeverbundnetzes 1
49
IfE
3.5.2 Die Versorgungsvarianten
3.5.2.1
Variante 1.0: Dezentrale Heizölkessel
Bei der Referenzvariante 1.0 wird die dezentrale Wärmeerzeugung in jeder Liegenschaft
separat betrachtet. Abbildung 15 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Jährlich werden rund 86.600 Liter Heizöl verbraucht.
Bei den Investitionskosten wird von einer Erneuerung der Heizölkessel ausgegangen.
500
450
400
350
Heizölkessel 450 kW
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Abbildung 15: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Jahresdauerlinie der Variante 1.0
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
Jahresvollbenutzungsstunden
Erzeugte Jahreswärmemenge
Anteil an Wärmeerzeugung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizölkessel
450
1.705
767.300
100
50
IfE
3.5.2.2
Variante 1.1: Pelletkessel mit Spitzenlastkessel
Bei der Variante 1.1 wird zur Grundlastdeckung ein Pelletkessel mit einer Nennwärmeleistung von 200 kW eingesetzt. Zur Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer
Nennwärmeleistung von 250 kW zum Einsatz. Abbildung 16 zeigt die Jahresdauerlinie mit
den installierten Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für den Pelletkessel ergeben sich etwa 3.300 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 150 Tonnen Pellets und rund 11.500 Liter
Heizöl verbraucht.
Für die Bevorratung der Pellets sollte eine Lagerkapazität von 60 m³ geschaffen werden.
500
450
400
350
300
250
Holzpelletkessel 200 kW
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pelletkessel
200
3.300
660.000
86
Heizölkessel
250
429
107.300
14
51
IfE
3.5.2.3
Variante 1.2: Hackgutkessel mit Spitzenlastkessel
Bei der Variante 1.2 wird zur Grundlastabdeckung ein Hackgutkessel mit einer Nennwärmeleistung von 200 kW eingesetzt. Zur Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer
den installierten Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für den Hackgutkessel ergeben sich etwa 3.300 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 214 Tonnen an Hackgut und 11.500 Liter
Heizöl verbraucht.
Für einen 10-tägigen Volllastbetrieb des Hackgutkessels müssen ca. 75 m³ Hackgut vorgehalten werden.
500
450
400
350
300
250
Hackgutkessel 200 kW
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Hackgutkessel
200
3.300
660.000
86
Heizölkessel
250
429
107.300
14
52
IfE
3.5.2.4
Variante 1.3: Heizöl-BHKW-Modul und Spitzenlastkessel
Bei der Variante 1.3 wird zur Grundlastabdeckung ein Heizöl-BHKW-Modul mit einer thermischen Leistung von 67 kW und einer elektrischen Leistung von 50 kW eingesetzt. Zur Spitzenlastabdeckung wird ein Heizölkessel mit einer Nennwärmeleistung von 400 kW eingesetzt. Abbildung 18 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es wird
ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für das
Heizöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.200 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 112.500 Liter Heizöl verbraucht.
Das Heizöl-BHKW-Modul erzeugt jährlich rund 260.000 kWh an elektrischer Energie, die zu
rund 76 Prozent in das öffentliche Netz eingespeist werden und nach dem KWK-Gesetz vergütet werden.
500
450
400
350
300
250
200
150
100
Heizöl-BHKW 67 kW
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizöl- BHKW
67
5.200
348.400
45
Heizölkessel
400
1.047
418.900
55
53
IfE
3.5.2.5
Variante 1.4: Pflanzenöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastkessel
Bei der Variante 1.4 wird zur Grundlastabdeckung ein Pflanzenöl-BHKW-Modul mit einer
thermischen Leistung von 67 kW und einer elektrischen Leistung von 50 kW eingesetzt. Zur
Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer thermischen Nennwärmeleistung
von 400 kW zum Einsatz. Abbildung 19 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf
auszugleichen. Für das Pflanzenöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.200 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 74.000 Liter Pflanzenöl und rund 44.700 Liter Heizöl
verbraucht.
Die Lagerung des Pflanzenöls ist vor dem Gebäude in einem Erdtank angedacht.
Das Pflanzenöl-BHKW-Modul erzeugt jährlich rund 260.000 kWh an elektrischer Energie, die
in das öffentliche Netz eingespeist und nach dem EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) vergütet werden.
500
450
400
350
300
250
200
150
100
Pflanzenöl-BHKW 67 kW
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pflanzenöl-BHKW
67
5.200
348.400
45
Heizölkessel
400
1.047
418.900
55
54
IfE
3.5.3 Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gelten die in Kapitel 3.4 getroffenen Erläuterungen.
3.5.3.1
Die Investitionskostenprognose
In Abbildung 20 sind die prognostizierten Investitionskosten der einzelnen Varianten dargestellt. Die niedrigsten Investitionskosten weist die Referenzvariante 1.0 mit dezentralen Heizölkesseln auf.
350.000
300.000
Investitionskosten [€]
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 1.2
Variante 1.3
Variante 1.4
Unvorhergesehenes
1.700
10.000
13.900
10.300
11.400
Projektabwicklung
3.500
19.900
27.900
20.500
22.800
Technische Installation
4.500
23.100
26.100
24.500
27.500
Bauliche Maßnahmen
0
12.000
62.000
7.000
7.000
30.000
107.500
109.500
117.000
137.000
0
57.000
81.000
57.000
57.000
Wärmeerzeuger und Anlagenteile
Nahwärmeleitungen und
Übergabestationen
Abbildung 20: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die prognostizierten Investitionskosten
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Preise von den hier Kalkulierten abweichen. Vor diesem Hintergrund wurden für die unterschiedlichen Varianten Sensitivitätsanalysen erarbeitet, welche den Einfluss einzelner Parameter auf die spezifischen Wärmegestehungskosten darstellen.
55
IfE
3.5.3.2
Die jährlichen Ausgaben
Aus den Investitionskosten werden nach der Annuitätenmethode die jährlichen Kapitalkosten
gebildet, die sich zusammen mit den betriebsgebundenen Kosten, den verbrauchsgebundenen Kosten und den sonstigen Kosten, die nach den wirtschaftlichen Grundannahmen in
Kapitel 3.4 berechnet werden, zu den Jahresgesamtkosten addieren. Die Aufteilung der jährlichen Ausgaben auf die einzelnen Kostenarten ist in Abbildung 21 grafisch dargestellt.
120.000
jährliche Kosten [€/a]
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 1.2
Variante 1.3
Variante 1.4
Summe kapitalgebundener Kosten
Summe verbrauchsgebundener Kosten
Summe betriebsgebundener Kosten
Summe sonstiger Kosten
Abbildung 21: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die jährlichen Ausgaben der Varianten
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
56
IfE
3.5.3.3
Die jährlichen Einnahmen
In Abbildung 22 sind die jährlichen Einnahmen der Varianten dargestellt, welche sich durch
die Stromproduktion mit dem Einsatz von KWK-Anlagen (Kraft-Wärme-Kopplung) ergeben.
Bei der Variante 1.4 mit Pflanzenöl-BHKW ergeben sich die Einnahmen durch die Stromeinspeisung nach dem EEG, bei Variante 1.3 durch die Netzeinspeisung nach dem KWKGesetz.
60.000
jährliche Einnahmen [€/a]
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0
Variante 1.0
Einnahmen EEG
Variante 1.1
Einnahmen KWK-Zuschlag
Variante 1.2
Einnahmen Eigenstromnutzung
Variante 1.3
Einnahmen Stromeinspeisung
Variante 1.4
Einnahmen Steuerrückerstattung
Abbildung 22: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die jährlichen Einnahmen der Varianten
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
57
IfE
3.5.3.4
Die Wärmegestehungskosten
Abbildung 23 gibt die kalkulierten Jahresgesamtkosten und Wärmegestehungskosten der
einzelnen Varianten wieder. Die Jahresgesamtkosten ergeben sich aus der Summe der jährlichen kapitalgebundenen-, betriebsgebundenen-, verbrauchsgebundenen und sonstigen
Kosten. Aus den Jahresgesamtkosten werden die spezifischen Wärmegestehungskosten
ermittelt, die die Kosten pro Kilowattstunde bereitgestellter Nutzwärme beziffern. Die spezif ischen Wärmegestehungskosten dienen als wichtigste Kenngröße zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von Wärmegestehungsanlagen. So müssen sich alternative Konzepte zur
Wärmebereitstellung stets an den spezifischen Wärmegestehungskosten einer konventionellen Standardvariante messen.
80.000
9,1
70.000
10,0
9,1
8,5
8,7
Jahresgesamtkosten [€/a]
60.000
8,0
65.000
65.000
50.000
62.000
61.000
6,0
57.000
40.000
30.000
4,0
20.000
Wärmegestehungskosten [Cent/kWh]
8,0
2,0
10.000
0
0,0
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 1.2
Variante 1.3
Variante 1.4
Abbildung 23: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Jahresgesamtkosten der Varianten
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Die Referenzvariante 1.0 mit dezentralen Heizölkesseln weist mit 8,0 Cent/kWh die niedrigsten Wärmegestehungskosten auf. Die höchsten Wärmegestehungskosten mit 9,1 Cent/kWh
ergeben sich bei Variante 1.2 mit einem Hackgutkessel und bei Variante 1.3 mit einem Heizöl-BHKW-Modul.
58
IfE
3.5.3.5
Die Sensitivitätsanalyse
Zur Berücksichtigung von Änderungen der Kapitalkosten sowie Preisänderungen bei den
Brennstoffen wird für die einzelnen Varianten eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, die den
Einfluss des jeweiligen Parameters auf die Wärmegestehungskosten simuliert.
Die verschiedenen Sensitivitätsanalysen sind in den folgenden Abbildungen dargestellt. In
den Sensitivitätsanalysen der neuen Energieversorgungsvarianten ist jeweils die Sensitivität
der Referenzvariante auf steigende Brennstoffpreise mit dargestellt.
Variante 1.0: dezentrale Heizölkessel
Steigen die Brennstoffkosten um 50 %, dann steigen die Wärmegestehungskosten von
8,0 Cent/kWh auf 11,4 Cent/kWh. Steigen die Kapitalkosten um 50 %, dann steigen die
Wärmegestehungskosten auf 8,2 Cent/kWh.
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Einflussgrößenänderung in %
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
Abbildung 24: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Sensitivitätsanalyse der Variante 1.0
59
IfE
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
Brennstoffkosten Standardvariante 1.0
60
IfE
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
61
IfE
Variante 1.3: Heizöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastkessel
Wärmegestehungskosten auf 10,4 Cent/kWh. Steigen die Einnahmen durch die Stromproduktion um 50 %, dann sinken die Wärmegestehungskosten auf 7,9 Cent/kWh.
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
Einnahmen Stromproduktion Heizöl- BHKW
62
IfE
Im Gegensatz zur Variante mit einem Heizöl-BHKW-Modul wird bei dieser Energieversorgungsvariante keine Variation der Stromerlöse vorgenommen. Der Grund hierfür liegt in der
Vergütung des Pflanzenöl-BHKW. Die Vergütung erfolgt dabei nach dem EEG, welches dem
Anlagenbetreiber konstante Einnahmen für die Dauer von 20 Jahren garantiert.
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
63
IfE
3.5.4 Die Emissionsbilanz der verschiedenen Varianten
Zur Beurteilung der ökologischen Verträglichkeit wird für die verschiedenen neuen Energieversorgungsvarianten eine Bilanzierung der CO 2-Emissionen durchgeführt. Dabei wird neben
dem jährlichen Brennstoffbedarf auch der Hilfsenergiebedarf (elektrische Energie) berücksichtigt .Die Faktoren der CO2-Äquivalente wurden mit Hilfe der GEMIS-Datenbank ermittelt
und berücksichtigen alle anfallenden Emissionen von der Gewinnung bis zur Energiewandlung des jeweiligen Brennstoffs. Das Ergebnis der Berechnungen ist in Abbildung 29 dargestellt.
