Rationelle Energiewandlung Erneuerbare Energien Energieeffizienz
Quartierskonzept für den Markt Mörnsheim
Institut für Energietechnik an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden
Kaiser-Wilhelm-Ring 23a 92224 Amberg
Tel: 09621 / 482-3921
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
Vorstellung IfE
Gegründet aus dem Forschungsbetrieb der
Hochschule Amberg-Weiden als An-Institut
Vorstellung IfE
• Jährlich ca. 120 kommunale Energiekonzepte / Klimaschutzkonzepte in Bayern
• Jährlich ca. 50 Energieeffizienzkonzepte für Industrie, Gewerbe und Dienstleistung
• Wissenschaftliche Begleitforschung in Demonstrations- und Entwicklungsvorhaben
• Angewandte Forschung und Entwicklung BHKW –Technologie (Forschungscampus KWK )
• Team aus 20 Wissenschaftlern und Ingenieuren
• 5 weitere Wissenschaftler am KWK Forschungscampus
• Arbeitsgemeinschaft mit dem Bayerischen Gemeindetag
• Mitglied der Expertenkommission der Bayerischen Staatsregierung
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand
3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
• Beschränkung des Betrachtungsgebietes auf den innerstädtischen Bereich sowie den Gebietsumgriff Schule/Kindergarten (Quartier)
• Erfassung der Verbrauchsstruktur über:
− Kaminkehrerdaten
− Datenerhebung in kommunalen Liegenschaften
− Konkrete Bedarfs- und Interessensermittlung über Fragebögen
• Ziel: Verortung des Wärmebedarfs 2. Energiebilanz im Ist-Zustand
Grundlagen
2. Energiebilanz im Ist-Zustand Wärmekataster
1.500 – 2.499 kWh/m*a 2.500 – 3.499 kWh/m*a
> 3.500 kWh/m*a
Grafische Darstellung im Lageplan:
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
Heiz(kraft)werk Wärmeleitung Übergabestation
Quelle: http://www.mmid.nl
• Abwärme aus Biogasanlage
• Heizhaus
Biomasse oder
Kraft-Wärme-Kopplung
• Vor- und Rücklauf
• In getrennten, stark isolierten Rohren oder als Kombi-Rohr
Quelle:
http://www.isoplus.de
• Wärmetauscher in den angeschlossenen
Gebäuden (meist Keller)
• Wärmeträgermedium des Netzes ist nicht mit dem Wasser in den Gebäuden vermischt
Allgemeine Infos
• Trassenlänge [m] Rohrlänge = 2x Trassenlänge (Vorlauf + Rücklauf)
• Nutzwärme [kWh/a] von den angeschlossenen Liegenschaften abgenommene Wärmemenge
• Verlustwärme [kWh/a] Abstrahlverluste der Rohrleitungen
• prozentualer Verlust [%] Verlustwärme bezogen auf Nutzwärme
• Wärmebelegung [kWh/(m a)] Nutzwärme die pro Meter Trasse pro Jahr durch das Netz transportiert wird
Kennwert (Literatur/Erfahrung/Fördergrenze) > 1.500 kWh/(m a)
Allgemeine Infos
Kennwerte Nahwärmenetz
Vorteile Nahwärmenetz:
• Geringer Platzbedarf (Brennstofflagerung von Heizöl, Pellets, Hackgut… entfällt)
• Regionale Wertschöpfung
• Nutzung nachwachsender Rohstoffe
• Weitgehend unabhängig von internationalen Energieimporten
Allgemeine Infos
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
3. Anlagenvariation Ausgangssituation
Heizzentrale
Bisher schon zentral versorgt:
- Kindergarten
- Grund- und Teilhauptschule
insgesamt 260.000 kWhth/a (inkl.
