19 Dezember 2006

Informationen zu pflanzenölbetriebenen Blockheizkraftwerken (BHKW), Teil II: Wirtschaftlichkeit

Pflanzenölbetriebene Blockheizkraftwerke (BHKW) sind eine ökologisch und unter bestimmten Rahmenbedingung auch ökonomisch attraktive Möglichkeit Wärme und Strom bereitzustellen. Vor Beginn der Planungen für ein Pflanzenölbetriebenes BHKW sollte aber vor allem die Wirtschaftlichkeit frühzeitig abgeschätzt werden.

Wichtige Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit sind:

  • die Anschaffungskosten für das Pflanzenöl-BHKW (mit Gebäude, Tanks…)
  • die Auslastung des BHKW (jährliche Betriebsstunden)
  • der spezifische Kraftstoffverbrauch und Wirkungsgrad des BHKW
  • die Kosten für Wartung (kürzere Motorölwechselintervalle, Servicenetzdichte)
  • anfallende Reparaturkosten (ggf. Kosten für Maschinenbruchversicherung)
  • der Preisunterschied zwischen Heizöl und Rapsölkraftstoff
  • die erzielbaren Preise oder die anrechenbaren Gutschriften für Strom und für Wärme (EEG)

Wirtschaftlichkeitsberechnung

Die beim Einsatz eines BHKW anfallenden Kosten werden entweder nur auf die produzierte Wärme oder nur auf den erzeugten Strom bezogen. Die spezifischen Wärmegestehungskosten beispielsweise ergeben sich aus den jährlichen Gesamtkosten abzüglich der Erlöse für die produzierte elektrische Energie, dividiert durch die jährlich erzeugte Wärmemenge. Sind diese Wärmegestehungskosten niedriger als die eines Vergleichssystems, so arbeitet das BHKW rentabel.

In Tabelle 1 werden die Wärmebereitstellungskosten für 3 Berechnungsbeispiele ermittelt. Dabei handelt es sich um eine Überschlagsrechnung; vereinfachend werden daher die in einem Gesamtenergiekonzept notwendigen Komponenten wie Spitzenlastversorgung, Pufferspeicher und Wärmeverteilung nicht berücksichtigt. Das Gleiche gilt für die Planungskosten. Insgesamt wurden drei Szenarien aufgestellt, die durch zwei verschiedene Anlagengrößen und durch unterschiedliche Rahmenbedingungen charakterisiert sind.

Tabelle 1: Beispiel für die Berechnung der Wärmegestehungskosten in Pflanzenöl-BHKW

Tabelle_BHKW3.GIF
a Investitionssummen für BHKW-Modul (A) in Abhängigkeit von der elektrischen Leistung (p): A =p* 5261,5*p-0,4001
b Investitionssumme für bauliche Anlagen: Szenario 1 und 3: 1300 €/kWel, Szenario 2: 250 €/kWel
c bezogen auf Gesamtinvestition abzüglich bauliche Investitionen (Gebäude, Tanks, Kamin)
d Zinssatz: 6%, angenommene Nutzungsdauer: 15 Jahre für BHKW-Modul, bzw. 25 Jahre für baulichen Teil
e inklusive Motoröl (Ölwechselintervall 300 Betriebsstunden)
f Stromeinspeisevergütung nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) für Inbetriebnahmejahr 2007: 0,1899 €/kWh

In Szenario 1 (BHKW mit 8 kWel) und Szenario 3 (BHKW mit 110 kWel) wurden Annahmen getroffen, die sich weitgehend nach der VDI-Richtlinie 2067 (2) richten. Dabei wurden für Instandhaltung, Personal und Verwaltung durchweg die oberen Kostenansätze angenommen. In Szenario 2 werden dagegen besonders günstige Rahmenbedingungen vorausgesetzt.
Die spezifischen Investitionskosten für die BHKW-Module basieren in allen Fällen auf der Kurvengleichung in Abbildung 1.

Kosten_BHKW4.gif


Abbildung 1: Leistungsabhängige spezifische Investitionssumme (Anschaffungspreis) für ein Pflanzenöl-BHKW-Modul im Netzparallelbetrieb (ohne Planung, Gebäude, Kamin, Kraftstofftank) (nach Herstellerangaben)

Die Investitionsanteile für bauliche Aufwendungen, d. h. Gebäude, Grundstück, Abgasabführung und Kraftstofflagerung sind in hohem Maße von der Anlagengröße und den jeweiligen standörtlichen Voraussetzungen abhängig. Bei größeren BHKW-Anlagen werden für diesen baulichen Teil häufig Investitionskosten von ca. 160 bis 220 €/kWel angesetzt (3). Insbesondere bei kleineren pflanzenölbetriebenen BHKW (z. B. 8 kWel) können aber im Einzelfall die spezifischen Investitionskosten ohne weiteres um ein Vielfaches höher liegen (1).