CO2- Äquivalent [g/kWhEnd]
Heizöl
302
Pflanzenöl
129
Hackschnitzel
35
Pellets
41
Strom
633
300
250
CO2 [t/a]
200
150
270
100
186
50
73
67
Variante 1.1
Variante 1.2
68
0
Variante 1.0
Variante 1.3
Variante 1.4
Abbildung 29: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die CO2-Bilanz der verschiedenen Varianten
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Die höchsten CO2-Emissionen entstehen bei der Referenzvariante 1.0 und bei Variante 1.3,
da hierbei nur der fossile Energieträger Heizöl zum Einsatz kommt. Die niedrigsten CO 2Emissionen entstehen bei Variante 1.1, 1.2 und 1.4, da hier regenerative Brennstoffe (Pellets, Hackgut und Pflanzenöl) eingesetzt werden.
64
IfE
3.5.5 Förderungen
Für die Förderungen gelten die in Kapitel 3.4 getroffenen Erläuterungen. In den nachfolgenden Tabellen sind die möglichen Förderungen des Nahwärmeverbundnetzes 1 aufgeführt.
Zudem wird der Einfluss der Investitionszuschüsse auf die jeweiligen Wärmegestehungskosten der verschiedenen Energieversorgungsvarianten dargestellt.
Tabelle 25: Übersicht der möglichen Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 1
Biomassekessel (KfW)
Biomassekessel (BioKlima)
Nahwärmenetz BAFA
Nahwärmenetz KfW
Hausübergabestationen
Summe Förderungen
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
V 1.0
-
V 1.1
4.000
26.000
10.400
5.400
45.800
V 1.2
4.000
26.000
18.400
5.400
53.800
V 1.3
-
V 1.4
10.400
5.400
15.800
Tabelle 26: Zusammenfassung der Auswirkung möglicher Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 1
Investitionskosten
Jahresgesamtkosten
Wärmegestehungskosten
[€]
[€]
[Cent/kWh]
V 1.0
40.000
57.000
8,0
V 1.1
184.000
61.000
8,0
V 1.2
268.000
65.000
8,5
V 1.3
236.000
65.000
9,1
V 1.4
247.000
62.000
8,5
Tabelle 27: Wärmegestehungskosten mit/ohne Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 1
V 1.0
ohne Förderung
mit Förderungen
V 1.1
V 1.2
V 1.3
V 1.4
[Cent/kWh]
8,0
8,5
9,1
9,1
8,7
[Cent/kWh]
8,0
8,0
8,5
9,1
8,5
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 1.2
Variante 1.3
Variante 1.4
dezentrale
Heizölkessel
Pelletkessel
Heizölkessel
Hackgutkessel
Heizölkessel
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
65
IfE
Im Nahwärmeverbundnetz 2 wird das Rathaus der Gemeinde Windach sowie die Liegenschaften des Von-Pfetten-Füll-Platz und der Pfarrgasse betrachtet.
Die Errichtung der Heizzentrale ist auf dem Gelände des Rathauses angedacht.
dargestellt.
66
IfE
In Tabelle 28 sind die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 2 dargestellt. Die zu installierende Spitzenleistung beträgt 300 kW. Das Netz hat eine Länge von etwa 380 Meter, die
Netzlänge
Heizleistung
Verlustwärme
Verlust
Wärmebelegung
Netzbelegung
380
300
516.000
90.000
15
1.358
1,3
[m]
[kW]
[kWh/a]
[kWh/a]
[%]
[kWh/m*a]
[kW/m]
67
IfE
516.000 kWh und einem Netzverlust von 90.000 kWh ergibt sich ein jährlicher Gesamtwärmebedarf von rund 606.000 kWh.
Jahresbedarf.
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
Jahresstunden [h]
68
IfE
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
69
IfE
3.6.2.1
Bei der Referenzvariante 2.0 wird jede dezentrale Wärmeerzeugung in jeder Liegenschaft
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizölkessel
300
1.720
516.000
100
70
IfE
3.6.2.2
Bei der Variante 2.1 wird zur Grundlastabdeckung ein Pelletkessel mit einer Nennwärmeleistung von 120 kW eingesetzt. Zur Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer
Heizöl verbraucht.
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pelletkessel
120
4.300
516.000
85
Heizölkessel
180
500
90.000
15
71
IfE
3.6.2.3
Heizöl verbraucht.
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Hackgutkessel
120
4.300
516.000
85
Heizölkessel
180
500
90.000
15
72
IfE
3.6.2.4
Variante 2.3: Heizöl-BHKW-Modul und Spitzenlastkessel
Bei der Variante 2.3 wird zur Grundlastabdeckung ein Heizöl-BHKW-Modul mit einer thermischen Leistung von 67 kW und einer elektrischen Leistung von 50 kW eingesetzt. Zur Spitzenlastabdeckung wird ein Heizölkessel mit einer Nennwärmeleistung von 250 kW eingesetzt. Abbildung 36 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es wird
ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für das
Heizöl-BHKW-Modul ergeben sich 5.500 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden
rund 97.900 Liter Heizöl verbraucht.
Für den Betrieb des Heizöl-BHKW-Moduls ist die Installation eines Heizöltanks erforderlich.
350
300
250
200
150
100
Heizöl-BHKW 67 kW
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizöl-BHKW
67
5.500
368.500
61
Heizölkessel
250
950
237.500
39
73
IfE
3.6.2.5
thermischen Leistung von 67 kW und einer elektrischen Leistung von 50 kW eingesetzt. Zur
Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer thermischen Nennwärmeleistung
von 250 kW zum Einsatz. Abbildung 37 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf
auszugleichen. Für das Pflanzenöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.500 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 78.000 Liter Pflanzenöl und rund 26.200 Liter Heizöl
verbraucht.
350
300
250
200
150
100
50
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pflanzenöl-BHKW
67
5.500
368.500
61
Heizölkessel
250
950
237.500
39
74
IfE
Für die Wirtschaftlichkeit gelten die in Kapitel 3.4 getroffenen Erläuterungen.
3.6.3.1
In Abbildung 38 sind die prognostizierten Investitionskosten der einzelnen Varianten dargestellt. Die niedrigsten Investitionskosten weist die Referenzvariante 2.0 mit dezentralen Heizölkesseln auf.
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
Unvorhergesehenes
2.600
13.500
14.500
16.000
16.000
Projektabwicklung
5.300
26.900
29.000
32.100
32.100
6.900
26.400
27.200
35.500
35.500
Bauliche Maßnahmen
0
43.000
58.000
25.000
25.000
46.000
68.500
73.500
129.000
129.000
0
131.000
131.000
131.000
131.000
Übergabestationen
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
In diesem Planungsstadion kann der Aufwand für die Errichtung der Wärmeversorgungsstruktur nur näherungsweise festgelegt werden, wodurch die kalkulierten Kosten von den
75
IfE
3.6.3.2
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
76
IfE
3.6.3.3
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0
Variante 2.0
Einnahmen EEG
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
Abbildung 40: Das Nahwärmeverbundnetz 2: Die jährlichen Einnahmen
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
77
IfE
3.6.3.4
80.000
70.000
11,8
12,0
11,8
60.000
14
12
9,3
72.000
50.000
10
40.000
8
62.000
30.000
61.000
6
61.000
20.000
4
10.000
16
13,8
2
49.000
0
0
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
ergeben sich bei Variante 2.3 mit einem Heizöl-BHKW-Modul.
78
IfE
3.6.3.5
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
79
IfE
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
80
IfE
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
81
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
Einnahmen Stromproduktion Erdgas- BHKW
82
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
Abbildung 46: Das Nahwärmeverbundnetz 2: Die Sensitivitätsanalyse der Variante2.4
83
IfE
Heizöl
302
Pflanzenöl
129
Hackschnitzel
35
Pellets
41
Strom
633
200
180
160
140
CO2 [t/a]
120
100
181
80
131
60
40
60
56
20
6
0
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
da hierbei nur der fossile Brennstoff Heizöl zum Einsatz kommt. Die niedrigsten CO 2Emissionen entstehen bei der Variante 2.4, da hier der regenerative Brennstoff Pflanzenöl
einsetzt wird, und zusätzlich eine Gutschrift für das Einspeisen von Strom in das öffentliche
Versorgungsnetz erhält.
84
IfE
3.6.5 Förderungen
Nahwärmenetz BAFA
Nahwärmenetz KfW
Summe Förderungen
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
V 2.0
-
V 2.1
2.400
30.320
18.000
50.720
V 2.2
2.400
30.320
18.000
50.720
V 2.3
-
V 2.4
30.320
18.000
48.320
Investitionskosten
Jahresgesamtkosten
[€]
[€]
[Cent/kWh]
V 2.0
61.000
49.000
9,3
V 2.1
259.000
57.000
11,0
V 2.2
283.000
57.000
11,0
V 2.3
369.000
72.000
13,8
V 2.4
321.000
58.000
11,2
V 2.0
ohne Förderung
mit Förderungen
V 2.1
V 2.2
V 2.3
V 2.4
[Cent/kWh]
9,3
11,8
11,8
13,8
12,0
[Cent/kWh]
9,3
11,0
11,0
13,8
11,2
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
85
IfE
Im Nahwärmeverbundnetz 3 werden die Nahwärmeverbünde 1 und 2 zusammen betrachtet.
Zusätzlich werden noch die Liegenschaften der Moosstraße und der Schulstraße in den
Nahwärmeverbund integriert. Es ist angedacht die Heizzentrale auf dem Grundstück neben
der Grundschule zu errichtet.
dargestellt.
86
IfE
In Tabelle 32 sind die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 3 dargestellt. Die zu installierende Spitzenleistung beträgt 900 kW. Das Netz hat eine Länge von etwa 1.060 Meter, die
Netzlänge
Heizleistung
Verlustwärme
Verlust
Wärmebelegung
Netzbelegung
1.060
900
1.370.000
255.000
16
1.292
0,8
[m]
[kW]
[kWh/a]
[kWh/a]
[%]
[kWh/m*a]
[kW/m]
87
IfE
1.370.000 kWh und einem Netzverlust von 255.000 kWh ergibt sich ein jährlicher Gesamtwärmebedarf von rund 1.625.000 kWh.
Jahresbedarf.
300.000
275.000
250.000
225.000
200.000
175.000
150.000
125.000
100.000
75.000
50.000
25.000
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
Jahresstunden [h]
88
IfE
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
89
IfE
3.7.2.1
Bei der Referenzvariante 3.0 wird jede dezentrale Wärmeerzeugung in jeder Liegenschaft
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizölkessel
900
1.522
1.370.000
100
90
IfE
3.7.2.2
Heizöl verbraucht.
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pelletkessel
350
3.900
1.365.000
84
Heizölkessel
550
473
260.000
16
91
IfE
3.7.2.3
Nennwärmeleistung 550 kW zum Einsatz. Abbildung 53 zeigt die Jahresdauerlinie mit den
installierten Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im
Wärmebedarf auszugleichen. Für den Hackgutkessel ergeben sich etwa 3.900 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 443 Tonnen an Hackgut und 28.700 Liter Heizöl
verbraucht.
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Hackgutkessel
350
3.900
1.365.000
84
Heizölkessel
550
473
260.000
16
92
IfE
3.7.2.4
Variante 3.3: Heizöl-BHKW-Modul mit Spitzenlastabdeckung
Bei der Variante 3.3 wird zur Grundlastabdeckung ein Heizöl-BHKW-Modul mit einer thermischen Leistung von 150 kW und einer elektrischen Leistung von 150 kW eingesetzt. Zur
Spitzenlastabdeckung wird ein Heizölkessel mit einer Nennwärmeleistung von 750 kW eingesetzt. Abbildung 54 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es
wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für
das Heizöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.500 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich
werden rund 292.800 Liter Heizöl verbraucht.
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizöl-BHKW
150
5.500
825.000
51
Heizölkessel
750
1.067
800.000
49
93
IfE
3.7.2.5
thermischen Leistung von 150 kW und einer elektrischen Leistung von 150 kW eingesetzt.
Zur Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer thermischen Nennwärmeleistung von 750 kW zum Einsatz. Abbildung 55 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten
Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für das Pflanzenöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.500 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 222.000 Liter Pflanzenöl und rund 88.200 Liter
Heizöl verbraucht.
