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FACHHOCHSCHULE TRIER
STUDIENGANG VERSORGUNGSTECHNIK
„Konzeptstudie einer Fernwärmeversorgung
mit Holzhackschnitzelfeuerung am Beispiel
der Stadt Daun“
Diplomanden: Christine Berens, Ralph Conrad
Aufgabenstellung und Zielsetzung
a) Ökonomische Aspekte
Kostengleichheit der Wärmelieferungspreise von
Fernwärme und Gas-/ Öleinzelfeuerungen
Regionale Wertschöpfung
Langfristig kalkulierbare Energiepreise
Aufgabenstellung und Zielsetzung
b) Ökologische Aspekte
Minimierung des Energieverbrauchs durch Ersetzen der
einzelnen Feuerungen durch eine Großkesselanlage
Schonung der Ressourcen an fossilen Energieträgern durch
Verbrennung von Biomasse
Minimierung des CO2-Ausstoßes durch den Einsatz von CO2-
neutraler Biomasse
„Schwerpunkte dieser Arbeit sind
nicht die technischen Details.
Es sollen die ökonomischen Aspekte
einer solchen Anlage untersucht
werden.“
Vorgehensweise
Datenerfassung Erstellen einer Jahresverbrauchskurve Erarbeitung technischer Konzepte für
Netzvarianten und Kesselvarianten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Sensitivitätsanalyse Energie- und Umweltbilanz Bewertung
Abgrenzung
Beschränkung auf reine Heißwasserlieferungen
(Heizwärme, 130°C Vorlauftemperatur)
Alle Wärmeverbraucher außer Privathaushalte
Begrenzung auf drei Fernwärme-Leitungsvarianten
-
Standortfrage
Drei Standorte stehen zur Auswahl:
Gelände oberhalb des Autohauses Knötgen
Gelände oberhalb des Schulzentrums
Gelände am Bahnhof
Gelände am Bahnhof
Gelände oberhalb des Schulzentrums
Gelände oberhalb des Autohauses Knötgen
Ausgewählter Standort:
Lage in gemäßigtem Höhenniveau
Gute Verkehrsanbindung
Großes weitläufiges Gelände
Geschützte Lage Unmittelbare Nähe zu
Großverbrauchern Eigentum der Stadt
Daun
Gelände oberhalb des Autohauses Knötgen
Vorstellung der Fernwärmeleitungsvarianten
Netzvariante 1: Verbraucher im Norden der Stadt (Großverbraucher)
Netzvariante 2: Verbraucher im Stadtzentrum(Mittel- und Kleinverbraucher)
Netzvariante 3: Verbraucher von Netzvariante 1 und Netzvariante 2(alle Verbraucher)
Vergleich der Fernwärmeleitungsvarianten
Leitungsnetz- variante
Anzahl der Verbraucher
Jahresenergiemenge in kWh/a
Feuerungsmaximal-leistung in MW
1 10 27.628.118 12,75
2 41 27.483.501 14,16
3 56 51.003.584 25,92
Vorstellung der Feuerungsvarianten
Feuerungsvariante 100/0: Abdeckung der Maximal-leistung mit 100% HHS-Kessel
Feuerungsvariante 60/40: Abdeckung der Maximal-leistung mit 60% HHS-Kessel und 40% Gaskessel
Feuerungsvariante 30/70: Abdeckung der Maximal-leistung mit 30% HHS-Kessel und 70% Gaskessel
Vergleich der Feuerungsvarianten
HHS-Anteil an der Spitzenleistung in %
HHS-Anteil an der Jahresenergiemenge in %
Feuerungsvariante 100/0 100 100
Feuerungsvariante 60/40 60 85
Feuerungsvariante 30/70 30 60
Jahresdauerlinie, Variante 30/70
(HHS)
(Gas)
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Berechnung basiert auf VDI 2067
Ermittlung der Investitionskosten und der
spezifischen Jahreskosten (Annuität) für alle 9
Anlagenvarianten
Vergleich der Energielieferpreise in €/kWh
Kostenübersicht der Varianten
Anlagenvariante Bezeichnung
Investkosten Kessel in €
Investkosten Netz in €
Brennstoff-kosten in €/a
Netzvariante 1
1 -100/0 3.267.850 2.899.940 276.281
1 - 60/40 2.625.608 2.899.940 317.519
1 - 30/70 1.399.909 2.899.940 351.898
