MiniBHKW-Plan: Berechnung Hotel
Praktische Übungen
Aufgabenstellung 3
In einem Hotel mit Schwimmbad und Wellnessbereich in München soll der alte Heizkessel ersetzt werden. Dabei soll gleichzeitig auf Erdgas umgestellt werden. Zusätzlich wird überlegt, ob für die Wärme- und Stromerzeugung ein BHKW in Frage kommt.
Gegeben:
Klimagebiet München (DEMO)
1 Hotel mit Schwimmbad, Baujahr 1968
Fläche: 1.400 m²
Ölverbrauch: 26.000 l
Stromverbrauch: 210 MWh
Umstellung von Heizöl auf Erdgas
Aufgabe: Es ist zu ermitteln, ob ein BHKW gegenüber einer konventionellen Heizung wirtschaftlich ist.
Projekt neu
Zuerst wird das Projekt neu angelegt, z.B. mit dem Projektnamen "Aufgabe_3" und einer Kurzbeschreibung.
Wärmebedarf berechnen
Hier muss zunächst eine Klimaregion, in diesem Fall Demo, ausgewählt werden. Der Einfluss der Klimaregion ist nicht unerheblich, da bei BHKW-Plan auch die Strahlung miteinbezogen wird. So liefern zwei TRY-Zonen mit ähnlichen mittleren Außentemperaturen (z.B. Essen und Frankfurt) unterschiedliche Ergebnisse. Die Unterschiede steigen mit den vorhandenen Fensterflächen. Die Netzverluste werden vernachlässigt.
Das Symbol „Gewerbe/Nichtwohngebäude 1“ wird angeklickt. Zuerst wird nach Gebäudeart (Hotel) und Baujahr (1958 bis 1968) eine Vorauswahl getroffen. Dann wird aus der Liste ein Gebäude ausgesucht. In diesem Fall wird das Gebäude gr_Hotel-D-162 ausgewählt.
In diesem Fall wird Ölverbrauch als Art der Eingabe gewählt und der Verbrauch in Höhe von 20.000 l mit dem Jahresnutzungsgrad des alten Ölkessel eingegeben (0,8; entspricht 80%). Die restliche Menge des Heizöls wird für die Erzeugung der Prozesswärme zur Beheizung des Hallenbads und des Brauchwassers des Wellnessbereichs genutzt. Mit der Option „ohne zentrale Brauchwasserversorgung“ wird nur die Heizenergie berechnet, kein Warmwasserbedarf.
Es öffnet sich das Dialogfenster „Eingabe Prozess- und Stromverbraucher 1 (Gewerbe)“.
Es soll ein Prozesswärmeprozess zur Beheizung des Hotelhallenbads und des Brauchwassers des Wellnessbereichs eingeben werden. In diesem Fall 48 MWh/a (6000 l Öl * 0,8*10 kWh/l). Das Hotel soll ganzjährig gleichmäßig ausgelastet sein. Für die Abschätzung des Wärmeanteils kann die Abrechnung des Kaltwasserbedarfs in Anspruch genommen werden.
Insgesamt stehen drei verschiedene monatliche Wärmebedarfsprozesse für das Hotel zur Verfügung,
Hotel_1, Hotel_2 und Hotel_3. Diese können vom Benutzer jederzeit entsprechend der Hotelauslastung angeglichen werden.
Für den Strombedarf über das Jahr können wir in der Regel die Abrechnung des Energieversorgers benutzen. Andernfalls muss entsprechend der Hotelauslastung ein Verlauf eingegeben werden. Der Strombedarf ist hier 210 MWh/a, und wir gehen davon aus, dass die Stromverlaufskurve Hotel_1 passend ist.
Prozesswärme: Für die Verbrauchs-Stundenwerte einer typischen Arbeitswoche stehen in der Menüleiste die Befehle „Datenbanken“
und „wöchentliche Prozesswärmeverläufe ändern“ als Zugang zum Ansehen, Ändern oder neu Eingeben eines Prozesstyps zur Verfügung (mit Aussagen zu Tages- bzw. Wochenwerten).
Mit dieser Menüauswahl wird der Dialog zur „Eingabe eines Prozesstyps“ aufgerufen. Hier kann man den Verlauf anwählen und mit „Grafik“ anschauen.
In diesem Verlauf wird angenommen:
- Die Belegung des Hotels ist über die Woche gleich.
- Schwimmbad und Wellnessbereich als größte Wärmeanforderer sind die ganze Woche geöffnet.
- Die Hotelwäsche wird im Haus gewaschen.
- Das Restaurant hat einen gut besuchten Mittagstisch.
- Das Restaurant hat keinen Ruhetag.
Da der Brauchwasserbedarf immer über einen großen Speicher abgedeckt wird, sind einzelne Spitzen von keiner Bedeutung; es kann mit einer relativ einfachen Kurve gearbeitet werden.
Strombedarf: Der dem Monatsprozess zugeordnete Stromprozesstyp (also der Wochenverlauf - hier nach einer Messung in einem Hotel) ließe sich, analog dem wöchentlichen Prozesswärmetyp, in der Menüleiste unter dem Menüpunkt „Datenbanken“ und „wöchentliche Stromverläufe ändern“ ansehen, ändern oder gegebenenfalls neu eingeben.