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pflanzenöl-BHKW
150
5.500
825.000
51
Heizölkessel
750
1.067
800.000
49
94
IfE
Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gelten die in Kapitel 3.4 getroffenen Maßnahmen.
3.7.3.1
In Abbildung 56 sind die prognostizierten Investitionskosten der einzelnen Varianten dargestellt. Die niedrigsten Investitionskosten weist sie Referenzvariante 3.0 mit dezentralen Heizölkesseln auf.
1.000.000
900.000
800.000
700.000
600.000
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
Unvorhergesehenes
7.500
34.300
36.300
36.800
38.300
Projektabwicklung
15.000
68.500
72.700
73.700
76.500
19.500
70.700
72.200
79.000
82.800
Bauliche Maßnahmen
0
73.000
103.000
61.000
61.000
130.000
204.500
214.500
259.700
284.700
0
337.000
337.000
337.000
337.000
Übergabestationen
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
95
IfE
3.7.3.2
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
96
IfE
3.7.3.3
180.000
160.000
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Variante 3.0
Einnahmen EEG
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
Abbildung 58: Das Nahwärmeverbundnetz 3: Die jährlichen Einnahmen
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
97
IfE
3.7.3.4
225.000
16,0
15,0
200.000
14,0
11,3
11,4
10,7
12,0
150.000
9,2
10,0
125.000
155.000
100.000
148.000
156.000
8,0
206.000
6,0
75.000
126.000
4,0
50.000
175.000
2,0
25.000
0
0,0
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
98
IfE
3.7.3.5
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
99
IfE
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
100
IfE
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
101
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
102
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
103
IfE
Zur Beurteilung der ökologischen Verträglichkeit wird für die verschiedenen neuen Energieversorgungsvarianten eine Bilanzierung der CO2-Emissionen durchgeführt. Dabei wird neben
Heizöl
302
Pflanzenöl
129
Hackschnitzel
35
Pellets
41
Strom
633
500
450
400
350
CO2 [t/a]
300
250
483
200
391
150
100
167
156
50
34
0
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
da hierbei nur der fossile Brennstoff Heizöl zum Einsatz kommt. Die niedrigsten CO 2Emissionen entstehen bei der Variante 3.4, da hier der regenerative Brennstoff Pflanzenöl
einsetzt wird, und zusätzlich eine Gutschrift für das Einspeisen von Strom in das öffentliche
Versorgungsnetz erhält.
104
IfE
3.7.5 Förderungen
Nahwärmenetz BAFA
Nahwärmenetz KfW
Summe Förderungen
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
V 3.0
-
V 3.1
7.000
84.720
34.200
125.920
V 3.2
7.000
84.720
34.200
125.920
V 3.3
-
V 3.4
84.720
34.200
118.920
Investitionskosten
Jahresgesamtkosten
[€]
[€]
[Cent/kWh]
V 3.0
172.000
126.000
9,2
V 3.1
663.000
146.000
10,7
V 3.2
710.000
138.000
10,0
V 3.3
848.000
206.000
15,0
V 3.4
762.000
145.000
10,6
V 3.0
ohne Förderung
mit Förderungen
V 3.1
V 3.2
V 3.3
V 3.4
[Cent/kWh]
9,2
11,4
10,7
15,0
11,3
[Cent/kWh]
9,2
10,7
10,0
15,0
10,6
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
105
IfE
Im Nahwärmeverbundnetz 4 werden zusätzlich zum Nahwärmeverbundnetz 3, die Liegenschaften der Straße „Am Schlosspark“, das Feuerwehrhaus und die beiden angrenzenden
Liegenschaften der Münchner Straße betrachtet. Es ist angedacht die Heizzentrale auf dem
Grundstück neben der Grundschule zu errichtet.
dargestellt.
106
IfE
In Tabelle 36 sind die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 4 dargestellt. Die zu installierende Spitzenleistung beträgt 1.200 kW. Das Netz hat eine Länge von etwa 1.640 Meter,
die spezifische Wärmebelegung beläuft sich auf rund 1.098 kWh pro Meter und Jahr, der
Netzverlust beläuft sich mit jährlich rund 420.000 kWh auf ca. 19 % der bereitgestellten
Nahwärme.
Netzlänge
Heizleistung
Verlustwärme
Verlust
Wärmebelegung
Netzbelegung
1.640
1.200
1.800.000
420.000
19
1.098
1,4
[m]
[kW]
[kWh/a]
[kWh/a]
[%]
[kWh/m*a]
[kW/m]
107
IfE
1.800.000 kWh und einem Netzverlust von 420.000 kWh ergibt sich ein jährlicher Gesamtwärmebedarf von rund 2.220.000 kWh.
Jahresbedarf. In Abbildung 67 ist der monatliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 4 dargestellt.
350.000
325.000
300.000
275.000
250.000
225.000
200.000
175.000
150.000
125.000
100.000
75.000
50.000
25.000
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
Jahresstunden [h]
108
IfE
und den Anteil an der Jahreswärmebereitstellung der einzelnen Wärmeerzeuger geschlossen werden. Die zu installierende Spitzenleistung richtet sich nach Kennwerten der Kesselvollbenutzungsstunden und dem Wärmebedarf. Dies beruht auf einer Heizlastrechnung und
ersetzt nicht die technische Detailplanung.
In Abbildung 68 ist die geordnete Jahresdauerlinie des Gesamtwärmebedarfs des Nahwärmverbundnetzes 4 dargestellt.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
109
IfE
3.8.2.1
Bei der Referenzvariante 4.0 wird die dezentrale Wärmeerzeugung in jeder Liegenschaft
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizölkessel
1.200
1.500
1.800.100
100
110
IfE
3.8.2.2
Variante 4.1: Pelletkessel mit Heizölkessel
Heizöl verbraucht.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pelletkessel
450
4.100
1.845.000
83
Heizölkessel
750
500
375.100
17
111
IfE
3.8.2.3
Heizöl verbraucht.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Hackgutkessel
450
4.100
1.845.000
83
Heizölkessel
750
500
375.100
17
112
IfE
3.8.2.4
Bei der Variante 4.3 wird zur Grundlastabdeckung ein Heizöl-BHKW-Modul mit einer thermischen Leistung von 250 kW und einer elektrischen Leistung von 250 kW eingesetzt. Zur
Spitzenlastabdeckung wird ein Heizölkessel mit einer Nennwärmeleistung von 1.000 kW
eingesetzt. Abbildung 72 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten Wärmeerzeugern. Es
wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für
das Heizöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 5.000 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich
werden rund 417.000 Liter Heizöl verbraucht.
Für den Betrieb des Heizöl-BHKW-Moduls ist die Installation eines Heizöltanks erforderlich.
Das Heizöl-BHKW-Modul erzeugt jährlich rund 1.250.000 kWh an elektrischer Energie, die
zu rund 95 Prozent in das öffentliche Netz eingespeist werden und nach dem KWK-Gesetz
vergütet werden.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
Heizöl-BHKW 250 kW
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Heizöl-BHKW
250
5.000
1.250.000
56
Heizölkessel
1.000
970
970.100
44
113
IfE
3.8.2.5
thermischen Leistung von 150 kW und einer elektrischen Leistung von 150 kW eingesetzt.
Zur Spitzenlastabdeckung kommt ein Heizölkessel mit einer thermischen Nennwärmeleistung von 1.100 kW zum Einsatz. Abbildung 73 zeigt die Jahresdauerlinie mit den installierten
Wärmeerzeugern. Es wird ein Pufferspeicher vorgesehen, um Schwankungen im Wärmebedarf auszugleichen. Für das Pflanzenöl-BHKW-Modul ergeben sich etwa 6.000 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Jährlich werden rund 242.000 Liter Pflanzenöl und 145.600 Liter
Heizöl verbraucht.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Jahresstunden [h]
Wärmeerzeuger
Nennwärmeleistung
[kW]
[h/a]
[kWh/a]
[%]
Pflanzenöl-BHKW
150
6.000
900.000
41
Heizölkessel
1.100
1.200
1.320.100
59
114
IfE
Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gelten die in Kapitel 3.4 getroffenen Erläuterungen.
3.8.3.1
In Abbildung 74 sind die prognostizierten Investitionskosten der einzelnen Variantendargestellt. Die niedrigsten Investitionskosten weist die Referenzvariante 4.0 mit dezentralen Heizölkesseln auf.
1.400.000
1.200.000
1.000.000
800.000
600.000
400.000
200.000
0
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Unvorhergesehenes
12.800
49.900
52.200
50.800
51.300
Projektabwicklung
25.500
99.800
104.400
101.700
102.600
33.300
104.600
106.100
110.000
111.200
Bauliche Maßnahmen
0
88.000
123.000
65.000
65.000
222.000
240.000
250.000
276.500
284.500
0
565.000
565.000
565.000
565.000
Übergabestationen
Variante 4.4
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
115
IfE
3.8.3.2
450.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
116
IfE
3.8.3.3
200.000
180.000
160.000
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Variante 4.0
Variante 4.1
Einnahmen EEG
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
Abbildung 76: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die jährlichen Einnahmen der Varianten
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
117
IfE
3.8.3.4
350.000
18,0
16,5
16,0
300.000
11,3
12,0
9,8
200.000
10,0
150.000
8,0
204.000
219.000
297.000
218.000
6,0
100.000
4,0
50.000
14,0
12,1
12,1
250.000
177.000
2,0
0
0,0
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
118
IfE
3.8.3.5
9,8 Cent/kWh auf 13,0 Cent/kWh. Steigen die Kapitalkosten um 50 %%, dann steigen die
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
119
IfE
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
120
IfE
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
121
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
122
IfE
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-55%
-45%
-35%
-25%
-15%
-5%
5%
15%
25%
35%
45%
55%
Brennstoffkosten
Kapitalkosten
123
IfE
Heizöl
302
Pflanzenöl
129
Hackschnitzel
35
Pellets
41
Strom
633
700
600
CO2 [t/a]
500
400
300
631
508
200
233
100
219
190
0
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
da hierbei nur der fossile Energieträger Heizöl zum Einsatz kommt. Die niedrigsten CO 2Emissionen entstehen bei Variante 4.1, 4,2 und 4,4, da hier regenerative Brennstoffe (Pellets, Hackgut und Pflanzenöl) eingesetzt werden.
124
IfE
3.8.5 Förderungen
Nahwärmenetz BAFA
Nahwärmenetz KfW
Summe Förderungen
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
[€]
V 4.0
-
V 4.1
9.000
130.640
68.400
208.040
V 4.2
9.000
130.640
68.400
208.040
V 4.3
-
V 4.4
130.640
68.400
199.040
Investitionskosten
Jahresgesamtkosten
[€]
[€]
[Cent/kWh]
V 4.0
294.000
177.000
9,8
V 4.1
940.000
203.000
11,3
V 4.2
993.000
188.000
10,4
V 4.3
1.170.000
297.000
16,5
V 4.4
981.000
202.000
11,2
V 4.0
ohne Förderung
mit Förderungen
V 4.1
V 4.2
V 4.3
V 4.4
[Cent/kWh]
9,8
12,1
11,3
16,5
12,1
[Cent/kWh]
9,8
11,3
10,4
16,5
11,2
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
125
IfE
3.9 Einbindung der geplanten Biogasanlage
In Schöffelding wird derzeit von Herrn Lachmayr eine Biogasanlage mit einer elektrischen
Leistung von rund 200 kW und einer thermischen Leistung von rund 240 kW errichtet. Die
Inbetriebnahme ist noch im Jahr 2010 geplant. Während der Konzepterstellung wurden mit
dem zukünftigen Betreiber der Biogasanlage in mehreren gemeinsamen Terminen die Möglichkeiten einer Wärmeauskopplung diskutiert.
Es wurde vereinbart, die Fertigstellung des „Energienutzungsplan Windach“ abzuwarten, um
dann zusammen mit der Gemeinde verschiedene Betreibermodelle zur Nutzung von Biogaswärme evaluieren.
Wird vorausgesetzt, dass zur Vergärung hauptsächlich landwirtschaftliche Nutzpflanzen aus
nachhaltigem Anbau eingesetzt werden, ist aus ökologischer Sicht bevorzugt die BiogasKWK-Wärme abzunehmen.
126
IfE
4 Verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung – Sanierung der Gebäudehülle
4.1 Sanierung von Bestandsgebäuden
Im folgenden Kapitel werden die Potentiale der Energieeinsparung mittels Sanierung der
bestehenden Gebäudehüllen untersucht. Diese Analyse wird für verschiedene Baualterklassen durchgeführt. Diese sind wie folgt aufgeteilt:

