Wirtschaftlichkeit von einem Blockheizkraftwerk (BHKW)

Kosten BHKW abzüglich Stromerlöse Kosten Heizung. Die Software BHKW-Plan bietet eine Umfassende Wirtschaftlichkeitsberechnung für viele verschiedene Möglichkeiten an.

 


Stromvergütung und Erlösrechnung

Die Wirtschaftlichkeit von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung wird neben den Kosten in entscheidender Weise von dem anlegbaren Wert für die erzeugte thermische und elektrische Energie beeinflusst.
BHKW werden üblicherweise nach der Wärmeverbrauchsstruktur der Nutzer ausgelegt, so dass sich der anlegbare Wert für die erzeugte Wärme aus den Kosten eines thermischen Konkurrenzsystems (Heizanlage) ergibt. Damit sich das BHKW gegenüber der Konkurrenzvariante rentiert, muss somit der Wert für die produzierte Elektrizität mindestens der Differenz aus den Kosten der Anlage abzüglich des anlegbaren Wertes für die Wärme entsprechen.
Für den BHKW-Betreiber bestehen i.d.R. zwei verschiedene Möglichkeiten der Stromverwendung und damit zwei verschiedene Strombewertungsansätze:
* Der produzierte Strom kann ganz oder teilweise in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die Bewertung des eingespeisten Stroms erfolgt durch den sogenannten KWK-Index. Dies ist der Durschnittswert des an der Leipziger Strombörse gehandelten basload Strom, des jeweiligen letzten Quartal (unter http://www.eex.com/de/marktdaten/strom/spotmarkt/kwk-index kann dieser Wert abgefragt werden)..
* Der produzierte Strom kann ganz oder teilweise zur Eigenbedarfsdeckung verbraucht werden. In diesem Fall erfolgt die Bewertung durch die vermiedenen Strombezugskosten.

Da inzwischen die Einspeisevergütung sehr gering ist und die vermiedene Strombezugskosten sehr hoch sind, ist es wichtig zu berechnen wieviel Strom des BHKW im Objekt verbraucht wird.Zur Ermittlung des Anteils der Einspeisung bzw. des Eigenstromverbrauchs muss parallel zum Wärmeverbrauch bzw. der Erzeugungscharakteristik der KWK-Anlage der zeitliche Verlauf des Stromverbrauchs bekannt sein.
Der Gesamtstromerlös besteht aus der Summe der erzielbaren Einspeisevergütung und den vermiedenen Strombezugskosten durch Eigenverbrauch. Diese Berechnung gestaltet sich einfacher, wenn der gesamte Strom selbst verbraucht wird, weil der Eigenstrombedarf jederzeit die Stromerzeugung der Anlage übersteigt oder wenn die gesamte Stromerzeugung, z.B. aus rechtlichen Gründen, ins Netz eingespeist wird.

Erlöse durch Stromeinspeisung

Die Stromeinspeisung aus fossil betriebenen KWK-Anlagen richtet sich ab 1.1.2009 nach dem neuen KWK-Gesetz (2012 überarbeitet). Danach bekommt jede erzeugte Killowattstunde einen Bonus von 5,41 ct/kWh wenn die elektrische Leistung 50 kW nicht überschreitet. Der KWK-Bonus wird für 10 Jahre gezahlt. Gut ausgelegt BHKW erwirtschaften allein über den KWK-Bonus in 10 Jahren mehr als die reinen BHKW Kosten. Der restliche Erlös aus der Sromeinspeisung setzt sich aus einem Arbeitspreis (nach EEX basload Strom) und einem Beitrag vermiedener Netznutzungskosten zusammen.
Die Betreiber von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen haben demnach künftig einen Anspruch auf eine Vergütung für den in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeisten KWK-Strom, der sich aus dem vereinbarten Preis und Zuschlagszahlungen gemäß der Tabelle zusammensetzt. Begünstigt werden nur bereits bestehende KWK-Anlagen sowie neue KWK-Anlagen bis 3 MW elektrischer Leistung. Wobei  der KWK Bonus ab 50 kW sinkt und nicht mehr 10 Jahre gezahlt wird, sondern nur noch 30.000 Vollbenutzungsstunden. Diese komplexen zusammenhänge sind in unseren Programm BHKW-Plan hinterlegt.
Weitere Informationen dazu unter Förderung von Blockheizkraftwerken. Ausführungen zum KWKG 2012.

