BHKW-Plan: Berechnung einer Industriehalle
Praktische Übungen
Aufgabenstellung 5
Gegeben:
Eine Industriehalle eines Galvanik-Unternehmens soll mit einer KWK-Anlage versorgt werden. Ein BHKW kommt aufgrund der hohen Rücklauftemperaturen der Prozesswärme nicht in Frage. Deshalb soll eine Mikrogasturbine zum Einsatz kommen. Ein Stromlastgang und ein Wärmelastgang sind vorhanden.
Aufgaben:
- Einlesen der Lastgänge
- Auslegung einer Mikrogasturbine
- Wirtschaftlichkeitsberechnung der KWK-Anlage
Lösungsweg
Wärmebedarf berechnen
Nachdem in BHKW-Plan ein neues Projekt angelegt und benannt worden ist, wird zunächst die Klimazone bestimmt.
Zur Auswahl stehen die TRY-Zonen (Test Reference Year) des Deutschen Wetterdienstes. Im Beispiel wird der Datensatz Demo ausgewählt.
Über die Taste „Wärmebedarf einlesen“ kann die vorhandene Ganglinie Nutzwärmebedarf_Aufgabe_5 ausgewählt und über „<<< Hinzufügen“ eingelesen werden. Der Dialog wird mit „Schließen“ beendet und die Simulation „Durchführen der Simulation“ ausgeführt.
Strombedarf berechnen
Bei der Eingabe des Strombedarfs wird die Taste „Strom-Ganglinie einlesen“ betätigt.
Im folgenden Dialog wird über „<<< Hinzufügen“ der Stromlastgang Strom_Stundenwerte_Aufgabe_5 ausgewählt und über die Taste „1h Werte ins Projekt integrieren“ eingelesen. Hier besteht in BHKW-Plan auch die Möglichkeit, Viertelstundenwerte (Mittelwert oder Summenwert) ins Projekt zu integrieren.
Über „Schließen“ wird der Dialog beendet. Anschließend wird über die Taste „Simulation“ der Strombedarf berechnet.
Wärme- und Stromerzeugung
Anhand der Jahresdauerlinie können nun die Modulleistungen festgelegt werden. Hier werden zwei Module mit je 290 kWth angesetzt. Dies entspricht etwa 30% des Maximalwärmebedarfs. Die Module der verschiedenen Anbieter stehen mit den relevanten technischen Daten sowie einigen Angaben zu Investitionskosten, Nutzungsdauer und Raumbedarf in einer Modul-Datenbank bereit. Es werden zwei Capstone C200S Mikrogasturbinen mit 290 kW thermischer und 192 kW elektrischer Leistung ausgewählt, die Betriebsweise ist wärmegeführt.
Auch die Auswahl des Spitzenlastkessels erfolgt über Zugriff auf eine frei erweiterbare Datenbank. Es werden 3 Heizkessel des Typs Gas_NT_1200 ausgewählt.
Um Aussagen über Brennstoffverbrauch, Wirtschaftlichkeit und Emissionsbilanz zu erhalten, wird das BHKW mit einer Kombination aus Heizkessel und öffentlicher Stromversorgung verglichen.
Für die konventionelle Wärmebereitstellung werden ebenfalls Kessel des Typs Gas _NT_1200 angenommen.
Beim Strom steht hierbei zur Wahl, ob der Kraftwerksmix der BRD, ein herkömmliches Steinkohlekraftwerk oder ein GuD-Kraftwerk zum Emissionsvergleich herangezogen werden soll. Es wird der Kraftwerksmix BRD 2016 ausgewählt.
Anschließend kann die Energiebilanz angezeigt werden.
Nachdem nun alle technischen Angaben zur Bedarfsstruktur erfolgt sind, können die Kosten und Erlöse definiert werden.
Erlöse berechnen
Die folgenden Annahmen für den Strombezug, die Stromeinspeisung und den Reststrombezug werden getroffen. Der Bonus für den eingespeisten KWK Strom wird automatisch über die Taste „Bonus nach KWK-G 2016 eintragen“ berechnet. Bei dem Beispiel ist von einem stromkostenintensiven Unternehmen auszugehen. Daher wird auch ein Bonus für die Eigenstromnutzung trotz der hohen installierten elektrischen Leistung vergütet. Dieser muss manuell eingetragen werden.
Taste „Erlösberechnung“ drücken.
Kosten berechnen
Die Investitionskosten sind vom Planer anzugeben und werden für das BHKW-System wie folgt angenommen.
Die Investitionskosten des Referenzsystems werden mit „Daten von der KWK-Erzeugung übernehmen“ übernommen. Sie können selbstverständlich auch von Hand eingegeben werden.
Anschließend werden die Betriebskosten eingegeben.
Die Betriebskosten des BHKWs können entweder als Vollwartungskosten bezogen auf die elektrische Arbeit in €/kWhel oder, wie nach VDI 2067 üblich, als Prozentangabe der Investitionskosten angegeben werden.
Dann werden die Brennstoffkosten mit einem Gasarbeitspreis von 0,022 €/kWh Ho und einem Leistungspreis von 17 €/kW festgelegt.
Auch die Strom- und Energiesteuergutschriften werden eingegeben.
Schließlich wird das Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsrechnung auf dem Bildschirm wie folgt ausgegeben:
Oft reichen die finanziellen Vorteile der KWK allein nicht aus, um Investoren eine eindeutige Empfehlung für das BHKW zu geben. Da die Bilanzierung der Emissionen die Entscheidungsfindung stark beeinflussen kann, werden auch diese angegeben.
