Vorwort | 5 |
Inhalt | 7 |
Autoren | 11 |
1 Einführung | 12 |
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 Vorbereitung von 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 vorhandene Energieversorgungsanlagen | 35 |
3.5 Auswahl und Dimensionierung | 36 |
3.6 Berechnung der ökonomischen Eckdaten und Variantengegenüberstellung | 37 |
3.7 Ökologische Systemanalyse und Variantengegenüberstellung | 38 |
3.8 Zusammenfassende Bewertung und Systemempfehlung | 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 Hilfseinrichtungen 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 Variantengegenüberstellung | 48 |
4.10 Optimierung der Auslegungsdaten | 49 |
5 Technische Grundlagen | 52 |
5.1 KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotoren | 66 |
5.1.1 Aufbau und Integration in die Wärmeversorgung | 68 |
5.2.1.1 Einfacher, offener Gasturbinenprozess mit Abhitzekessel | 109 |
5.2.1.2 Gas- und Dampfturbinenprozess | 109 |
5.2.1.3 Gasturbine mit Dampfeinspritzung (Cheng-Prozess) | 112 |
5.1.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang | 71 |
5.1.3 Motorbauarten/Aggregatetechnik | 78 |
5.1.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen | 81 |
5.1.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 89 |
5.1.5.1 Leistungsdaten | 91 |
5.1.5.2 Jahresarbeit | 93 |
5.1.5.3 Investitionen | 96 |
5.1.5.4 Wartungs- und Instandhaltungsaufwand | 97 |
5.1.5.5 Personalaufwand | 100 |
5.1.6 Konzeption von Klein-BHKW-Anlagen | 101 |
5.2 KWK-Anlagen mit Gasturbinen | 104 |
5.2.1 Gesamt-Anlagenprozess | 106 |
5.2.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlage | 113 |
5.2.3 Gasturbinenbauarten | 123 |
5.2.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen | 127 |
5.2.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 128 |
5.2.5.1 Leistungswerte | 129 |
5.2.5.2 Jahresarbeit | 132 |
5.2.5.3 Investitionen | 136 |
5.2.5.4 Wartungs- und Instandhaltungsaufwand | 137 |
5.2.5.5 Personalbedarf | 139 |
5.3 KWK-Anlagen mit Dampfturbinen | 142 |
5.3.1 Gesamtanlagenprozess | 144 |
5.3.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang | 150 |
5.3.2.1 Dampfturbinentechnik | 152 |
5.3.2.2 Dampfkesselanlagen für Dampfturbinen-Heizkraftwerke | 155 |
5.3.3 Bauarten und technische Rahmenbedingungen für die Konzeptionierung von Heizkraftwerken mit Dampfturbinen | 165 |
5.3.4 Emissionen/Verbrennungsrückstände | 169 |
5.3.4.1 Emissionen | 169 |
5.3.4.2 Verbrennungsrückstände | 175 |
5.3.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung | 176 |
5.3.5.1 Leistungswerte | 177 |
5.3.5.2 Jahresarbeit | 199 |
5.3.5.3 Investitionen | 202 |
5.3.5.4 Wartungs- und Instandhaltungsaufwand | 203 |
5.3.5.5 Personalaufwand | 205 |
5.4 Sonstige KWK-Anlagen | 208 |
5.4.1 Direktantrieb von Arbeitsmaschinen durch Verbrennungskraftmaschinen oder Dampfturbinen | 208 |
5.4.2 KWK-Anlagen auf Basis von Dampfmotoren | 209 |
5.4.3 Verbrennungsmotorwärmepumpen | 210 |
5.4.4 Absorptionskälteanlagen | 214 |
5.4.5 Adsorptionskälteanlagen | 219 |
5.4.6 ORC-Anlagen und ihre Anwendung in der Geothermie | 221 |