Baualterklasse I: Baujahr bis 1918

Baualterklasse II: Baujahr 1919 bis 1948

Baualterklasse III: Baujahr 1949 bis 1968

Baualterklasse IV: Baujahr 1969 bis 1978

Baualterklasse V: Baujahr 1979 bis 1983

Baualterklasse VI: Baujahr 1984 bis 1994
Gebäude, die nach 1994 erbaut wurden, werden in dieser Potentialbetrachtung nicht berücksichtigt, da angenommen wird, dass diese noch keiner Sanierung der Gebäudehülle unterzogen werden.
Für die einzelnen Gebäudeteile dieser Baualterklassen gelten verschiedene U-Werte. Als
U-Wert (früher k-Wert) wird der Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils bezeichnet.
Diese sind dem Programm „Energieberater Version 7.0.2“ für die geltenden Baujahre
entnommen.
Weiterhin wurden für alle Baualterklassen allgemeine Annahmen getroffen, mit denen die
anschließende Analyse durchgeführt wurde. Die allgemeinen Annahmen sind im Einzelnen:

Gebäudetyp:
freistehendes Einfamilienhaus

Wohneinheit:
1

Beheiztes Volumen:
600 m³
Das beheizte Volumen wurde gemäß EnEV unter
Verwendung von Außenmaßen ermittelt.

Nutzfläche nach EnEV:
192 m²
Die Nutzfläche wird aus dem Volumen des Gebäudes
mit einem Faktor von 0,32 ermittelt. Dadurch unterscheidet sich die Nutzfläche im Allgemeinen von der tatsächlichen Wohnfläche.
127
IfE

Lüftung:
Das Gebäude wird mittels Fensterlüftung belüftet.

Nutzerverhalten:
Für die nachfolgende Betrachtung wurde das EnEVStandard-Nutzerverhalten zugrundegelegt.

Gebäudehülle:
mittlere Temperatur:
19°C
Luftwechselrate:
0,70 h-1
In der nachfolgenden Tabelle sind die einzelnen Bauteile der Gebäudehülle mit ihren momentanen U-Werten
dargestellt.
Tabelle 40: Die Aufteilung der Bauteile des Gebäudes mit den zugehörigen Flächen
Bauteil
oberste Geschossdecke
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
Fläche
[m²]
120
188
32
120
In nachfolgender Abbildung 84 sind die für das Mustergebäude geltenden geometrischen Daten aufgezeigt.
Abbildung 84: Die geometrischen Daten des Mustergebäudes
128
IfE
4.1.1 Baualterklasse I: Baujahr bis 1918
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse I erfolgt aufgrund des jährlichen
spezifischen Heizenergiebedarfs pro m² Nutzfläche. Ausschlaggebend für den Heizenergieverbrauch sind die s. g. Transmissionswärmeverluste der Gebäudehülle. Die Transmissionswärmeverluste sind abhängig vom U-Wert des verwendeten Baustoffs. In Tabelle 41 sind
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse I dargestellt.
Tabelle 41: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse I im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,30
2,00
5,00
1,20
Abbildung 85 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse I. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 310 kWh/m²*a.
Abbildung 85: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse I im Ist-Zustand
Nachfolgende Sanierungsmaßnahmen werden unter Berücksichtigung der EnEV Vorgaben
im Mustergebäude durchgeführt:

Außenwände:
Außendämmung um 16 cm

Dach/oberste Geschossdecke:
Dachdämmung um 18 cm

Keller:
Dämmung der Kellerdecke von unten um 12 cm

Fenster:
Fenstertausch Mehrscheiben
Wärmeschutzverglasung
129
IfE
Nach Durchführung der Sanierungsmaßnahmen verringern sich die U-Werte der einzelnen
Bauteile. In Tabelle 42 sind die U-Werte im Ist-Zustand und nach der Sanierungsmaßnahme
für die einzelnen Bauteile dargestellt.
Tabelle 42: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse I im Ist-Zustand und
im modernisierten Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,30
2,00
5,00
1,20
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
1,30
0,30
U-Wert nach Sanierung
[W/m²*K]
0,20
0,22
1,30
0,26
Nach Umsetzung der in dieser Variante vorgeschlagenen energetischen Sanierungsmaßnahmen reduziert sich der Endenergiebedarf für Heizwärme um 79 %. In Abbildung 86 ist die
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse I vor und nach
der Sanierung dargestellt.
Abbildung 86: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse I im modernisierten Zustand
Der Endenergiebedarf zur Heizwärmeerzeugung beträgt im Ist- Zustand rund 61.000 kWhEnd
pro Jahr und reduziert sich durch die Sanierung der Gebäudehülle auf rund 13.000 kWhEnd.
Es ergibt sich somit eine jährliche Einsparung von rund 47.000 kWhEnd unter der Voraussetzung des gleichen Nutzverhaltens und der gleichen Klimabedingungen.
Bei einem angenommen Heizölpreis von 70 Cent/l ergeben sich jährliche Einsparungen von
rund 3.300 Euro.
Die Investitionskostenprognose für die vorgeschlagenen energetischen Sanierungsmaßnahmen wurden anhand von allgemein anerkannten Baukostentabellen grob ermittelt und
belaufen sich auf rund 80.000 €.
Dadurch ergibt sich unter den getroffenen Annahmen eine statische Amortisation der Sanierungsmaßnahmen von rund 24 Jahren.
130
IfE
4.1.2 Baualterklasse II: Baujahr 1919-1948
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse II erfolgt aufgrund des jährlichen
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse II dargestellt.
Tabelle 43: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse II im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,10
1,70
5,00
1,20
Abbildung 87 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse II. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 300 kWh/m²*a.
Abbildung 87: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse II im Ist-Zustand

Außenwände:


Keller:

Fenster:
131
IfE
und im modernisierten Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,10
1,70
5,00
1,20
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
1,30
0,30
[W/m²*K]
0,20
0,22
1,30
0,26
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse II vor und
nach der Sanierung dargestellt.
Abbildung 88: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse II im modernisierten Zustand
rund 3.000 Euro.
Die Investitionskosten für die vorgeschlagenen energetischen Sanierungsmaßnahmen wurden anhand von allgemein anerkannten Baukostentabellen ermittelt und belaufen sich auf
rund 80.000 €.
132
IfE
4.1.3 Baualterklasse III: Baujahr 1949-1968
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse III erfolgt aufgrund des jährlichen
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse III dargestellt.
Tabelle 45: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse III im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,00
1,40
5,00
1,00
Abbildung 89 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse III. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 270 kWh/m²*a.
Abbildung 89: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse III im Ist-Zustand

Außenwände:


Keller:

Fenster:
133
IfE
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
2,00
1,40
5,00
1,00
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
1,30
0,30
[W/m²*K]
0,20
0,21
1,30
0,25
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse III vor und
Abbildung 90: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse III im modernisierten Zustand
rund 2.700 Euro.
rund 80.000 €.
134
IfE
4.1.4 Baualterklasse IV: Baujahr 1969-1978
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse IV erfolgt aufgrund des jährlichen
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse IV dargestellt.
Tabelle 47: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse IV im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,60
1,00
5,00
1,00
Abbildung 91 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse IV. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 200 kWh/m²*a.
Abbildung 91: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse IV im Ist-Zustand