Vermiedene Strombezugskosten

Die Bewertung des Eigenverbrauchs der produzierten Elektrizität richtet sich nach den für den Nutzer relevanten Strompreisen. Diese setzen sich aus mehreren Komponenten Zusammen, die jedoch in abhängigkeit des BHKW Betreiber Modell höchst unterschiedlich sein können.

Aufteilung Strompreis für Strombezug und BHKW Strom

Abb. 2: Aufteilungs des Strompreis für Strombezug (Normalstrom) und BHKW Strom

 

Wir das BHKW in einem Mehrfamilienhaus betrieben, so kann der Strom an Mieter und/oder an die Eigentümer verkauft werden. Dann ist für diesen Strompreis nur noch relevant mit EEG-Umlage also für BHKW bis 2013 oder ohne EEG-Umlage (die Umlage muß bei einem Liferverhältnis abgeführt werden). Ab 2014 wird eine neu Regelung getroffen, es ist geplant bis zum 1. August 2014 dazu ein neues EEG zu verabschieden. Dazu werden wir im März noch einen ausführlichen Artikel veröffentlichen.

Bei Großverbraucher (Sondervertragskunden) wird in der Regel auch eine Abnahmemenge vereinbart, also sollte dies auf jeden Fall geprüft werden und ein Angebot für Strompreis des restlichen Strombezugs angefordert werden. Die Stromlieferverträge können Vereinbarungen für Leistungspreise und Arbeitspreise für Hochtarifzeiten und Niedertarifzeiten enhalten. Bitte beachten Sie das auf jeden Fall wie in Abbildung 2 aufgezeigt noch weitere Kosten dazu kommen. Die Preisregelungen können in MiniBHKW-Plan und BHKW entsprechen eingegeben werden. Dabei kann für den Stromrestbezug (also mit BHKW Stromproduktion) seperat eingegeben werden.

Kostenrechnung

Die Jahreskosten eines BHKW ergeben sich nach VDI 2067, Blatt 7, aus der Summe der kapitalgebundenen, verbrauchsgebundenen und betriebsgebundenen Kosten. Die kapitalgebundenen Kosten leiten sich aus den erforderlichen Investitionen für die gesamte BHKW-Anlage ab. Unter die verbrauchsgebundenen Kosten fallen die Brennstoffkosten und die Hilfsenergiekosten etwa für Pumpen. Unter betriebsgebundene Kosten fallen nach VDI 2067 in erster Linie die Instandhaltungskosten und daneben ggf. noch Personalkosten. Den größten Anteil an den Gesamtkosten haben im allgemeinen mit etwa 40 % die verbrauchsgebundenen Kosten, gefolgt von den Kapitalkosten mit etwa 33 % (KWK, 1994). Allerdings können die Kostenanteile je nach Anlagengröße und baulichen Voraussetzungen stark schwanken. Verglichen mit konventionellen Heizungssystemen ist aber der Anteil der Kapitalkosten an den Gesamtkosten höher.

Kapitalgebundene Kosten

Zur Berechnung der kapitalgebundenen Kosten ist die Ermittlung der Investitionskosten der einzelnen Anlagenteile notwendig. Daneben beeinflusst die Wahl der Abschreibungsdauer wie auch die Wahl des zugrundezulegenden Zinsfußes die Höhe der kapitalgebundenen Kosten wesentlich.

Bei den Investitionskosten für das BHKW sind folgende Anlagenteile zu berücksichtigen:

1. Investitionskosten der heizungstechnischen Einbindung des BHKW
2. Investitionskosten der Abgasanlage für das BHKW
3. Investitionskosten des Pufferspeichers
4. Investitionskosten für sonstige bauliche Maßnahmen (z.B. Fundamente)
5. Investitionskosten des Spitzenkessels; entfällt, wenn ein bereits vorhandener Kessel für diesen Zweck genutzt werden kann
6. Investitionskosten der Heizungstechnik des Spitzenkessels (vgl. Punkt f.)
7. Investitionskosten der Stromeinspeisung
8. Kosten für den Heizraum, den das BHKW gegenüber einer konventionellen Heizungsanlage zusätzlich benötigt
9. Kosten des Heizraums für Spitzenkessel (vgl. Punkt i.)
10. Investitionskosten Heizöllagerung (soweit BHKW und/oder Spitzenkessel mit Heizöl betrieben Investitionskosten des eigentlichen BHKW-Moduls werden
11. Nebenkosten wie Planung, Genehmigung u.ä., die üblicherweise einen festen prozentualen Anteil an den gesamten Investitionskosten besitzen
12. Investitionskosten für Nahwärmenetz soweit benötigt, mit:

*  Unterverteilung
*  Hausanschluss
*  Hausstation.

