Vorwort zur vierten Auflage | 5 |
Vorwort zur ersten Auflage | 6 |
Inhalt | 7 |
Autoren | 12 |
1 Einführung | 13 |
2 Systemübersicht und Vorteile der KWK | 16 |
2.1 Anlagenübersicht | 18 |
2.2 Energetische und ökologische Vorteile der KWK | 26 |
3 Methodisches Vorgehen bei der Vorbereitungvon Systementscheidungen | 32 |
3.1 Darstellung der Rahmenbedingungen | 33 |
3.2 Zusammenstellung der technischen und wirtschaft-lichen Grundlagen für Auswahl und Berechnung der Varianten | 34 |
3.3 Ermittlung und Analyse der Bedarfswerte | 34 |
3.4 Darstellung und Analyse der vorhandenen Energie-versorgungsanlagen (entfällt bei Neuanlagen) | 35 |
3.6 Berechnung der ökonomischen Eckdaten und Variantengegenüberstellung | 37 |
3.7 Ökologische Systemanalyse und Varianten-gegenüberstellung | 38 |
3.8 Zusammenfassende Bewertung und System-empfehlung | 38 |
4 Anlagenauswahl und Dimensionierung | 39 |
4.1 Auswahl der einsetzbaren KWK-Anlagen | 40 |
4.2 Festlegung der Betriebsart | 42 |
4.3 Leistungsauslegung der Gesamtanlage | 44 |
4.4 Auswahl und Dimensionierung der peripheren Hilfs-einrichtungen und Anlagen für jede Variante | 47 |
4.5 Erstellen der Aufstellungskonzepte | 47 |
4.6 Festlegung der Mengengerüste und Ermittlung der Investitionen und der dazugehörigen Kapitalkosten | 48 |
4.7 Ermittlung der Bedarfswerte | 48 |
4.8 Ermittlung der Kosten | 48 |
4.9 Ökonomische und ökologische Variantengegenüber-stellung | 48 |
4.10 Optimierung der Auslegungsdaten | 49 |
5 Technische Grundlagen | 51 |
5.1 KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotoren | 65 |
5.1.1 Aufbau und Integration in die Wärmeversorgung | 67 |
5.1.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang | 70 |
5.1.3 Motorbauarten/Aggregatetechnik | 77 |
5.1.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen | 80 |
5.1.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 89 |
5.1.6 Konzeption von Klein-BHKW-Anlagen | 101 |
5.2 KWK-Anlagen mit Gasturbinen | 103 |
5.2.1 Gesamt-Anlagenprozess | 105 |
5.2.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlage | 112 |
5.2.3 Gasturbinenbauarten | 122 |
5.2.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen | 126 |
5.2.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 127 |
5.3 KWK-Anlagen mit Dampfturbinen | 140 |
5.3.1 Gesamtanlagenprozess | 142 |
5.3.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang | 148 |
5.3.3 Bauarten und technische Rahmenbedingungen für dieKonzeptionierung von Heizkraftwerken mit Dampfturbinen | 163 |
5.3.4 Emissionen/Verbrennungsrückstände | 167 |
5.3.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 174 |
5.4 Sonstige KWK-Anlagen | 205 |
5.4.1 Direktantrieb von Arbeitsmaschinen durch Verbrennungskraftmaschinenoder Dampfturbinen | 205 |
5.4.2 KWK-Anlagen auf Basis von Dampfmotoren | 206 |
5.4.3 Verbrennungsmotorwärmepumpen | 207 |
5.4.4 Absorptionskälteanlagen | 211 |
5.4.5 Adsorptionskälteanlagen | 216 |
5.4.6 ORC-Anlagen und ihre Anwendung in der Geothermie | 218 |
5.4.7 ORC-Anlagen zur Nutzung von Abwärme | 223 |
5.4.8 Stirling-Motoren | 224 |
5.4.9 Brennstoffzellen-Heizkraftwerke | 227 |
5.4.10 KWK-Anlagen in virtuellen Kraftwerken | 230 |
5.5 Biomasse- und Bioreststoff-Vergasungsanlagen | 233 |