Außenwände:


Keller:

Fenster:
135
IfE
Tabelle 48: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse IV im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,60
1,00
5,00
1,00
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
1,30
0,30
[W/m²*K]
0,16
0,20
1,30
0,25
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse IV vor und
Abbildung 92: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse IV im modernisierten Zustand
rund 1.700 Euro.
rund 80.000 €.
Dadurch ergibt sich unter den getroffenen Annahmen eine statische Amortisation der Sanierungsmaßnahmen länger als 30 Jahre.
136
IfE
4.1.5 Baualterklasse V: Baujahr 1979-1983
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse V erfolgt aufgrund des jährlichen
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse V dargestellt.
Tabelle 49: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse V im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,50
0,80
4,00
0,80
Abbildung 93 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse V. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 160 kWh/m²*a.
Abbildung 93: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse V im Ist-Zustand

Außenwände:


Keller:

Fenster:
137
IfE
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,50
0,80
4,00
0,80
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
0,30
0,30
[W/m²*K]
0,15
0,19
1,30
0,24
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse V vor und
Abbildung 94: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse V im modernisierten Zustand
rund 1.300 Euro.
rund 80.000 €.
138
IfE
4.1.6 Baualterklasse VI: Baujahr 1984-1994
Die Bewertung des Mustergebäudes der Baualterklasse VI erfolgt aufgrund des jährlichen
die typischen U-Werte verwendeter Bauteile der Gebäudehülle für die Baualterklasse VI dargestellt.
Tabelle 51: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse VI im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,40
0,60
3,50
0,60
Abbildung 95 zeigt die Einordnung des Heizwärmebedarfs für das Mustergebäude der Baualterklasse VI. Der Heizwärmebedarf im Ist-Zustand beträgt rund 130 kWh/m²*a.
Abbildung 95: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse VI im Ist-Zustand

Außenwände:


Keller:

Fenster:
139
IfE
Tabelle 52: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse VI im Ist-Zustand
Bauteil
Außenwand
Einfachverglasung
Kellerdecke
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²*K]
0,40
0,60
3,50
0,60
Umax nach EnEV
[W/m²*K]
0,24
0,24
1,30
0,30
[W/m²*K]
0,14
0,18
1,30
0,21
Veränderung des Heizwärmebedarfs des Mustergebäudes der Baualterklasse VI vor und
Abbildung 96: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse VI im modernisierten Zustand
rund 900 Euro.
rund 80.000 €.
140
IfE
4.2 Sanierung des Schulkomplexes
In diesem Abschnitt wird eine Potentialbetrachtung durchgeführt, die die Sanierung der Gebäudehülle des Schulkomplexes beinhaltet. Es wird ausschließlich der erste Bauabschnitt
betrachtet. Dieser wurde 1968 fertig gestellt und beinhaltet das Hauptgebäude und die Turnhalle. Aktuell hat der Schulkomplex einen jährlichen Wärmebedarf von rund 670 MWhth. Dieser Verbrauchswert wurde der Studie „Energetische Beratung GHS Windach“ mit der Projektnummer E193 entnommen, welche von „Ebert-Ingenieuren“ verfasst und zum Erstellen
dieser Studie von der Gemeindeverwaltung zur Verfügung gestellt wurde.
Bei Betrachtung der Potentiale durch teilweise Sanierung des Schulkomplexes werden folgende Maßnahmen untersucht:

Dämmung der Außenwände

Erneuerung der Fenster

Dämmung des Turnhallendaches

Dämmung Sockel/Bodenplatte
Das Hauptgebäude ist über einen Gang mit der Turnhalle verbunden. In Tabelle 53 sind typische U-Werte der sanierungsbedürftigen Bauteile dargestellt.
Tabelle 53: Die U-Werte der sanierungsbedürftigen Bauteile im Ist-Zustand [3]
Bauteil
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²K]
Außenwand Hauptgebäude
0,33
Dach Turnhalle
0,48
Fenster
5,00
Bodenplatte
2,29
Für die sanierungsbedürftigen Bauteile des ersten Bauabschnittes sind folgende Maßnahmen vorgesehen:

Dämmung der Außenwände um 16 cm

Dämmung des Turnhallendaches um 16 cm

Erneuerung der Fenster

Dämmung der Bodenplatte um 12 cm
141
IfE
Nach den oben erläuterten Sanierungsmaßnahmen ergeben sich für die betrachteten Bauteile die in Tabelle 54 dargestellten U-Werte.
Tabelle 54: Die U-Werte der Bauteile im Ist-Zustand und nach der Sanierung [3]
Bauteil
U-Wert Ist-Zustand
[W/m²K]
[W/m²K]
Außenwand Hauptgebäude
0,33
0,14
Dach Turnhalle
0,48
0,15
Fenster
5,00
1,30
Bodenplatte
2,29
0,29
In nachfolgender Tabelle 55 ist die Investitionskostenprognose der einzelnen Sanierungsmaßnahmen aufgeführt.
Tabelle 55: Die Investitionskostenprognose der einzelnen Sanierungsmaßnahmen [3]
Sanierungsmaßnahme
Kosten [€]
Außendämmung
150.000
Sockeldämmung
100.000
Sanierung Turnhallendach
100.000
Erneuerung Fenster
500.000
Gesamt
850.000
Zur Betrachtung bezüglich der Amortisation der Sanierungskosten werden folgende Annahmen getroffen:

Einsparung von rund 35 % des jährlichen Heizenergiebedarfs durch Umsetzung der
Sanierungsmaßnahmen [3]