Der Ermittlung der Heizraumkosten ist besondere Beachtung zu schenken, da diese über die Wirtschaftlichkeit einer Anlage entscheiden können. Im Falle eines Neubaus des Heizraumes, entweder weil das zu versorgende Gebäude sowieso neu gebaut wird, oder weil ein Gebäude extra für das BHKW zu errichten ist, sind die Kosten des Heizraumes entweder bekannt oder lassen sich anhand spezifischer Richtwerte hinreichend genau ermitteln. Bei Neubauten kann als guter Ansatz für die Raumkosten das Produkt aus dem spezifischen Raumbedarf m3/kWe, aus der Leistung der Gesamtanlage in kWe und aus den spezifischen Raumkosten D€/m3 gewählt werden. Die spezifischen Raumkosten lassen sich in Näherung mit 350 €/m3 für oberirdische Räume und 500 €/m3 für unterirdische Räume annehmen.

Komplizierter ist die Ermittlung bei bestehenden Gebäuden, in denen das BHKW in einen vorhandenen Heizraum eingebaut wird. Verdrängt das zu installierende BHKW nicht eine andere Nutzung (also z.B. Lager, Hobbykeller) dieses Raumes, so sollten auch keine Kosten für den Raum angesetzt werden. Dies ist häufig der Fall und insbesondere in privat genutzten Häusern sinnvoll. Im Sinne einer Opportunitätskostenbetrachtung sind jedoch auch in bestehenden Gebäuden dann Kosten für den zusätzlich in Anspruch genommenen Raum anzusetzen, falls das BHKW eine andere Nutzung verdrängt. Als Kostenansatz bietet sich dann die Jahresmiete eines vergleichbaren Raumes an. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass die Ermittlung der Raumkosten für BHKW und konventionelle Vergleichsanlage mit der gleichen Methode erfolgt.

Aus den ermittelten gesamten Investitionskosten lassen sich mit Hilfe des dynamischen Investitionsrechenverfahrens der Annuitätenmethode über den Abschreibungszeitraum des BHKW gleichhohe jährliche Zahlungen, so genannte Annuitäten, berechnen. Dieses Verfahren berücksichtigt im Gegensatz zu statischen Investitionsrechenverfahren auch den unterschiedlichen zeitlichen Anfall der jeweiligen Zahlungen. Dazu muss die Höhe des Kalkulationszinsfußes und die Länge der Abschreibungsdauer/n festgelegt werden. Bei einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung wird sich die Höhe des Kalkulationszinsfußes an der banküblichen Verzinsung eines mit der Investitionshöhe äquivalenten Kredites orientieren bzw. an festgelegten internen Verzinsungsforderungen von Unternehmen. Bei einer volkswirtschaftlichen Betrachtung bietet das langfristig beobachtete Wachstum der Volkswirtschaft eine Orientierung für die Festlegung des Kalkulationszinsfußes.

Investition=x

->

Annuität ?

Ähnlich verhält es sich bei der Festlegung der Abschreibungsdauer: Unter technischen Gesichtspunkten macht es Sinn, die Abschreibungsdauer in Höhe der Anlagenlebensdauer anzusetzen, da die Anlage unter dem technischen Aspekt ihr gesamtes "Leben" Zeit hat, die für sie angefallenen Investitionskosten zu erwirtschaften. Unter dem Aspekt der Sicherheit einer Investition ist dagegen die Wahl einer kürzeren Abschreibungsdauer sinnvoll. Je weiter nämlich der Betrieb eines BHKW in der Zukunft liegt, desto unsicherer sind die zu erwirtschaftenden Erträge, da z.B. Wärmeabnehmer ausfallen können. Dieses Risiko tritt insbesondere bei BHKW in gewerblichen Betrieben auf, was sich in den in der Industrie üblicherweise geforderten Abschreibungsdauern zwischen 3 und 5 Jahren niederschlägt. Dagegen rechnen Energieversorgungsunternehmen bei Kraftwerken mit Abschreibungsdauern von über 20 Jahren.