Netzvariante 2
2 -100/0 3.611.850 3.348.395 274.835
2 - 60/40 2.649.064 3.348.395 328.519
2 - 30/70 1.685.117 3.348.395 482.294
Netzvariante 3
3 -100/0 6.629.500 6.500.485 510.035
3 - 60/40 4.753.734 6.500.485 586.330
3 - 30/70 2.851.819 6.500.485 676.947
Übersicht Energielieferpreise*
Anlagenvariante Bezeichnung
Annuität in €/a kWh-Preis in
€/kWh
Netzvariante 1
1 -100/0 1.445.083 0,050
1 - 60/40 1.314.775 0,045
1 - 30/70 1.110.726 0,038
Netzvariante 2
2 -100/0 1.508.349 0,055
2 - 60/40 1.332.087 0,048
2 - 30/70 1.167.826 0,042
Netzvariante 3
3 -100/0 2.730.114 0,054
3 - 60/40 2.360.438 0,046
3 - 30/70 2.115.942 0,041
* :Minimalpreis
Ergebnisse Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Keine großen Kostenunterschiede der Energie- lieferpreise zwischen den drei Netzvarianten
Erkennbare Kostenunterschiede bei den Feuerungsvarianten aller Netzvarianten
Günstigste Feuerungsvariante ist immer Variante 30/70
Folge: Weiter Untersuchungen nur für die Feuerungsvarianten von Netzvariante 3
Bezugsvariante (Gas/Öleinzelfeuerungen)
Abschätzung des Energielieferpreises mittels
begründeter Annahmen
Vergleich mit den Energielieferpreisen der
Fernwärmevarianten (statisch)
Vergleich unter Variierung der
Kostenbestandteile (Sensitivitätsanalyse)
Sensitivitätsanalyse
In dieser Einflussgrößenbetrachtung werden
folgende Kostenbestandteile im Abschreibungszeitraum variiert:
Gasbezugspreis (jährliche Preissteigerung)
HHS-Bezugspreise
Bezug von Fördergeldern
SenitivitätsanalyseErhöhung Gaspreis: 6%/a
HHS-Preis: 10 €/MWh
0,0250
0,0300
0,0350
0,0400
0,0450
0,0500
0,0550
0,0600
0,0650
0,0700
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Abschreibungsjahr
kWh-
Prei
s in
€/k
Wh
3 - 100/0 o.F. 3 - 100/0 m.F. 3 - 30/70 o.F. 3 - 30/70 m.F. Einzelanlagen
Ist-Zustand
SensitivitätsanalyseErhöhung Gaspreis: 3%/a
HHS-Preis: 10 €/MWh
0,0250
0,0300
0,0350
0,0400
0,0450
0,0500
0,0550
0,0600
0,0650
0,0700
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Abschreibungsjahr
kWh-
Prei
s in
€/k
Wh
3 - 100/0 o.F. 3 - 100/0 m.F. 3 - 30/70 o.F. 3 - 30/70 m.F. Einzelanlagen
Ist-Zustand
Übersicht Kostengleichheit
AnlagenvarianteGaspreissteigerung
in %/aKostengleichheit
nach Jahren
3 - 100/0 o.F. 3 203 - 100/0 m.F. 3 173 - 30/70 o.F. 3 153 - 30/70 m.F. 3 14
3 - 100/0 o.F. 6 11,53 - 100/0 m.F. 6 9,53 - 30/70 o.F. 6 8,53 - 30/70 m.F. 6 7,5
Ergebnis Sensitivitätsanalyse
Je höher die Gaspreissteigerung ist, desto früher rechnet sich die Fernwärmeversorgung
Je höher der Gasanteil, desto höher die Preissteigerung über den Abschreibungszeitraum
Ökologische Betrachtung
Vorteil:
Hohes Einsparpotential bei den HHS-
Feuerungsvarianten in Bezug auf die CO2-Emis-
sionen (jährl. Einsparung von bis zu 11.022 t)
Nachteil:
Luftschadstoffwerte für CO, NOx, SO2 und Staub
sind bei den HHS-Varianten höher, je mehr HHS anteilig verbrannt werden
Vorteile der HHS-Varianten überwiegen!
Klimaschutz
-
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
100/0 60/40 30/70 Einzelfeuerungen
Varianten
CO
2 A
uss
toß
[T
on
nen
CO
2/a]
Abschließende Bewertung
Kostengleichheit zwischen einer Fernwärmeversorgung und Einzelfeuerungen ist schwer zu realisieren
Investitionskosten der HHS-Feuerungen und des Fernwärmenetzes sind sehr hoch
Anlagenvarianten mit höchstem Gasanteil an der Maximalleistung sind am wirtschaftlichsten