Fremdfinanzierung der gesamten Sanierungskosten

Zinssatz 4,5%
Nachfolgend wird die Veränderung der dynamischen Amortisation in Abhängigkeit der Preissteigerung von Heizöl untersucht. Es müssen jährlich die Zinsen in Höhe von 4,5 % für das
noch zu tilgende Fremdkapital beglichen werden. Im Gegensatz dazu steht die Einsparung
von Primärenergie durch die Sanierungsmaßnahmen. Es wird mit einem Heizölpreis von 70
Cent/l kalkuliert.
142
IfE
In Abbildung 97 ist die Veränderung der Amortisationsdauer in Abhängigkeit der jährlichen
Preissteigerung des Heizöls dargestellt.
60
Amortisationsdauer [a]
50
40
30
20
10
0
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
11%
12%
13%
14%
15%
Preissteigerung Heizöl [%/a]
Abbildung 97: Die Veränderung der Amortisationsdauer in Abhängigkeit der Entwicklung des
Heizölpreises
143
IfE
5 Verbrauchergruppenübergreifende Potentialbetrachtung – Ausbau der erneuerbaren Energien
Im nachfolgenden Kapitel wird das Ausbaupotential der erneuerbaren Energien analysiert.
Es wird hier ausführlich das Potential der direkten Nutzung von Sonnenenergie betrachtet,
da die Nutzung der Biomasse im Ausbaupotential der Nahwärmeverbundmöglichkeiten detailliert untersucht wurde.
5.1 Strahlungsenergie
Bei der Potentialabschätzung im Bereich der direkten Nutzung der Sonnenenergie wird ausgehend von der Wohnfläche der Wohnungen in Wohn- und Nichtwohngebäude in der Gemeinde Windach betrachtet.
Bei Betrachtung des Ausbaupotentials werden zwei Varianten untersucht. Um diese Betrachtung durchführen zu können, werden vorab einige Annahmen getroffen werden. Die Wohnfläche der Wohnungen in Wohn- und Nichtwohngebäude betrug zum betrachteten Zeitpunkt
159.331 m². Es wird angenommen, dass sich die Ausrichtung der Wohndächer bezüglich
ihrer Himmelsrichtung (Nord-Süd, West-Ost) gleichmäßig aufteilt. Für die weitere Betrachtung wird deshalb von einer nutzbaren Dachfläche von rund ein Viertel der gesamten Wohnfläche ausgegangen. Dies würde theoretisch eine nutzbare Dachfläche von rund 40.000 m²
ergeben.
5.1.1 Variante 1
Die Variante 1 betrachtet das Szenario, welches für die gesamte Gemeinde Windach mittels
Solarthermie der Brauchwasserbedarf gedeckt wird. Auf der verbleibenden, nutzbaren Dachfläche wird die Installation von Photovoltaikmodulen betrachtet.
Ausgehend von einem spezifischen Brauchwasserbedarf von 12,5 kWhth/m²WF*a ergibt sich
für die Gemeinde Windach ein thermischer Gesamtbrauchwasserbedarf von rund
1.991.000 kWhth/a. Bei einem spezifischen Ertrag von 350 kWhth/m²*a entspricht dies einer
Fläche von rund 5.700 m².
144
IfE
Davon ausgehend ergibt sich eine nutzbare Dachfläche für Photovoltaikanlagen von rund
34.200 m². Im Durchschnitt werden circa 8 m² für einen kW peak benötigt. Daraus ergibt sich
eine installierbare Leistung von rund 4.200 kW peak. Bei einem angesetzten spezifischen Ertrag von 900 kWhel/kW peak*a könnte circa 3.850.000 kWhel/a Energie erzeugt werden.
Durch die Umsetzung der Variante 1 würden somit ca. 1.991.000 kWhth/a und ca.
3.850.000 kWhel/a erzeugt werden. Die erzeugte Strommenge entspricht einem Anteil von
rund 40 Prozent des gesamten elektrischen Energiebedarfs in der Gemeinde Windach.
Zur Abschätzung des CO2-Minderungspotentials wird angenommen, dass zur Deckung des
Brauchwasserbedarfs Heizöl substituiert wird. Bei einem spezifischen CO2-Ausstoß von 302
g/kWhEnd (Heizöl) können durch die solarthermischen Anlagen rund 540 t/a CO2 eingespart
werden.
Der CO2-Ausstoß des deutschen Strommixes beträgt derzeit 633 g/kWhEnd. Dadurch können
durch die Stromproduktion der Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung des Energieaufwandes zur Herstellung von Photovoltaikanlagen rund 1.900 t/a CO2-Emissionen vermieden
werden.
Durch das oben beschriebe Szenario zur Solarenergienutzung könnten rund 2405 t/a CO2Emissionen vermeiden werden, dies entspricht rund 18 Prozent des gesamten CO2Ausstoßes der Gemeinde Windach, siehe Tabelle 56.
Tabelle 56: Potential der Strahlungsenergie für das Ausbauszenario 1 [2] [4]
Energieart
m²
Solarthermieanlagen
5.700
kWh/m²*a
350
Energieaufwand Herstellung
Energieart
Photovoltaikanlagen
Bilanz
m²
34.200
kWh/kWp*a
900
kWh/a
g/kWh
t/a
2.000.000
-302
-604
2.000.000
30
60
kWh/a
g/kWh
t/a
3.850.000
-633
-2.400
3.850.000
140
539
-2.405
145
IfE
5.1.2 Variante 2
Bei der zweiten betrachteten Variante wird keine Installation von solarthermischen Anlagen
angenommen. Die komplette zur Verfügung stehende Dachfläche wird mit Photovoltaikmodulen belegt.
Daraus ergibt sich eine maximal mögliche installierte Leistung von 5.000 kW peak. Bei einem
spezifischen Ertrag von 900 kWhel/kW peak*a werden jährlich rund 4.500.000 kWhel/a Energie
erzeugt.
Bei Umsetzung der Variante 2 könnte ein Anteil von rund 45 Prozent des gesamten elektrischen Energiebedarfs erzeugt werden. Bei einem spezifischen CO2-Ausstoß von
633 g/kWhEnd ergibt sich eine jährliche CO2-Einsparung von 2.170 t/a. Dies entspricht etwa
16 Prozent des jährlichen CO2-Ausstoßes der Gemeinde Windach.
Tabelle 57: Potential der Strahlungsenergie für das Ausbauszenario 2 [2] [4]
Energieart
Photovoltaikanlagen
Bilanz
m²
40.000
kWh/kWp*a
900
kWh/a
g/kWh
t/a
4.500.000
-633
-2.800
4.500.000
140
630
-2.170
Von den oben beschrieben CO 2-Minderungspotentialen werden in Summe derzeit rund
340 t/a bzw. 14 % genutzt.
146
IfE
5.2 Holz
Der Anteil der forstwirtschaftlich genutzten Fläche im Gemeindebereich Windach beträgt
rund 33% bzw. 814 ha [1]. Der jährliche Zuwachs pro ha Waldfläche beträgt in Bayern bei
nachhaltiger Bewirtschaftung rund 10 FM (Festmeter). Bei einem durchschnittlichem Heizwert von 2.400 kWh pro FM und einem Anteil von 30 % für energetische Nutzung, (Derbholz)
beträgt das Holzenergiepotential in der Gemeinde Windach rund 5.800.000 kWh.
Wird das Holz anstelle von Heizöl eingesetzt, entspricht dies einem CO 2-Minderungspotential
von rund 1.340 t/a, siehe Tabelle 58.
Tabelle 58: Das CO2-Minderungspotential der holzartigen Biomasse [2]
Energieart
kWh/a
vorhandenes Holzenergiepotential
5.800.000
35
203
erzeugte Wärmemenge
5.105.000
-302
-1.542
Bilanz
g/kWh
t/a
-1.340
Die Auswertung der Fragebögen hat ergeben, dass derzeit bereits 5.750.000 kWh aus Holz
(Scheitholz und Hackgut) zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden. Das vorhandene Nutzungspotential an Holz ist damit nahezu erschöpft.
147
IfE
5.3 Biogas
Derzeit befindet sich die erste Biogasanlage im Gemeindebereich Windach im Bau. Die Anlage wird in der ersten Ausbaustufe eine elektrische Leistung von rund 200 kW sowie eine
thermische Leistung von 240 kW besitzen.
Für die weitere Potentialbetrachtung wird ein Anteil von 20 % der landwirtschaftlichen Flächen bzw. rund 270 ha für den Substratanbau zur Vergärung in Biogasanlagen angesetzt.
Der jährliche Biogasertrag pro ha Anbaufläche wird mit 8.000 m³ bei einem Heizwert von
5,5 kWh/m³ angenommen. Somit werden jährlich rund 11.900.000 kWh Biogas erzeugt, dies
entspricht etwa 4.750.000 kWh elektrischer Energie und rund 5.300.000 kWh thermischer
Energie. Die dadurch erzeugte Strommenge entspricht etwa 50 % des Gesamtstromverbrauchs in der Gemeinde Windach. Unter der Annahme der vollständigen Wärmenutzung
könnten dadurch rund 16 % des thermischen Energieverbrauchs gedeckt werden. Die thermische Nutzung der Biogasabwärme setzt die Errichtung einer Nahwärmeverbundlösung
voraus.
Das erschließbare Potential von Gülle in der Gemeinde Windach konnte im Rahmen der
Studie nicht abgeschätzt werden. Bekannt ist der Biogasertrag von 20 GV (Großvieheinheiten, eine GV entspricht einer Mutterkuh), welcher circa einem ha Silomais bzw. 8.000 m³/a
Biogas gleichzusetzen ist.