Weiterhin kann die Abschreibungsdauer für jeden Investitionsposten einzeln (vgl. VDI 2067) oder für die gesamte Investition einheitlich angegeben werden. Eine uneinheitliche Abschreibung, orientiert an der technischen Lebensdauer der Anlagenteile, spiegelt in so weit allerdings nicht die ökonomischen Gegebenheiten wider, als dass sie die Möglichkeit einer unabhängigen Nutzung jedes einzelnen Anlagenteils unterstellt (z.B. Verkauf eines Anlagenteils vor Ende von dessen Nutzungsdauer zum kalkulatorischen Buchwert). Aus der technischen Sicht ist es dagegen falsch, die Nutzungsdauer der Gesamtanlage an der kürzesten technischen Nutzungsdauer eines Anlagenteils auszurichten, da dann die verbleibenden Anlagenteile in ihren kapitalgebundenen Kosten systematisch überschätzt werden. Es wird deutlich, dass Kalkulationszinsfuß und Abschreibungsdauer je nach Zweck der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Anlagenbetreibers und der spezifischen Sichtweise festzusetzen sind.

Verbrauhsgebundene Kosten

Verbrauchsgebundene Kosten fallen für den Bezug der Brennstoffe, üblicherweise Erdgas und/oder Heizöl, und für Hilfsenergie, meist elektrische Energie, für Pumpen u.ä. an. Es sind sowohl die Verbräuche des BHKW wie auch der Spitzenkessel zu berücksichtigen. Bei Heizöl als Brennstoff kann ein fester spezifischer Bezugspreis pro Liter angenommen werden, der allerdings je nach Jahreszeit und Bezugsmenge erheblich schwanken kann. Bei Erdgas sind sowohl die Arbeitskosten wie auch die Leistungskosten zu berücksichtigen. Da die Leistungskosten einen erheblichen Anteil an den Gesamtbrennstoffkosten ausmachen können, ist es aus betriebswirtschaftlichen Gründen häufig sinnvoll, zumindest den Spitzenkessel alternativ mit Heizöl betreiben zu können, um so Gasbezugsspitzen und damit zusätzlich zu bezahlende Gasleistung vermeiden zu können.

Betriebsgebundene Kosten

Unter diese Kosten fallen Instandhaltungs- und Personalkosten, sowie ggf. Reserveleistungskosten. Die jährlichen Instandhaltungskosten lassen sich pauschal nach VDI 2067 in Prozent der Investitionskosten kalkulieren, wofür diese Norm auch Anhaltswerte gibt. Dieses Vorgehen eignet sich insbesondere für die baulichen Anlagen, die Heizungstechnik und den Spitzenkessel. Eine andere Möglichkeit besteht für das eigentliche BHKW darin, mit dessen Hersteller einen Vollwartungsvertrag abzuschließen, der zu einem festen Kostensatz je produzierter kWhe eine umfassende Wartung bietet.Vollwartungsverträge haben den Vorteil einer guten Kalkulierbarkeit, da die Wartungskosten so einen festen Anteil an den spezifischen Gestehungskosten des BHKW unabhängig von der Auslastung darstellen. Weiterhin wird dem Betreiber das technische Risiko des BHKW-Betriebs abgenommen.

Personalkosten fallen meist nur bei größeren Einheiten (> 50 kWe) an. Sie enthalten den Arbeitsaufwand für die Regelung des BHKW wie auch für den Spitzenkessel. Unter den sonstigen Kosten nach VDI 2067 sind die Schornsteinfegerkosten und - bei größeren Einheiten - der allgemeine Verwaltungsaufwand zu berücksichtigen. Letzterer lässt sich zweckmäßig in Prozent der Gesamtinvestitionssumme abschätzen.

Kosten für die Bestellung einer Reserveleistung beim EVU fallen nur bei Sondervertragskunden an, um den störungsbedingten Ausfall der KWK-Anlage abzusichern. Die Reserveleistungskosten ergeben sich aus dem Produkt des spezifischen Reserveleistungspreises und der Leistung eines Moduls. Bei Anlagen, die sich aus mehreren Modulen zusammensetzen, werden i.d.R. nur Reserveleistungsvereinbarungen für ein Modul getroffen, da anzunehmen ist, dass nicht gleichzeitig alle Module ausfallen.

Bei großen Betreibergesellschaften kommt alternativ zur Bestellung einer Reserveleistung die Möglichkeit des Abschlusses einer Ausfallrisikoversicherung in Betracht.