In den hier betrachteten Szenarien 1 und 3 (Tabelle 1) wird eine mittlere spezifische Investition für die baulichen Aufwendungen von 1300 €/kWel angenommen. Die günstigeren Rahmenbedingungen in Szenario 2 betreffen im Wesentlichen die niedrigeren Kraftstoffkosten (z. B. bei eigener Rapsölproduktion), eine höhere Anlagenauslastung (Wärmebedarf auch im Sommer, z. B. für Trocknungsanlagen), geringere bauliche Investitionen (z. B. bei vorhandenem Aufstellraum und Lagertank) und geringeren Wartungsaufwand (durch freie Kapazitäten vorhandener Arbeitskräfte bzw. Nichtanrechnung der eigenen Arbeitszeit).

Gemäß Tabelle 1 ergeben sich für das BHKW mit 8 kWel in Szenario 1 Wärmegestehungskosten von 0,14 €/kWh und für das BHKW mit 110 kWel (Szenario 3) 0,11 €/kWh. Unter günstigen Rahmenbedingungen (Szenario 2) können die Wärmegestehungskosten jedoch auch deutlich niedriger liegen (0,07 €/kWh).

Die Wärmegestehungskosten hängen entscheidend von den Kraftstoffkosten ab. In Abbildung 2 sind die Wärmegestehungskosten für die drei betrachteten Szenarien in Abhängigkeit von den Rapsölkraftstoffkosten dargestellt.

Demnach führt unter den bestehenden Annahmen eine Zunahme des Rapsölkraftstoffpreises um 0,10 €/l zu einer Erhöhung der Wärmekosten in Szenario 1 und 2 um etwa 0,019 €/kWh und in Szenario 3 um ca. 0,028 €/kWh. Im günstigsten Fall ist erst ab einem Kraftstoffpreis von weniger als 0,40 €/l mit einer kostenneutralen Bereitstellung der Wärme durch pflanzenölbetriebene Blockheizkraftwerke zu rechnen.

Beim Vergleich der Wärmekosten mit Heizölzentralheizungen im Leistungsbereich von 15 bis 60 kWth (Gesamtnutzungsgrad: 85%, Heizölpreis: 0,60 €/l, vgl. Kapitel 9) ist ein Rapsölkraftstoffpreis in Szenario 1 von ca. 0,55 €/l, in Szenario 2 und 3 zwischen ca. 0,70 und 0,90 €/l notwendig um konkurrenzfähig zu sein.

Waermekosten_Kraftstoffpreis_BHKW.gif

Abbildung 2: Wärmekosten von rapsölbetriebenen BHKW in Abhängigkeit vom Kraftstoffpreis bei den drei untersuchten Szenarien (vgl. Tabelle 1) im Vergleich zu Heizölzentralheizungen im Leistungsbereich von 15 bis 60 kWth

Quellen:
1. Ortmaier, E.: Betriebswirtschaftliche Aspekte von Blockheizkraftwerken auf Pflanzenölbasis. In: VDI-Gesellschaft Energietechnik (Hrsg.): Pflanzenöle als Kraftstoffe für Fahrzeugmotoren und Blockheizkraftwerke; VDI-Berichte 1126, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1994, S. 239-252

2. VDI-Gesellschaft Technische Gebäudeausrüstung: VDI-Richtlinie 2067, Blatt 7: Berechnung der Kosten von Wärmeversorgungsanlagen – Blockheizkraftwerke. Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.), Beuth Verlag, Berlin, 1988

3. VDI-Gesellschaft Energietechnik (Hrsg.): Rationelle Energieversorgung mit Verbrennungs-Motoren-Anlagen, Teil II: BHKW-Technik. Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf, VDI-Verlag, 1991, 44 S.

(Vgl. Meldung vom 2006-12-15.)

Source: Technologie- und Förderzentrum (TFZ) vom 2006-12-14.

Share on Twitter+1Share on FacebookShare on XingShare on LinkedInShare via email