Das beschriebene Biogasausbauszenario ermöglicht eine CO2-Minderung von jährlich rund
3.600 t, siehe Tabelle 59.
Tabelle 59: Das Emissionsminderungspotential des oben beschriebenen
Biogasausbauszenario [2] [4]
Energieart
eingesetztes Biogas
kWh/a
g/kWh
t/a
11.900.000
80
952
erzeugte Strommenge
4.750.000
-633
-3.007
erzeugte Wärmemenge
5.300.000
-302
-1.601
Bilanz
-3.655
148
IfE
5.4 Geothermie
In der Gemeinde Windach existiert trotz günstiger geologischer Bedingungen bisher noch
keine Anlage zur Tiefengeothermienutzung. Für die Zielregion ist die Lage näher zu untersuchen. Ohne belastbare Resultate werden die Potentiale für Strom und Wärme aus Tiefengeothermie nicht berücksichtigt.
149
IfE
6 Zusammenfassung
Im Rahmen des Energienutzungsplans für die Gemeinde Windach wurden Möglichkeiten der
Energieversorgung in den Ortsteilen Windach, Schöffelding und Hechenwang untersucht.
Der Energienutzungsplan dient der Gemeinde als Entscheidungsgrundlage für die zukünftige
Strategie ihrer Energieversorgung und den Ausbau der Erneuerbaren Energien.
Die Basis für sämtliche Betrachtungen bildet die Aufnahme des Ist-Zustandes und der bestehenden Infrastruktur. Die Wärmeverbraucher im Gemeindegebiet wurde in die Verbrauchergruppen
Private
Haushalte,
Kommunale
Liegenschaften
sowie
Gewer-
be/Industrie/Sonderkunden unterteilt. In allen Verbrauchergruppen wurde der Energieumsatz
an leitungsgebundenen Energieträgern ( Strom und Heizstrom ) und nichtleitungsgebundenen Energieträgern ( Heizöl als Äquivalent ) kalkuliert.
Aufbauend auf dem Energiebedarf des Ist-Zustandes wurde die straßenzugweise Einteilung
des Wärmebedarfs bei unterschiedlichen Anschlussdichten ( 60%, 75 %, und 90%) vorgenommen und für das Gemeindegebiet ein Wärmebedarfsatlas erstellt. Dadurch konnte das
Gebiet um den Von-Pfetten-Füll Platz und den Schulkomplex mit der für einen wirtschaftlichen Betrieb ausreichend hohem Wärmeenergiebedarf identifiziert werden.
Anschließend wurden als zentraler Bestandteil der Studie für den oben genannten Gebietsumgriffe unterschiedliche zentrale bzw. dezentrale Energieversorgungskonzepte zur Wärmeversorgung der Liegenschaften ausgelegt und Wärmeerzeugungsvarianten für die Anschlussdichte von 60 % dimensioniert.
Zu Beginn wurde die Nahwärmverbundlösung 1 mit Schulkomplex und den beiden Kindergärten untersucht. In diesem Fall wurden folgende Versorgungsvarianten technisch dimensioniert.
Variante 1.0:
Installation moderner Heizölfeuerungsanlagen dezentral im
Schulkomplex als Referenzvariante
Variante 1.1:
Variante 1.2:
Variante 1.3:
Variante 1.4:
Spitzenlastbetrieb
150
IfE
Im nächsten Schritt wurde die Nahwärmeverbundlösung 2 mit Liegenschaften um das Rathaus in der Pfarrgasse und dem Von-Pfetten Füll Platz entwickelt. Als Referenzvariante wurde die dem Ist-Zustand entsprechende dezentrale Wärmeversorgung in den Liegenschaften
herangezogen. Es wurden folgende Versorgungsvarianten technisch dimensioniert.
Variante 2.0:
Variante 2.1:
Variante 2.2:
Variante 2.3:
Variante 2.4:
Spitzenlastbetrieb
In der Nahwärmeverbundlösung 3 wurde die Verbundlösung 1 und 2 über die Schulstraße
verbunden und angrenzende Liegenschaften mit erschlossen. In diesem Fall wurden folgende Versorgungsvarianten technisch dimensioniert.
Variante 3.0:
Variante 3.1:
Variante 3.2:
Variante 3.3:
Variante 3.4:
Spitzenlastbetrieb
151
IfE
Als Nahwärmeverbundlösung 4 wurde der Verbund 3, um die Liegenschaften Am Schlosspark erweitert, untersucht. In diesem Fall wurden folgende Versorgungsvarianten technisch
dimensioniert.
Variante 4.0:
Variante 4.1:
Variante 4.2:
Variante 4.3:
Variante 4.4:
Spitzenlastbetrieb
Aufbauend auf der Dimensionierung der Wärmeerzeuger und Netze können Anlagenlaufzeiten und Brennstoffbedarf prognostiziert werden. Dies legt die Basis einer umfassenden Vollkostenrechnung aller Varianten in Anlehnung an die VDI 2067. Unter Berücksichtigung der
Kapital-, Brennstoff-, Wartungs-, Betriebs- und Verwaltungskosten sowie möglicher Stromeinnahmen in KWK-Varianten können durchschnittliche Wärmegestehungskosten in allen
Versorgungskonzepten vergleichend kalkuliert werden. Mögliche Förderungen wurden gesondert betrachtet. Im Hinblick auf steigende Brennstoffpreise wurden die Wärmegestehungskosten einer Sensitivitätsanalyse unterzogen.
Die folgenden Tabellen zeigen zusammenfassend die Investitionskosten, Jahresgesamtkosten, spezifischen Wärmegestehungskosten sowie die CO2 Bilanz.
152
IfE
Die Nahwärmeverbundlösung 1
In Tabelle 60 sind die Ergebnisse der Nahwärmeverbundlösung 1 zusammenfassend dargestellt. Bei den derzeitigen Brennstoffkosten ergeben sich bei der Referenzvariante, die dem
Ist-Zustand entspricht, Wärmegestehungskosten von etwa 8,0 Cent/kWh. Bei allen untersuchten Energieversorgungsvarianten ergeben sich höhere Wärmegestehungskosten als bei
der Referenzvariante mit Heizölkessel.
Die Referenzvariante weist mit jährlich 270 t die höchsten CO2-Emissionen auf. Bei allen
untersuchten Energieversorgungsvarianten ist der CO 2-Ausstoß geringer. Die geringsten
CO2-Emissionen ergeben sich mit 67 t/a bei Variante 1.2 mit Hackgutkessel.
Tabelle 60: Zusammenfassung der Ergebnisse für die Nahwärmeverbundlösung 1
Nahwärmeverbundlösung 1
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 1.2
Variante 1.3
Variante 1.4
[€]
40.000
230.000
321.000
236.000
263.000
[€/a]
57.000
61.000
65.000
65.000
62.000
ohne Förderungen
[Cent/kWh]
8,0
8,5
9,1
9,1
8,7
mögliche Förderungen
[€]
0
45.800
53.800
0
15.800
mit Förderungen
[Cent/kWh]
8,0
8,0
8,5
9,1
8,5
[t/a]
270
73
67
186
68
Investitionskosten (Netto)
Jahresgesamtkosten
CO2- Bilanz
Variante 1.0
dezentrale
Heizölkessel
Variante 1.1
Pelletkessel
Heizölkessel
Variante 1.2
Hackgutkessel
Heizölkessel
Variante 1.3
Heizöl- BHKW
Heizölkessel
Variante 1.4
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
153
IfE
CO2-Emissionen ergeben sich mit 6 t/a bei Variante 2.4 mit Pflanzenöl-BHKW.
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
[€]
61.000
310.000
334.000
369.000
369.000
[€/a]
49.000
61.000
61.000
72.000
62.000
ohne Förderungen
[Cent/kWh]
9,3
11,8
11,8
13,8
12,0
[€]
0
50.720
50.720
0
48.320
mit Förderungen
[Cent/kWh]
9,3
11,0
11,0
13,8
11,2
[t/a]
181
60
56
131
6
Jahresgesamtkosten
CO2- Bilanz
Variante 2.0
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 2.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
154
IfE
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
[€]
172.000
789.000
836.000
848.000
881.000
[€/a]
126.000
156.000
148.000
206.000
155.000
ohne Förderungen
[Cent/kWh]
9,2
11,4
10,7
15,0
11,3
[€]
0
125.920
125.920
0
118.920
mit Förderungen
[Cent/kWh]
9,2
10,7
10,0
15,0
10,6
[t/a]
483
167
156
391
34
Jahresgesamtkosten
CO2- Bilanz
Variante 3.0
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 3.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
155
IfE
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
[€]
294.000
1.148.000
1.201.000
1.170.000
1.180.000
[€/a]
177.000
219.000
204.000
297.000
218.000
ohne Förderungen
[Cent/kWh]
9,8
12,1
11,3
16,5
12,1
[€]
0
208.040
208.040
0
199.040
mit Förderungen
[Cent/kWh]
9,8
11,3
10,4
16,5
11,2
[t/a]
631
233
219
508
190
Jahresgesamtkosten
CO2- Bilanz
Variante 4.0
Variante 4.1
Variante 4.2
Variante 4.3
Variante 4.4
dezentrale
Pelletkessel
Hackgutkessel
Heizöl- BHKW
Pflanzenöl- BHKW
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
Heizölkessel
156
IfE
Energetische Sanierungen von Bestandsgebäuden
Als zweiter Schwerpunkt wurden die Potentiale der energetischen Sanierungen von Bestandsgebäuden ermittelt. Dazu wurden die Liegenschaften exemplarisch in verschiedene
Baualterklassen unterteilt.

