Was ist ein gutes Heizwerk? Bewertung anhand von ... - qm heizwerke

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Tab. 1: Gängige Kennzahlen zur Bewertung von Biomasse-Nahwärmeanlagen Kennzahlen Richt-/Erfahrungswerte Netz spezif. Investkosten Netz - Jahresnutzungsgrad Netz mind. 80 % (UFI) 1 Wärmedichte mind. 900 (kWh/a)/Trm (UFI) 1,2 mittl. Spreizung Wärmenetz > 30 K spezif. Volumenstrom Wärmenetz < 20 m/MWh spezif. Stromverbrauch Netzpumpe - Wärmeerzeugung spezif. Investkosten Wärmeerzeugung - Volllaststunden BM-Kessel abhängig von der Anlagenvariante spezif. Stromverbrauch BM-Kessel 10 kWh el pro erzeugter MWh 3 therm Jahresnutzungsgrad Kesselanlage mind. 80% 3 Gesamtanlage spezif. Stromverbrauch Gesamtanlage 3 15-20 kWh el pro verkaufter MWh therm Gesamteffizienz (Jahresnutzungsgrad) mind. 70 % 3 Wärmeverkauf je mehr desto besser 1 Fördervoraussetzung für den Erhalt der betrieblichen Umweltförderung im Inland (UFI) 2 bzw. 1200 (kWh/a)/Trm laut Empfehlung der ARGE QM Holzheizwerke (www.qmholzheizwerke.de) 3 ÖKL Merkblatt Nr. 67 Statistiken und Kennzahlen Wichtige Kennzahlen zur Beurteilung der Netzeffizienz von Nahwärmeanlagen stellen die Wärmedichte und der Netzverlust dar. Dabei wird der Netzverlust nicht als absolute Wärmemenge angegeben, sondern als Anteil der insgesamt ab der Wärmeerzeugungszentrale in das Leitungsnetz abgegebenen Energie. Demzufolge ist es auch einsichtig, dass zwischen der Wärmedichte (in einem Jahr zu den Abnehmern transportierte Wärmemenge bezogen auf die Trassenlänge) und dem Netzverlust ein deutlich erkennbarer Zusammenhang besteht (s. Abb. 1). Jeder der in Abb. 1 dargestellten Datenpunkte repräsentiert eine Anlage. Von einigen Ausreißern abgesehen liegt der mittlere Netzverlust der betrachteten Anlagen bei 18,5 % und die mittlere Wärmedichte bei 1180 (kWh/a)/Trm. Im Mittel werden die laut Förderrichtlinien geforderten Richtwerte damit erreicht. 50% 40% Netzverluste Wärmenetz in Abhängigkeit von der Wärmedichte (Betriebsdaten von 107 Nahwärmeanlagen) 900(kWh/a)/Trm 1200 (kWh/a)/Trm Netzverluste (%) 30% 20% 10% 0% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wärmedichte (kWh/a)/Trm Abb. 1: Netzverluste in Abhängigkeit von der Wärmedichte (Quelle: qm heizwerke-Datenbank, Auswertung 06/2012) Die breite Streuung der Datenpunkte ist nicht zwingend das Ergebnis von Konzeption, Netz- Betriebsweise oder Rohrdämmung, sondern spiegelt häufig die unterschiedliche Abnehmerstruktur wider. Kompakt dimensionierte Netze (kurze Stränge, Versorgung von Großabnehmern) besitzen gegenüber Nahwärme-Versorgungsanlagen, die vorwiegend Einfamilienhäuser versorgen, einen klaren Vorteil. Um dies zu berücksichtigen, wurden die Anlagen in drei Kategorien eingeteilt: 98
17. Netze mit überwiegend Großverbrauchern Netze mit gemischter Verbraucherstruktur Netze mit überwiegend Kleinverbrauchern Das Ergebnis zeigt ein klares Bild: Netze mit günstigen Abnehmerstrukturen haben überdurchschnittlich gute Kennzahlen. Netze mit überwiegend Kleinverbrauchern weisen häufig einen Netzverlust von über 20 % bei einer Wärmedichte von deutlich unter 900 (kWh/a)/Trm auf. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass niedrige Wärmedichten und hohe Netzverluste den Betriebskostenanteil in die Höhe treiben und damit die wirtschaftliche Situation negativ beeinflussen. Netzverluste in % 25% 20% 15% 10% 5% Mittlere Netzverluste nach Netzkategorie und Anlagenalter Netze errichtet vor 2006 (n1) 22% 21% Netze errichtet seit 2006 (n2) 19% 18% 15% 13% Wärmedichte (kWh/a)/Trm 2500 2000 1500 1000 500 Mittlere Wärmedichte nach Netzkategorie und Anlagenalter 2256 1588 1061 Netze errichtet vor 2006 (n1) Netze errichtet seit 2006 (n2) 1193 887 746 0% Netze mit überwiegend Netze mit gemischter Netze mit überwiegend Großverbraucher Verbraucherstruktur Kleinverbraucher (n1=14, n2=11) (n1=33, n2=15) (n1=26, n2=8) 0 Netze mit überwiegend Netze mit gemischter Netze mit überwiegend Großverbraucher Verbraucherstruktur Kleinverbraucher (n1=14, n2=11) (n1=33, n2=15) (n1=26, n2=8) Abb. 2 und 3: Netzverluste und Wärmedichte nach Netzkategorie und Anlagenalter: Betriebswerte von 107 Nahwärmeanlagen (Quelle: qm heizwerke Datenbank, Auswertung 06/2012) Die zusätzliche Kategorisierung der Anlagen nach ihrem Baualter ergab, dass ab 2006 errichtete Nahwärmenetze deutlich geringere Netzverluste und höhere Wärmedichten als vergleichsweise ältere Netze haben. Häufig verfehlen auch Neuanlagen in der Netzkategorie „Netze mit überwiegend Kleinverbrauchern“ die laut Umweltförderung im Inland verpflichtend einzuhaltenden Zielwerte. Die derzeit gültigen Förderrichtlinien setzen einen maximalen (durchschnittlichen) Netzverlust von 20 % voraus. Wenn Nahwärmenetze auch in Zukunft eine entscheidende Rolle in den Klimaschutzzielen einnehmen sollen, muss nach Möglichkeiten gesucht werden, den Netzverlust im Sinne einer notwendigen Steigerung der Gesamteffizienz von Nahwärmeanlagen auf unter 15 % zu senken. Dazu sind neue Anlagen nur dort zu errichten, wo eine geeignete Abnehmerstruktur vorliegt. Weiters sind höchste Dämmstandards bei den Rohrleitungen und eine optimierte Betriebsweise eine Voraussetzung. Bei bereits errichteten Anlagen muss danach getrachtet werden durch Optimierung von Kundenanlagen den Netzbetrieb zu verbessern. Neben den Kosten für den Brennstoffeinsatz zählen auch die Stromkosten zu den wesentlichen Betriebskosten einer Biomasse-Nahwärmeanlage. Im Mittel liegt der spezifische Stromverbrauch der Gesamtanlage von 48 untersuchten Anlagen (berücksichtigt wurden lediglich Anlagen zur Wärmeerzeugung ohne Rauchgaskondensation) bei 22,7 kWh el pro verkaufter MWh therm . Der Schwankungsbereich ist jedoch beachtlich und reicht von 9 kWh el pro verkaufter MWh therm bis 47 kWh el pro verkaufter MWh therm . Eine Kategorisierung nach der Ausstattung der Wärmeerzeugungseinrichtung (Einkessel- oder Mehrkesselanlage, monovalent oder bivalent) führte zu keinem brauchbaren Ergebnis, da die berechnete Kennzahl nicht nur von der Ausstattung der Wärmeerzeugungsanlage abhängt, sondern auch von der Betriebsweise des Netzes (z. B. Steigerung der Spreizung und dynamisches Anpassen des Differenzdrucks). Der Wärmeverkauf stellt die einzige Einnahmequelle für einen Anlagenbetreiber dar. Daher ist es besonders wichtig den künftigen Wärmeabsatz anhand einer detaillierten Bedarfserhebung so exakt wie möglich zu ermitteln und zukünftige Entwicklungen (thermische Sanierungen) zu berücksichtigen. Überdimensionierte Wärmeerzeugungsanlagen und unnötige Investitionskosten könnten damit vermieden werden. In vielen Fällen hat sich gezeigt, dass der in der Planungsphase abgeschätzte Wärmeverkauf im Betrieb nicht erreicht werden kann. Ein Vergleich des IST-Wärmeverkaufs mit dem Planungswert bei 33 Neuanlagen zeigt, dass bei 60 % der Anlagen der Planungszielwert im Betrieb nicht erreicht werden konnte. Im Mittel liegt die Abweichung pro Anlage bei –9 %. 99
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