5.4.7 Stirling-Motoren | 226 |
5.4.8 Brennstoffzellen-Heizkraftwerke | 228 |
6 Investitionsrechnungen – Betriebswirtschaftliche Grundlagen | 232 |
6.1 Allgemeines | 233 |
6.2 Statische Verfahren | 236 |
6.2.1 Kostenvergleichsrechnung | 236 |
6.2.2 Gewinnvergleichsrechnung | 239 |
6.2.3 Rentabilitätsvergleichsrechnung | 240 |
6.2.4 Amortisationsrechnung | 242 |
6.2.5 MAPI-Methode | 245 |
6.2.6 Anmerkungen zu den statischen Verfahren der Investitionsrechnung | 247 |
6.3 Dynamische Verfahren | 248 |
6.3.1 Kapitalwertmethode | 252 |
6.3.2 Interne Zinsfuß-Methode | 254 |
6.3.3 Annuitätenmethode | 256 |
6.3.4 Anmerkungen zu den dynamischen Verfahren der Investitionsrechnung | 258 |
6.4 Anwendung der Investitionsrechnung in der Praxis | 261 |
7 Wirtschaftlichkeitsberechnung | 262 |
7.1 Zusammenstellung der Kostenansätze | 264 |
7.2 Berechnung der Leistungs- und Arbeitswerte | 269 |
7.3 Zusammenstellung der Investitionen und der Kapitalkosten | 279 |
7.4 Zusammenstellung der betriebsgebundenen Kosten | 282 |
7.5 Jahreskostenberechnung und Variantengegenüberstellung | 284 |
7.6 Sensitivitätsanalyse | 288 |
8 Ökologische Systemanalyse | 290 |
8.1 Schadstoffbilanz | 290 |
8.2 Ökologische Bewertung der Systeme | 295 |
8.2.1 Emissionsbewertung | 296 |
8.2.2 Immissionsbewertung | 299 |
8.3 Die Kraft-Wärme-Kopplung im Emissionshandel | 300 |
8.3.1 Das Prinzip des Emissionshandels | 301 |
8.3.2 Beispiel für den Emissionshandel | 301 |
8.3.2 Beispiel für den Emissionshandel | 301 |
8.3.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen des Emissionshandels | 302 |
8.3.4 Die Bedeutung der KWK für die CO2–Emissionen des deutschen Kraftwerksparks | 303 |
8.3.5 Klimaschutz als übergeordnetes Ziel | gesetzliche Festlegungen | 304 |
9 Beispiele ausgeführter KWK-Anlagen | 306 |
9.1 Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft-Kopplung | 306 |
9.1.1 Anlagenbeschreibung Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft- Kopplung | 307 |
9.1.1.1 Energiebereitstellung | 307 |
9.1.1.2 Energieverteilung | 308 |
9.1.1.3 Struktur Energieverwendung | 309 |
9.1.2 Betriebspunkte der Anlage | 309 |
9.1.2.1 Betriebspunktbestimmung Dampferzeuger | 309 |
9.1.2.2 Betriebspunktbestimmung der Turbinen | 312 |
9.1.2.3 Schichtenmodell zur Anlagenbetrachtung | 317 |
9.1.2.4 Bewertung der Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft-Kopplung | 320 |
9.2 Standardisierte BHKW-Wirtschaftlichkeitsberechnung | 326 |
9.3 Biomasse-Heizkraftwerk, Realisierungsergebnisse | 329 |
9.4 Nachrüstung einer Gasturbinenanlage | 332 |
9.4.1 Aufgabenstellung | 332 |
9.4.2 Ergebnis der Bestandsaufnahme | 333 |
9.4.3 Auswahl und Dimensionierung technisch sinnvoller Varianten | 333 |
9.4.3.1 Variante 9.4-I: Nachrüstung einer Gasturbinenanlage | 333 |
9.4.3.2 Variante 9.4-II: Nachrüstung eines Heißwasserkessels | 334 |
9.4.4 Ökonomische und ökologische Gegenüberstellung der ausgewählten Varianten | 335 |
9.5 Wärmeauskopplung aus großen GuD-Anlagen | 351 |
Literatur | 356 |
Sachverzeichnis | 362 |
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis | 366 |