Wirtschaftlichkeitsrechnung

 BHKW stellen eine so genannte Koppelproduktion dar, bei der als Produkte Wärme und Strom erzeugt werden. Eine eindeutige Aufteilung der anfallenden Kosten auf die beiden Produkte ist nicht möglich, da es sich um eine Gleichung mit zwei Unbekannten handelt. Daher ist es notwendig, entweder den Preis für die Wärme oder den Preis für den Strom vorzugeben. Daraus lassen sich dann Einnahmen berechnen, die die Gesamtkosten mindern. Der verbleibende Kostenblock ist dann dem jeweils anderen Produkt zurechenbar. Beide Verfahren führen bezüglich der Wirtschaftlichkeit zu denselben Entscheidungen.

Das mögliche Vorgehen zur Bewertung der erzeugten elektrischen Energie ist bereits im Abschnitt 1.4 dargestellt worden. Aus der Differenz der jährlichen Gesamtkosten und der Erlöse für die produzierte elektrische Energie, dividiert durch die jährlich erzeugte Wärmemenge, ergeben sich die spezifischen Wärmegestehungskosten. Sind diese Wärmegestehungskosten niedriger als die des konventionellen Vergleichsheizungssystems, so ist das BHKW wirtschaftlich.

Sollen dagegen die Stromgestehungskosten des BHKW berechnet werden, so sind zuerst die anlegbaren Wärmegestehungskosten des äquivalenten konventionellen Heizungssystems zu ermitteln, soweit Nutzwärmepreise nicht bekannt sind. Dabei ist üblicherweise eine Vollkostenrechnung angebracht, die äquivalent zur Kostenrechnung beim BHKW (vgl. 1.5) neben den laufenden Kosten auch die kapitalgebundenen Kosten der konventionellen Heizungsanlage berücksichtigt. Von einer Vollkostenrechnung kann nur in dem Fall abgewichen werden, wenn die durch ein BHKW zu ersetzende Kesselanlage noch eine lange Restnutzungsdauer besitzt, eine Erneuerungsinvestition also für einen längeren Zeitraum nicht ansteht. Aus der Differenz von jährlichen Gesamtkosten für das BHKW und den kalkulierten Erlösen für die produzierte Wärme, geteilt durch die jährliche Stromproduktion, ergeben sich die spezifischen Stromgestehungskosten. Sind diese niedriger als die ansetzbaren Strombezugskosten bzw. die Erlöse für den eingespeisten Strom, so ist das BHKW wirtschaftlich.

Es ist sinnvoll, den Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Wirtschaftlichkeit eines BHKW im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse darzustellen. Dabei sollten Parameter betrachtet werden, die entweder in ihrer Ausprägung besonders unsicher sind, oder welche einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage haben. Dazu können zählen:

- Investitionskosten nur der BHKW-Module
- Wartungskosten BHKW
- unterschiedliche Abschreibungszeiten
- Kalkulationszins
- Gasbezugsbedingungen
- Reserveleistungskosten
- alternative Wärmegestehungssysteme (Nahwärme vs. dezentrale Gaskessel)
- mit/ohne Neubau für Räumlichkeiten.

Wird die Wirtschaftlichkeit der BHKWs durch eine realitätsnahe prozentuale Variation der einzelnen Parameter unwesentlich beeinträchtigt, kann das Ergebnis als verlässlich betrachtet werden.

Für die Berechnungen urden die Programme BHKW-Plan und MiniBHKW-Plan entwickelt. Wie allen anderen Programme machen sie die gleichen Berechnungen. Aber entscheiden gegüber ander Programme werden hier am Anfang eine Wärmebedarfsganglinie berechnet und diese auch unter Berücksichtigungen von Sanierungsmaßnahmen. Da unsere Programme schon länger auf dem Markt sind, wissen wir aus langjährige Erfahrung unsere Benutzer, das die Laufzeiten der BHKW über die Jahre in der Regel auf plusminus 5% stimmen. Selbst bei aufwendigen Sanierungen an den Gebäuden erreichen wir diese Genauigkeit.

Aber viel entscheidender für die Wirtschaftlichkeit ist die Berechnung der Strommenge die im Objekt genutzt wird, denn hier kommen die größten Gewinne des Blockheizkraftwerk her. Nur durch die Stromerzeugungsganglinie des BHKW und der Strombedarsganglinien läst dieser Wert sich genau ermitteln. In unsere neusten Version können wir sogar noch eine Stromeigenversorgung mit Photovoltaik berücksichtigen.

Die Demoversion können Sie bei uns kostenlos Anfordern.

 

 

 

 

 

 

 

Aktuell sind 101 Gäste und keine Mitglieder online