Netzverluste ca. 22%) - Netzlänge rund 400 m - Kein Sommerbetrieb
Vorhandene Wärmeerzeuger:
- Hackgut-/Pellet-Kombikessel, 150 kWth
Kenndaten der bestehenden Nahwärmeverbundlösung
Netzlänge 400 [m]
Heizleistung 150 [kW]
Nutzwärmebedarf 212.000 [kWh/a]
Verlustwärme 46.000 [kWh/a]
Verlust 21,7 [%]
Wärmebelegung 530 [kWh/m·a]
3. Anlagenvariation
Ausgangssituation
Variante 1.0: Wärmeerzeuger im Ist- Zustand (Hackschnitzelkessel)
3. Anlagenvariation Ausgangssituation
0 25 50 75 100 125 150 175
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 150 kWth
Variante 1.1: Flüssiggas- BHKW mit Hackschnitzelkessel
3. Anlagenvariation Ausgangssituation
0 25 50 75 100 125 150 175
therm. Leistungsbedarf [kW]
Hackschnitzelkessel 150 kWth
Flüssiggas- BHKW 20 kWth, 7,5 kWel
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
4. Mögliche Netzerweiterungen
Ausgangssituation – Anschlussinteressenten aus
Fragebogenaktion
Mögliche Netzerweiterungen:
• Varianten 2.x: Erweiterung Haunsfelderstraße
• Varianten 3.x: Erweiterung Haunsfelderstraße und Mühlweg
• Varianten 4.x: Erweiterung Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße
4. Mögliche Netzerweiterungen
Idee:
Netzerweiterung in den Bereichen:
- Westlich Kindergarten
- Trassenanwohner (am Bestandsnetz) - Südliche Richtung (Haunsfelder Str.) Nutzung/Erweiterung der bestehenden Heizzentrale
Anschlussdichte 100%
4. Mögliche Netzerweiterung Haunsfelder Straße
Heizzentrale
Kenndaten der Netzverdichtung
Netzlänge 560 [m]
Heizleistung 200 [kW]
Nutzwärmebedarf 348.000 [kWh/a]
Variante 2.1: Hackschnitzelkessel mit Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung Haunsfelder Straße
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 150 kWth Spitzenlastkessel 50 kWth
Variante 2.2: Flüssiggas- BHKW mit Hackschnitzelkessel und Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung Haunsfelder Straße
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
therm. Leistungsbedarf [kW]
Hackschnitzelkessel 150 kWth Spitzenlastkessel 50 kWth
Flüssiggas- BHKW 20 kWth, 7,5 kWel
Variante 2.3: Flüssiggas- BHKW mit Hackschnitzelspitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung Haunsfelder Straße
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 150 kWth
Flüssiggas- BHKW 45 kWth, 22 kWel
Idee:
Netzerweiterung in den Bereichen:
- Westlich Kindergarten
- Trassenanwohner (am Bestandsnetz) - Südliche Richtung (Haunsfelder Str.) Nutzung/Erweiterung der bestehenden Heizzentrale
Anschlussdichte 100%
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße und Mühlweg
Heizzentrale
Kenndaten der Netzerweiterung
Netzlänge 860 [m]
Heizleistung 280 [kW]
Nutzwärmebedarf 541.000 [kWh/a]
Heizzentrale
Variante 3.1: Hackschnitzelkessel mit Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße und Mühlweg
0 50 100 150 200 250 300 350
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 150 kWth Spitzenlastkessel 150 kWth
Variante 3.2: Flüssiggas- BHKW mit Hackschnitzelkessel und Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße und Mühlweg
0 50 100 150 200 250 300 350
therm. Leistungsbedarf [kW]
Hackschnitzelkessel 150 kWth Spitzenlastkessel 130 kWth
Flüssiggas- BHKW 20 kWth, 7,5 kWel
Variante 3.3: Zwei Hackschnitzelkessel
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße und Mühlweg
0 50 100 150 200 250 300 350
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 150 kWth Hackschnitzelkessel 150 kWth
Idee:
Netzerweiterung in den Bereichen:
- Westlich Kindergarten
- Trassenanwohner (am Bestandsnetz) - Südliche Richtung (Haunsfelder Str.) Nutzung/Erweiterung der bestehenden Heizzentrale
Anschlussdichte 100%
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße, Mühlweg und Marktstraße
Heizzentrale
Kenndaten der Netzerweiterung
Netzlänge 1.850 [m]
Heizleistung 800 [kW]
Nutzwärmebedarf 1.710.000 [kWh/a]
Heizzentrale