Baualterklasse I: Baujahr bis 1918

Baualterklasse II: Baujahr 1919 bis 1948

Baualterklasse III: Baujahr 1949 bis 1968

Baualterklasse IV: Baujahr 1969 bis 1978

Baualterklasse V: Baujahr 1979 bis 1983

Baualterklasse VI: Baujahr 1984 bis 1994
Baualterklassenspezifisch wurde für ein Referenzgebäude der Heizwärmebedarf im IstZustand berechnet, der Sanierungsbedarf gemäß EnEV 2009 dargestellt und die sich daraus
ergebende Brennstoffeinsparung ermittelt. Anhand der Sanierungskosten und der jährlich
vermiedenen Brennstoffkosten wurde die statische Amortisationszeit der Sanierungsmaßnahme grob aufgezeigt. In Tabelle 64 sind die Ergebnisse zusammenfassend dargestellt.
Tabelle 64: Die Auswirkungen energetischer Sanierungen gemäß EnEV Vorgaben auf die unterschiedliche Baualterklasse
Baualterklasse
bis 1918
1919 - 1948
1949 - 1968
1969 - 1978
1979 - 1983
1984 - 1994
Heizenergieverbrauch
Ist-Zustand
Soll-Zustand
[kWh]
[kWh]
61.000
58.000
52.000
ca. 13.000
38.000
31.000
25.000
CO2-Einsparung [t/a]
24
25
29
> 30
> 30
> 30
14,5
13,6
11,8
7,6
5,5
3,7
157
IfE
Bewertung des energetischen Sanierungskonzepts im Schulkomplex
Die energetische Sanierung des Schulkomplexes wurde konzeptionell durch ein Ingenieurbüro betrachtet. Im Zuge des hier vorliegenden Energienutzungsplanes werden die ermittelten
Kostenschätzungen und Einsparpotentiale mit integriert. Die Investitionskosten der vorgeschlagenen Sanierungsmaßnahmen werden mit 850.000 Euro netto angegeben. Die damit
verbundenen CO2 Einsparung beträgt ca. 100 t/a (bei Substitution von Heizöl).
Die dynamische Amortisationszeit der vorgeschlagenen Sanierungsmaßnahmen hängt entscheidend von den künftigen Energiepreissteigerungsraten ab. Bei einer künftigen jährlichen
Preissteigerung von 4 % amortisiert sich das dargestellte Maßnahmenpaket in 52 Jahren.
Bei jährlichen Preissteigerungsraten von 15 % reduziert sich die Amortisationszeit auf ca. 18
Jahre. Zusammenfassend ist das Ergebnis in Abbildung 98 dargestellt.
60
Zinssatz 4,5%
50
40
30
20
10
0
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
11%
12%
13%
14%
15%
Preissteigerung Heizöl [%/a]
Abbildung 98: Die dynamische Amortisation des Sanierungskonzeptes „Schulkomplex“ in Abhängigkeit der Brennstoffpreissteigerungsraten (Heizöl)
158
IfE
Das Ausbaupotential Erneuerbarer Energien
Abschließend wurden die übrigen Ausbaupotentiale erneuerbarer Energien in der Gemeinde
Windach beschrieben. Das Ausbaupotential solarer Strahlungsenergie wurde in zwei Szenarien unterteilt:
Szenario 1: Nutzung der Süddächer vorrangig für Solarthermieanlagen zur Brauchwasserbereitung, die restlichen Süddächer werden mit Photovoltaikmodulen belegt. Hier beträgt das
CO2-Minderungspotential rund 2.400 t/a. Derzeit werden durch diese Technologien in der
Gemeinde Windach rund 340 t CO2/a vermieden.
Szenario 2: Alle Süddächer werden mit Photovoltaikmodulen belegt. Hier beträgt das CO2Minderungspotential rund 2.170 t/a. Derzeit werden durch Photovoltaikanlagen in der Gemeinde Windach rund 26 t CO2/a vermieden.
Das CO2-Minderungspotential durch Holznutzung für energetische Zwecke beträgt im Gemeindebereich rund 1.340 t/a. Davon werden derzeit schon 1.325 t/a genutzt. Somit ist das
lokale Angebot an Holz nahezu erschöpft.
Das CO2-Minderungspotential durch Biogaserzeugung unter Verwendung von 20 % der
landwirtschaftlichen Flächen in der Gemeinde Windach beträgt rund 3.650 t/a. Die erste Biogasanlage in der Gemeinde Windach befindet sich derzeit im Bau. Die geplante Anlage soll
jährlich etwa 770.000 m³ Biogas liefern. Dies entspricht einer möglichen BHKW Feuerungswärmeleistung von 500 kW bzw. einer möglichen elektrischen Leistung von etwa 200 kW
und einer thermischen Leistung von 240 kW. Im Sinne maximaler Energieeffizienz sollte die
geplante BHKW Anlage in die anfangs betrachteten Nahwärmeverbünde integriert werden.
Bei maximaler Wärmenutzung beträgt das CO2 Minderungspotential 1.300 t/a. Das anfallende Biogas könnte über eine Gasleitung wirtschaftlich in eine ortsnahe BHKW-Heizzentrale
geliefert werden. Die Abwärmenutzung erfolgt in den Wärmeverbünden. Die zeitgleich anfallende elektrische Energie wird in das öffentliche Netz eingespeist.
159
IfE
Die vorhandene Arbeit legt eine umfangreiche, wissenschaftlich neutrale Basis zur Steigerung der Energieeffizienz bzw. zum Ausbau erneuerbarer Energien in der Gemeinde Windach. Wirtschaftlich interessante Handlungsfelder müssen zueinander in Relation gestellt
werden und lassen sich wie folgt zusammenfassen:
-
Erschließung von Nahwärmeverbundnetzen maximaler Anschlussdichte mit Biomasse oder BHKW Systemen. Alternativ kann die Erschließung von Nahwärmeverbundnetzen / Abwärmenutzung aus geplanter Biogas Anlage erfolgen. Die entsprechenden Vollkostenwärmepreise und Preisgleitklauseln sind gegenüberzustellen.
-
Nutzung vorhandener Dachflächen für den Ausbau von Solarthermieanlagen zur
Brauchwasserbereitung. Alternativer bzw. zusätzlicher Ausbau von Photovoltaikanlagen zur Eigenstromnutzung
-
Energetische Sanierung des Alt-Gebäudebestandes.
-
Energetische Sanierung des Schulkomplexes.
Amberg, den 21.09.2010
Prof. Dr.-Ing. Markus Brautsch
160
Abbildungsverzeichnis
IfE
7 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Die Entwicklung der Einwohnerzahlen in der Gemeinde Windach [1] ..............10
Abbildung 2: Die Entwicklung der Flächenverteilung in der Gemeinde Windach [1] ..............11
Abbildung 3: Der elektrische Energiebedarf aufgelistet nach den einzelnen
Verbrauchergruppen .....................................................................................................16
Abbildung 4: Der verwendete Fragebogen für die Verbrauchergruppe Private Haushalte ....18
Abbildung 5: Die straßenspezifische Rücklauf der Fragebögen ...........................................19
Abbildung 6: Die Anteile der installierten Wärmeerzeuger im Gemeindebereich Windach in
der Verbrauchergruppe „Private Haushalte“ ..................................................................20
Abbildung 7: Die eingesetzten Energieträger zur Wärmeerzeugung im Gemeindebereich
Windach in der Verbrauchergruppe „Private Haushalte“ ................................................21
Abbildung 8: Der Anteil der Verbrauchergruppen am Primärenergieverbrauch .....................29
Abbildung 9: Der Anteil der Verbrauchergruppen am CO2 – Ausstoß ..................................32
Abbildung 10: Der Wärmebelegungsatlas mit einer Anschlussdichte von 60 % für das
Stadtgebiet der Gemeinde Windach ..............................................................................35
Abbildung 11: Der KWK-Index an der Strombörse EEX........................................................42
Abbildung 12: Der mögliche Verlauf des Nahwärmeverbundnetzes 1 ...................................46
Abbildung 13: Der monatliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 1 ..........48
Abbildung 14: Die geordnete Jahresdauerlinie des Gesamtwärmebedarfs des
Nahwärmeverbundnetzes 1 ...........................................................................................49
Abbildung 15: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Jahresdauerlinie der Variante 1.0............50
Abbildung 20: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die prognostizierten Investitionskosten .........55
Abbildung 21: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die jährlichen Ausgaben der Varianten .........56
Abbildung 22: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die jährlichen Einnahmen der Varianten .......57
Abbildung 23: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Jahresgesamtkosten der Varianten .........58
Abbildung 24: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die Sensitivitätsanalyse der Variante 1.0 ......59
161
IfE
Abbildung 29: Das Nahwärmeverbundnetz 1: Die CO 2-Bilanz der verschiedenen Varianten 64
Abbildung 40: Das Nahwärmeverbundnetz 2: Die jährlichen Einnahmen..............................77
Abbildung 46: Das Nahwärmeverbundnetz 2: Die Sensitivitätsanalyse der Variante2.4 .......83
Abbildung 47: Das Nahwärmeverbundnetz 2: Die CO 2-Bilanz der verschiedenen Varianten 84
162
IfE
Abbildung 58: Das Nahwärmeverbundnetz 3: Die jährlichen Einnahmen..............................97
Abbildung 61: Das Nahwärmeverbundnetz 3: Die Sensitivitätsanalyse der Variante 3.1 ....100
Abbildung 65: Das Nahwärmeverbundnetz 3: Die CO 2-Bilanz der verschiedenen Varianten
....................................................................................................................................104
Abbildung 66: Der mögliche Verlauf des Nahwärmeverbundnetzes 4 .................................106
Abbildung 67: Der monatliche Gesamtwärmebedarf des Nahwärmeverbundnetzes 4 ........108
Nahwärmeverbundnetzes 4 .........................................................................................109
Abbildung 69: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die Jahresdauerlinie der Variante 4.0..........110
Abbildung 74: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die prognostizierten Investitionskosten .......115
Abbildung 75: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die jährlichen Ausgaben der Varianten .......116
Abbildung 76: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die jährlichen Einnahmen der Varianten .....117
Abbildung 77: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die Jahresgesamtkosten der Varianten .......118
163
IfE
Abbildung 83: Das Nahwärmeverbundnetz 4: Die CO 2-Bilanz der verschiedenen Varianten
....................................................................................................................................124
Abbildung 84: Die geometrischen Daten des Mustergebäudes ...........................................128
Abbildung 85: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse I im Ist-Zustand...........................129
Abbildung 86: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse I im modernisierten Zustand .......130
Abbildung 87: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse II im Ist-Zustand..........................131
Abbildung 88: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse II im modernisierten Zustand ......132
Abbildung 89: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse III im Ist-Zustand.........................133
Abbildung 90: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse III im modernisierten Zustand .....134
Abbildung 91: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse IV im Ist-Zustand ........................135
Abbildung 92: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse IV im modernisierten Zustand .....136
Abbildung 93: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse V im Ist-Zustand .........................137
Abbildung 94: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse V im modernisierten Zustand ......138
Abbildung 95: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse VI im Ist-Zustand ........................139
Abbildung 96: Der Heizwärmebedarf der Baualterklasse VI im modernisierten Zustand .....140
Abbildung 97: Die Veränderung der Amortisationsdauer in Abhängigkeit der Entwicklung des
Heizölpreises...............................................................................................................143
Abbildung 98: Die dynamische Amortisation des Sanierungskonzeptes „Schulkomplex“ in
Abhängigkeit der Brennstoffpreissteigerungsraten (Heizöl) .........................................158
164
Tabellenverzeichnis
IfE
8 Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Die Verteilung der Flächen nach ihrer Nutzungsart in der Gemeinde Windach [1]
......................................................................................................................................11
Tabelle 2: Der elektrischer Energiebedarf aufgelistet nach den Verbrauchergruppen ...........15
Tabelle 3: Die spezifischen Heizwerte der eingesetzten Energieträger .................................21
Tabelle 4: Der Gesamtenergieeinsatz an nicht leitungsgebundenen Energieträgern in der ..22
Tabelle 5: Der jährliche Heizölbedarf in der Gemeinde Windach ..........................................22
Tabelle 6: Der jährliche Kohlebedarf in der Gemeinde Windach ...........................................23
Tabelle 7: Der jährliche Flüssiggasbedarf in der Gemeinde Windach ...................................23
Tabelle 8: Der jährliche Stromdirektheizungsbedarf in der Gemeinde Windach ....................23
Tabelle 9: Der jährliche Scheitholzbedarf in der Gemeinde Windach ....................................24
Tabelle 10: Der jährliche Pelletbedarf in der Gemeinde Windach .........................................24
Tabelle 11: Der jährliche Hackgutbedarf in der Gemeinde Windach .....................................24
Tabelle 12: Die jährliche solarthermische Wärmegewinnung in der Gemeinde Windach ......25
Tabelle 13: Der jährliche Wärmepumpenstrombedarf in der Gemeinde Windach .................25
Tabelle 14: Der kumulierte Energieaufwand für verschiedene Energieträger [2] ...................26
Tabelle 15: Der Primärenergieverbrauch der privaten Haushalte in der Gemeinde Windach 27
Tabelle 16: Der Primärenergieverbrauch der Industrie, Gewerbe und Sonderkunden in der
Gemeinde Windach .......................................................................................................27
Tabelle 17: Der Primärenergieverbrauch der kommunalen Liegenschaften in der Gemeinde
Windach ........................................................................................................................28
Tabelle 18: Der jährliche Gesamtprimärenergieverbrauch der Gemeinde Windach ..............29
Tabelle 19: Die CO2-Äquivalente für verschiedene Energieträger [2] ....................................30
Tabelle 20: Der CO2 – Ausstoß durch private Haushalte in der Gemeinde Windach ............30
Tabelle 21: Der CO2 – Ausstoß der Industrie, Gewerbe und Sonderkunden in der Gemeinde
Windach ........................................................................................................................31
Tabelle 22: Der CO2 – Ausstoß der kommunalen Liegenschaften in der Gemeinde Windach
......................................................................................................................................31
Tabelle 23: Der jährliche Gesamt CO2 - Ausstoß der Gemeinde Windach ............................32
Tabelle 24: Die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 1 ................................................47
165
Tabellenverzeichnis
IfE
Tabelle 25: Übersicht der möglichen Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 1 ..................65
Tabelle 26: Zusammenfassung der Auswirkung möglicher Förderungen im
Nahwärmeverbundnetz 1 ..............................................................................................65
Tabelle 27: Wärmegestehungskosten mit/ohne Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 1 ..65
Tabelle 29: Übersicht der möglichen Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 2 ..................85
Nahwärmeverbundnetz 2 ..............................................................................................85
Tabelle 31: Wärmegestehungskosten mit/ohne Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 2 ..85
Tabelle 33: Übersicht der möglichen Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 3 ................105
Nahwärmeverbundnetz 3 ............................................................................................105
Tabelle 35: Wärmegestehungskosten mit/ohne Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 3 105
Tabelle 36: Die Kenndaten des Nahwärmeverbundnetzes 4 ..............................................107
Tabelle 37: Übersicht der möglichen Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 4 ................125
Nahwärmeverbundnetz 4 ............................................................................................125
Tabelle 39: Wärmegestehungskosten mit/ohne Förderungen im Nahwärmeverbundnetz 4 125
Tabelle 40: Die Aufteilung der Bauteile des Gebäudes mit den zugehörigen Flächen ........128
....................................................................................................................................129
und im modernisierten Zustand ...................................................................................130
....................................................................................................................................131
....................................................................................................................................133
Tabelle 47: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse IV im IstZustand .......................................................................................................................135
166
Tabellenverzeichnis
IfE
Tabelle 48: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse IV im IstZustand und im modernisierten Zustand .....................................................................136
....................................................................................................................................137
Tabelle 51: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse VI im IstZustand .......................................................................................................................139
Tabelle 52: Die U-Wert-Übersicht der einzelnen Bauteile der Baualterklasse VI im IstZustand und im modernisierten Zustand .....................................................................140
Tabelle 53: Die U-Werte der sanierungsbedürftigen Bauteile im Ist-Zustand [3] .................141
Tabelle 54: Die U-Werte der Bauteile im Ist-Zustand und nach der Sanierung [3] ..............142
Tabelle 55: Die Investitionskostenprognose der einzelnen Sanierungsmaßnahmen [3] ......142
Tabelle 56: Potential der Strahlungsenergie für das Ausbauszenario 1 [2] [4] ....................145
Tabelle 57: Potential der Strahlungsenergie für das Ausbauszenario 2 [2] [4] ....................146
Tabelle 58: Das CO2-Minderungspotential der holzartigen Biomasse [2] ............................147
Tabelle
59:
Das
Emissionsminderungspotential
des
oben
beschriebenen
Biogasausbauszenario [2] [4] ......................................................................................148
Tabelle 60: Zusammenfassung der Ergebnisse für die Nahwärmeverbundlösung 1 ...........153
Tabelle 64: Die Auswirkungen energetischer Sanierungen gemäß EnEV Vorgaben auf die
unterschiedliche Baualterklasse ..................................................................................157
167
IfE
Quellenangaben
9 Quellenangaben
[1]
Bayerisches Landesamt für Statistik und Datenverarbeitung; Statistik Kommunal
2009 – Eine Auswahl wichtiger statistischer Daten für die Gemeinde Windach; München; 2010
[2]
Institut
Wohnen
und
Umwelt;
Emissionsfaktoren verschiedener
Kumulierter
Energieaufwand
und
CO 2-
Energieträger und –versorgungen; Darmstadt;
2009
[3]
Ebert-Ingenieure; Energetische Beratung GHS Windach; Projektnummer E193;
München; 2009
[4]
Die CO2-Emissionsfaktoren von Energieträgern sind abhängig vom Bereitstellungsaufwand. Dieser wurde von renommierten Instituten, wie dem „Deutschen Biomasse
Forschungszentrum“ oder dem „Institut Wohnen und Umwelt“, für die gängigen Energieträger ermittelt. Für den Energieträger Rohbiogas kann kein Pauschalwert angesetzt werden. Dieser ist vom eingesetzten Substrat abhängig und wird in der Studie
„NaWaRo-Biogas“ mit 80 g/kWhHi angesetzt. Die CO2-Emissionen für die Nutzung
von solarer Strahlungsenergie sind abhängig vom eingesetzten Typ und werden für
Solarthermieanlagen mit 30 g/kWhth bzw. für Photovoltaikanlagen mit 140 g/kWhel
angesetzt. Die Werte wurden aus verschiedenen Veröffentlichungen als Mittelwert
gebildet.
168

Energienutzungsplan für die Gemeinde Windach

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