Die Messung des Stromverlaufs ergibt eine Kurve, die dem Prozesswärmeverlauf ähnlich ist. Für den Stromverlauf sind drei wesentliche Faktoren wichtig:
- Wie hoch ist der nächtliche Verbrauch? Hier 50 % der Tagesspitze.
- Wie breit ist die Tagesspitze?
- Gibt es Tage, die einen anderen Verlauf haben und geringer in der Spitze sind, z.B. am Wochenende?
Mittels Symbol oder Menü „Simulation“, „Wärmedarfsberechnung“ wird der Jahreswärmebedarf berechnet. Dies ist die Anzeige:
Bei den Ergebnissen wird die beheizte Fläche betrachtet. Mit 1412 m² entspricht sie ungefähr unserer Aufgabenstellung. Wenn die U-Werte des Gebäudes verkleinert werden, wird die berechnete Fläche ebenfalls kleiner. Aber wir greifen hier erst bei größeren Abweichungen ein.
Wärme- und Stromerzeugung
Der Dialog heißt „Eingabe zur Wärme- und Stromproduktion“, über Menü oder Symbol geöffnet.
Hier wird zuerst die Betriebsweise wärmegeführt eingegeben. Dann werden die BHKW-Module entsprechend ihrer Eigenschaften aus der BHKW-Datenbank mittels der Taste <- aus der Datenbank hinzufügen ausgewählt. In diesem Beispiel soll ungefähr ein Drittel der Wärmeleistung durch BHKW-Module bereitgestellt werden, was bei 118 kWth in etwa einem Wert von 39 kWth entspricht. Dadurch sollen hohe jährliche Laufzeiten erzielt werden. Es wird das Modul MEPHISTO mit einer elektrischen Leistung von 16 kW, einer thermischen Leistung von 35 kW und ein 3m³ großer Pufferspeicher eingesetzt.
Die Simulation zeigt folgende Ergebnisse.
Mit der Taste Spitzenkessel wird zum Eingabefenster für die Spitzenkessel
gewechselt.
Hier können nun aus der Kesseldatenbank passende Modelle ausgewählt werden. Im Beispiel soll der komplette thermische Bedarf vom Gaskessel erzeugt werden können.
Die Simulation ergibt folgende Werte.
Bei der Wahl der Leistung des Spitzen- und Heizungskessels muss beachtet werden, das MiniBHKW-Plan nicht die in VDI 2047 verlangte Heizleistung für die Auslegung der Heizung berechnet. Diese Leistung ist extrem überdimensioniert, wird jedoch verlangt zur Absicherung der Heizleistung für den kältesten Tag, der statistisch alle 15 Jahre vorkommt. MiniBHK-Plan berechnet eine Heizleistung, die jedes Jahr gebraucht wird.
Die Vergleichsheizung besteht aus einem alten Ölheizkessel, welcher in diesem Beispiel deutlich überdimensioniert ist.
Anschließend kann die Energiebilanz aufgestellt werden.
Erlöse berechnen
Die Bearbeitung erfolgt mittels Symbol „Erlöse aus der Stromproduktion“ oder der Menüleiste „Eingabe“, „Erlösrechnung“.
Bei der Stromeinspeisung wird der Wert nach EEX plus 0,5 ct/kWh (vermiedene Netzkosten) eingegeben. Der KWK-Bonus wird nach KWK-G 2016 mit 0,04 €/kWh für den eigengenutzten und 0,08 €/kWh für den eingespeisten Strom berechnet.
Aus der Stromrechnung des letzten Jahres kann die Strompreisregelung abgelesen werden, Durch Aktivieren von „Auswahl Strompreisregelung durchführen“ wird der Dialog aufgerufen. Mit den Tasten „ändern“, „neu“ und „löschen“ können Strompreise eingegeben und geändert werden.
Mit „neu“ wird eine neue Preisregelung für den Strombezug eingegeben.
Zusätzlich werden unter Zeiten festlegen noch folgende Zeiten eingegeben.
Taste „OK“, dann die Preisregelung abspeichern und für den Strombezug und Reststrombezug auswählen.
Die Berechnung wird über die Taste „Erlösberechnung“ gestartet und liefert folgende Ergebnisse.
Der Stromverbrauch dieses Hotels ist, auch durch Küche und Wellnessbereich, sehr hoch, so dass der vom BHKW produzierte Strom fast komplett an Ort und Stelle verbraucht wird. Dies ist nicht bei allen Projekten der Fall. Mit „Ok“ und „Schließen“ werden die Dialoge verlassen.
Kosten berechnen
Hier werden Investitions-, Betriebs- und Brennstoffkosten eingegeben. Die Bearbeitung erfolgt mittels Menü „Eingabe“, „Kosten“ oder Symbol „Wirtschaftlichkeit berechnen“.
Die Investitions- und Betriebskosten für die BHKW-Erzeugung werden wie folgt angenommen.
Da für die Vergleichsheizung ein alter Ölkessel berechnet wird, müssen nur Betriebskosten und keine Investitionskosten eingegeben werden.
Für die Brennstoffkosten werden folgende Annahmen getroffen.
Durch Drücken der Taste „Wirtschaftlichkeitsrechnung“ werden die Erlöse und Kosten und eine Amortisationszeit mit und ohne Energiesteuern berechnet.
