Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

Methodische Vorgehensweise 27
Referenzumgebung. Da die Qualität der Energie, d. h. die Exergieberechnung,
insbesondere von der Umgebung abhängt, ist zur Quantifizierung der Exergie die
Definition einer Referenzumgebung notwendig. Diese wird i. Allg. anhand von zwei
unterschiedlichen Modellen beschrieben:
� Gleichgewichtsmodelle [Diederichsen 1990], [Ahrendts 1977]
� gleichgewichtsgehemmte Modelle [Szargut 1988], [Szargut 2005]
Bei Gleichgewichtsmodellen müssen sich die Umgebungskomponenten bei
Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur im vollständigen thermodynamischen
Gleichgewicht mit der Umgebung befinden, so dass zwischen ihnen weder Mischungs-
noch Entmischungsprozesse oder chemische Reaktionen ablaufen [Baehr 2002]. Da die
Bildung einiger dieser Komponenten jedoch in der realen Umgebung gehemmt wird,
stehen die Zusammensetzungen der entwickelten Gleichgewichtsmodelle im Widerspruch
zu der Zusammensetzung der natürlichen Umgebung. Durch selektive Hemmungen der
Gleichgewichte kompensieren gleichgewichtsgehemmte Modelle diesen Nachteil und
führen zu einer Referenzumgebung, die durch das Auftreten in der natürlichen Umgebung
häufig vorkommender Substanzen gekennzeichnet ist [Rücker 2000]. Daher wird bei den
folgenden exergetischen Berechnungen auf das von Szargut [Szargut 1988],
[Szargut 2005] definierte gleichgewichtsgehemmte Referenzumgebungsmodell
zurückgegriffen.
3.2.2 Entwicklung einer ökonomischen Analysemethodik
Neben energetischen Kenngrößen spielen auch ökonomische Aspekte eine wesentliche
Rolle bei der Bewertung verfahrenstechnischer Prozesse. In diesem Zusammenhang
werden i. Allg. Berechnungen zur Beurteilung der absoluten und/oder relativen
Vorteilhaftigkeit einer bzw. mehrerer Investitionen durchgeführt.
Diesen Berechnungen liegen statische oder dynamische Berechnungsmodelle zu Grunde.
Während statische Modelle den Planungszeitraum lediglich als eine einzelne
Zahlungsperiode behandeln, unterteilen dynamische Modelle den Planungszeitraum in
mehrere Zahlungsperioden mit entsprechenden Ein- und Auszahlungen [Götze 2008],
[Schneider 1975]. Dabei werden die Daten, welche die Zahlungsperiode charakterisieren,
bei statischen Modellen häufig als Durchschnittswerte aus dem Planungszeitraum
abgeleitet. Dynamische Modelle bieten hingegen die Möglichkeit, die Ein- und
Auszahlungen für jede Zahlungsperiode verschieden zu quantifizieren. Unter
Zugrundelegung von finanzmathematischen Rahmenannahmen wie Zinssatz und
Preissteigerung führen dynamische Berechnungsmodelle daher insbesondere bei längeren
Betrachtungszeiträumen zu einer höheren Genauigkeit im Vergleich zu statischen
Modellen. Sie sind jedoch mit einem höheren Rechen- und Datenerhebungsaufwand
verbunden [Götze 2008].
Aufgrund der höheren Ergebnisgenauigkeit wird die ökonomische Analyse in dieser Arbeit
mit Hilfe dynamischer Berechnungsmodelle durchgeführt. Wesentliche Kenngrößen, die
auf der Basis dynamischer Verfahren ermittelt werden können, werden im Folgenden
erläutert und diskutiert.
3.2.2.1 Kenngrößen
Kapitalwert. Der Kapitalwert K einer Investition ist der Vermögenszuwachs durch die
Investition, berechnet für einen beliebigen Bezugszeitpunkt [Schneider 1975]. Er ergibt
sich aus der Summe aller im Planungszeitraum anfallenden und auf den Bezugszeitpunkt
der Investition auf- bzw. abgezinsten Ein- und Auszahlungen. Der Kapitalwert misst die
Vorteilhaftigkeit einer Investition somit in einer absoluten Größe. Seine Berechnung