Planung einer BHKW-Anlage
Um einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb durch viele Jahresbetriebsstunden einer wärmegeführten BHKW-Anlage zu erlangen, sind Gebäude mit hoher Wärmegrundleistung entscheidend.
Die Wärmegrundleistung definiert jene Leistung, die ein ganzes Jahr durchgehend von einem Gebäude benötigt wird. Andererseits ist für die wirtschaftliche Auslegung auch eine Mindestnennleistung des BHKWs entscheidend, da die spezifischen Investitionskosten in €inv/kWel steigen, je kleiner die Nennleistung ist („Economies of Scale“).
Die Wärmegrundlast von Ein- oder Mehrfamilienhäusern wird durch den relativ geringen Warmwasserwärmebedarf bestimmt. Eine wirtschaftliche Auslegung durch viele Jahresbetriebsstunden ist deshalb im privaten Sektor schwieriger als im gewerblichen Sektor, wo zum Beispiel auch ganzjährig Prozesswärme benötigt wird. Stromgeführte BHKW-Anlagen sind nur dann wirtschaftlich, wenn zum Beispiel im gewerblichen Betrieb teurer Spitzenstrombedarf substituiert werden kann.
In Abbildung 7 sind verschiedene Möglichkeiten der Auslegung der Nennwärmeleistung von wärmegeführten BHKW dargestellt.
Bei dieser Auslegung mit maximaler Auslastung des BHKWs bei Volllastbetrieb wird der höchste Jahresnutzungsgrad erreicht. Die gesamte elektrische Energieausbeute ist in diesem Auslegungsfall am niedrigsten. Für die Bereitstellung des Heizwärmebedarfs muss zusätzlich in einen Wärmeerzeuger (z.B. Heizkessel) investiert werden. Diese Auslegungsvariante kann auch mit einem Spitzenlast-BHKW kombiniert werden.
Diese Auslegung ermöglicht es in Zeiten mit hohem Wärmebedarf (Wintermonate), auch hohe Stromerträge zu erzielen. In Zeiten mit geringem Wärmebedarf muss das Spitzenlast-BHKW abgeschaltet werden, da die überschüssige Wärme nicht genutzt werden kann. Für diesen Schwachlastbetrieb muss zusätzlich in einen Wärmeerzeuger investiert werden.
Manche BHKW-Technologien können die Wärmeleistungsbereitstellung modulieren. Je nach Mehrkosten für die Modulationsfähigkeit und dem Wirkungsgrad in der Teillast kann auch diese Auslegungsvariante wirtschaftlich sein. Für diese Auslegungsvariante ist kein zusätzlicher Wärmeerzeuger notwendig.
Für die wirtschaftliche Berechnung können Berechnungstools verwendet werden, wie zum Beispiel die Software-Tools „BHKW Plan“, „Berechnung der Wirtschaftlichkeit von BHKWs in Krankenhäusern“ oder „BHKW-Checkliste“ (ASUE 2012). Bei dem Tool „BHKW Plan“ werden ein BHKW-System und eine konventionelle Heizung miteinander verglichen und eine dynamische Simulation der Strom- und Wärmebedarfsdaten des Gebäudes und der Betriebsdaten der Erzeugungsanlagen durchgeführt. Um diese Analyse durchführen zu können, sind charakteristische Mindestangaben zum Objekt notwendig, wie beispielsweise:
Wie viel Wärme wird benötigt?
- Warmwasserbedarf in kWh/a
- Prozesswärmebedarf in kWh/a
- Heizwärmebedarf in kWh/a
- Maximale Wärmeleistung in kW
- Thermische Jahresdauerlinie
- Brennstoffverbrauch der bestehenden Heizungsanlage
Wie viel Strom wird benötigt?
- Stromverbrauch in kWh/a
- Spitzenstromleistung in kW
- Jahresdauerlinie des Strombedarfs
Wie hoch sind die derzeitigen Energiebezugspreise?
- Durchschnittlicher Brennstoffpreis (Hackgut, Erdgas,…)
- Durchschnittlicher Strompreis, mit dem der produzierte Überschuss verkauft werden kann
- Durchschnittlicher Strompreis, der durch den Betrieb des BHKWs substituiert werden kann
Diese Analysen stellen eine erste Entscheidungsgrundlage dar, sie ersetzen jedoch keinesfalls eine Detailplanung durch den Fachmann. (Austrian Energy Agency 2012)
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