Variante 4.1: Zwei Hackschnitzelkessel mit Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße, Mühlweg und Marktstraße
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Jahresstunden [h]
Hackschnitzelkessel 300 kWth (neu) Spitzenlastkessel 350 kWth
Hackschnitzelkessel 150 kWth (Bestand)
Variante 4.2: Flüssiggas- BHKW mit Spitzenlastkessel mit zwei Hackschnitzelkessel und Spitzenlastkessel
4. Mögliche Netzerweiterung
Haunsfelder Straße, Mühlweg und Marktstraße
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000
therm. Leistungsbedarf [kW]
Hackschnitzelkessel 150 kWth (neu) Spitzenlastkessel 350 kWth
Hackschnitzelkessel 150 kWth (Bestand) Flüssiggas- BHKW 90 kWth, 50 kWel
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Betrachtete Varianten Wärmeerzeugung:
Vollkostenrechnung in Anlehnung an die VDI 2067
Berücksichtigung von Kapitalkosten, Betriebskosten, Wartungs- und Instandhaltungskosten und sonstigen Kosten
Getroffenen Annahmen:
- Alle Angaben netto
- Zinssatz: 2,5%
- Betrachtungszeitraum: 20 a
- Flüssiggaspreis: 38 bis 42 Cent/l - Hackgutpreis: 100 - 110 €/t (w=35)
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Investitionskosten (Netto) – Ohne Förderungen
0 200.000 400.000 600.000 800.000 1.000.000 1.200.000 1.400.000
Investitionskosten [€]
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Jahresgesamt- und Wärmegestehungskosten
0 5 10 15 20 25
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 4.1
Variante 4.2
Wärmegestehungskosten [Cent/kWh]
Variante 1.0 Variante 1.1 Variante 2.1 Variante 2.2 Variante 2.3 Variante 3.1 Variante 3.2 Variante 3.3 Variante 4.1 Variante 4.2
Haunsfelderstr., Mühlweg, Marktstraße
Varianten 4.x Bestandsnetz
Varianten 1.x Varianten 2.x
Erweiterung Haunsfelder Str. Haunsfelderstr. u. Mühlweg Varianten 3.x
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Jahresgesamt- und Wärmegestehungskosten
0 5 10 15 20 25
Variante 1.0
Variante 1.1
Variante 2.1
Variante 2.2
Variante 2.3
Variante 3.1
Variante 3.2
Variante 3.3
Variante 4.1
Variante 4.2
Wärmegestehungskosten [Cent/kWh]
Variante 1.0 Variante 1.1 Variante 2.1 Variante 2.2 Variante 2.3 Variante 3.1 Variante 3.2 Variante 3.3 Variante 4.1 Variante 4.2
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Vollkostenrechnung zur Ermittlung der Wärmegestehungskosten
Inhaltsverzeichnis
1. Vorstellung IfE
2. Energiebilanz im Ist-Zustand 3. Allgemeine Infos
4. Anlagenvariation Ausgangszustand 5. Mögliche Netzerweiterungen
1. Haunsfelderstraße
2. Haunsfelderstraße, Mühlweg
3. Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße 6. Zusammenfassung
6. Zusammenfassung Wärmeverbundlösungen
Varianten 2.x: Erweiterung Haunsfelderstraße
• Wärmegestehungskosten steigen Erhöhung der Anschlussdichte erforderlich
Varianten 3.x: Erweiterung Haunsfelderstraße, Mühlweg
• Ergänzung Bestandshackschnitzelkessel mit Spitzenlastkessel
• Wirtschaftlicher Betrieb möglich
Varianten 4.x: Erweiterung Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße
• Senkung der Wärmegestehungskosten im Vergleich zum Ausgangszustand möglich
Erweiterung des bestehenden Wärmenetzes technisch möglich und wirtschaftlich darstellbar
6. Zusammenfassung
Zusätzliche Erhöhung Anschlussdichte
Varianten 3.x: Erweiterung Haunsfelderstraße, Mühlweg
• Erhöhung Wärmebedarf um ca. 50.000 kWh/a => ca. 2 bis 3 Gebäude
Varianten 4.x: Erweiterung Haunsfelderstraße, Mühlweg und Marktstraße
• Erhöhung Wärmebedarf um ca. 225.000 kWh/a => ca. 10 bis 15 Gebäude
Erhöhung Wirtschaftlichkeit, Senkung der Wärmegestehungskosten
• Konkretisierung des Wärmebedarfs durch Bekundung von Anschlussinteresse (Angabe Energieverbrauch)
• Festlegung der möglichen Ausbaustufen
• Endgültige Dimensionierung der Wärmeerzeuger
• Detaillierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für Ausbaustufen
Festlegung Zeitplan und Einstieg in konkrete Planungsmaßnahmen durch Markt Mörnsheim