5.5.1 Vergasungsanlagen für holzartige Biomasse | 234 |
5.5.2 Biogasanlagen | 244 |
5.5.3 Verölungsanlagen | 250 |
6 Investitionsrechnungen – BetriebswirtschaftlicheGrundlagen | 252 |
6.1 Allgemeines | 253 |
6.2 Statische Verfahren | 256 |
6.2.1 Kostenvergleichsrechnung | 256 |
6.2.2 Gewinnvergleichsrechnung | 259 |
6.2.3 Rentabilitätsvergleichsrechnung | 260 |
6.2.4 Amortisationsrechnung | 262 |
6.2.5 MAPI-Methode | 265 |
6.2.6 Anmerkungen zu den statischen Verfahren der Investitionsrechnung | 267 |
6.3 Dynamische Verfahren | 268 |
6.3.1 Kapitalwertmethode | 272 |
6.3.2 Interne Zinsfuß-Methode | 274 |
6.3.3 Annuitätenmethode | 276 |
6.3.4 Anmerkungen zu den dynamischen Verfahren der Investitionsrechnung | 278 |
6.4 Beispiel für die Anwendung der Investitionsrechnung in der Praxis | 281 |
7 Wirtschaftlichkeitsberechnung undRahmenbedingungen | 293 |
7.1 Kostenansätze und Rahmenbedingungen | 295 |
Investitionsförderung von Mini-KWK-Anlagen (Quelle: www.bafa.de) | 305 |
7.2 Berechnung der Leistungs- und Arbeitswerte | 306 |
7.3 Zusammenstellung der Investitionen und der Kapital-kosten | 317 |
7.4 Zusammenstellung der betriebsgebundenen Kosten | 320 |
7.5 Jahreskostenberechnung und Variantengegenüber-stellung | 322 |
7.6 Sensitivitätsanalyse | 326 |
8 Ökologische Systemanalyse | 327 |
8.1 Schadstoffbilanz | 327 |
8.2 Ökologische Bewertung der Systeme | 334 |
8.2.1 Emissionsbewertung | 334 |
8.2.2 Immissionsbewertung | 339 |
8.3 Die Kraft-Wärme-Kopplung im Emissionshandel | 340 |
8.3.1 Das Prinzip des Emissionshandels | 341 |
8.3.2 Beispiel für den Emissionshandel (Abb. 8.3-1): | 341 |
8.3.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen des Emissionshandels | 342 |
8.3.4 Die Bedeutung der KWK für die CO2–Emissionen des deutschen Kraftwerksparks | 344 |
8.3.5 Klimaschutz als übergeordnetes Ziel | gesetzliche Fest-legungen | 344 |
9 Beispiele ausgeführter KWK-Anlagen | 346 |
9.1 Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft-Kopplung | 346 |
9.1.1Anlagenbeschreibung Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft- Kopplung | 347 |
9.1.2 Betriebspunkte der Anlage | 349 |
9.2 Standardisierte BHKW-Wirtschaftlichkeitsberechnung | 366 |
9.3 Biomasse-Heizkraftwerk, Realisierungsergebnisse | 369 |
9.4 Nachrüstung einer Gasturbinenanlage in einem bestehenden Dampfturbinen-Heizkraftwerk | 373 |
9.4.1 Aufgabenstellung | 373 |
9.4.2 Ergebnis der Bestandsaufnahme | 373 |
9.4.3Auswahl und Dimensionierung technisch sinnvoller Varianten | 374 |
9.4.4Ökonomische und ökologische Gegenüberstellung der ausgewählten Varianten | 375 |
9.5 Wärmeauskopplung aus großen GuD-Anlagen | 392 |
9.6 Energieversorgung mit einer Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungsanlage | 397 |
9.7 Strom- und Wärmeerzeugung mit holzartiger Biomasse gemäß EEG | 406 |
Jahresüberschuss der Varianten 1, 2 und 3 bei Variation der Brennstoffkosten | 410 |
Zu erwartender Jahresüberschuss bei Variation der Betriebsstunden | 411 |
9.7.1Variante 1: Biomasse-Heizkraftwerk mit Dampfturbine | 415 |
9.7.2Variante 2: Biomasse-Heizkraftwerk mit ORC-Turbine | 424 |
9.7.3Variante 3: Holzvergasungsanlage mit BHKW | 429 |
Literatur | 438 |
Stichwortverzeichnis | 445 |
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis | 451 |