Beispiele

Auf diesen Seiten finden Sie Beispiele für typische Anwendungsfälle mit energyPRO. Unter finden Sie eine Übersicht, auf den jeweiligen Unterseiten eine kurze Beschreibung der Beispiele. Des Weiteren stellen wir Ihnen die Projektdateien (.epp) zur Verfügung, sodass Sie selbst die Beispiele direkt in energyPRO öffnen und variieren können. Die Beispiele finden sich auch in der Datenbank, die Sie bei der Installation von energyPRO mit heruntergeladen haben und lassen sich ebenfalls direkt aus dem Startfenster der Software heraus öffnen.

Biogas & Biometham

 

Biogasanlage mit Flexprämie

In diesem Beispiel wird unter Verwendung des Moduls COMPARE untersucht, ob für bestehende Biogas-Anlagen, die bisher ein BHKW als Dauerläufer betrieben haben, also mit mindestens 6.000 Vollbenutzungsstunden pro Jahr, die Möglichkeit eines flexiblen Betriebs eines zusätzlichen, größeren BHKWs wirtschaftlich interessant ist. Dafür ist neben einem Referenzfall eine Variante angelegt, in der ein BHKW mit 1,5 MWel den produzierten Strom direkt an der Börse vermarktet und die Wärme an einen groß dimensionierten Pufferspeicher abgibt. Durch Flexibilitätsprämie und höhere Erlöse der Direktvermarktung an der Strombörse im Vergleich zur EEG Festvergütung ist der Zubau von flexiblen BHKWs ein Business-Case der in energyPRO hervorragend analysiert werden kann.

 

Biomethan mit Flexprämie

Dieses Beispiel zeigt einen möglichen Fall, in dem eine jährlich zur Verfügung stehende Menge an Biomethan in einem BHKW in Abhängigkeit der Strombörsenpreise optimal eingesetzt wird, um möglichst hohe Erlöse zu erzielen. Dafür ist in den Projekteinstellungen die „Länge der Optimierungsperiode“ auf „Jahr“ gesetzt und über den Brennstoff Biomethan kann die jährlich zur Verfügung stehende Menge vorgegeben werden. Für eine korrekte Berechnung in energyPRO wird die Zeitreihe der EPEX Day Ahead Preise von 2018 anhand der Monats- und Jahresmittelwerte angeglichen, um die monatlichen Mehrerlöse einer Direktvermarktung an der Strombörse im Vergleich zum anzulegenden Wert korrekt abzubilden. Dabei beschränkt sich die Anpassung der Börsenpreise ausschließlich auf die Betriebsstrategie, über die Funktion Prognosefunktion in der Marktkomponente, die tatsächlichen Erlöse richten sich nach wie vor nach den originalen Börsenpreisen.

Projektdatei: Biogasanlage mit Flexprämie COMPARE.epp

Projektdatei: Biomethan mit Flexprämie DESIGN.epp

Kältesysteme

 

Industriegebiet Kälte- & Wärmeversorgung

Dieses Beispiel stellt eine mögliche Wärme- und Kälteversorgung eines Industriegebiets dar. Es ist ein recht komplexes System, das gut die Vielfältigkeit von energyPRO aufzeigt. Einerseits wird ein Kältebedarf, der im Winter durch „freie Kälte“ und im Sommer, je nach Gestehungskosten, durch eine elektrische Kältemaschine oder durch eine Absorptionskältemaschine gedeckt wird, abgebildet. Andererseits ist ein Wärmebedarf entweder durch einen großen Pufferspeicher zu decken oder durch eine fossile Kesselanlage. Der Pufferspeicher wird entweder über ein BHKW oder durch Solarkollektoren beladen. Weiterhin wird sowohl der im BHKW erzeugte Strom, als auch der Strom der Photovoltaik-Anlage über den EPEX Spot Day Ahead Markt direkt vermarktet.

Anhand dieses Beispiels ist besonders die Berechnung der Betriebsstrategie interessant. Hier kann sowohl für den Wärme- als auch den Kältebedarf gut nachvollzogen werden, wie energyPRO, teilweise abhängig von den Erlösen an der Strombörse, die einzelnen Erzeugungsanlagen priorisiert.

Projektdatei: Industriegebiet Kälte & Wärmeversorgung DESIGN.epp

KWK-Eigenversorgung

Vergleich Eigenversorgung im Hotel Kessel versus BHKW (ASUE-Beispiel)

In diesem Beispiel wird basierend auf der Publikation „Über die Wirtschaftlichkeit von Blockheizkraftwerken in Hotels“ des ASUE aufgezeigt welches Potential in der Installation von BHKW in Hotels liegt. Der Aufbau des Beispiels erfolgt möglichst exakt anhand den in der Publikation verwendeten Zahlen für das Hotel mit ca. 60 – 120 Betten, um eine Vergleichbarkeit herzustellen. Dabei wurde das Beispiel mit dem Modul COMPARE erstellt, das hier optimal verwendet werden kann, um die Vorteile eines BHKWs gegenüber einem Referenzsystem aufzuzeigen. Die Ergebnisse, die gut im Bericht „Vergleich Cash-Flow“ eingesehen werden können, sind denen der Publikation sehr ähnlich. Die größten Unterschiede liegen vermutlich in den verwendeten Lastprofilen des Wärme- und Strombedarfs, sowie der Vermarktung. Es zeigt sich trotzdem eine gute Übereinstimmung, beispielsweise in der BHKW-Laufzeit von 6.000 h/a und auch in der jährlichen Kosteneinsparung von rund 40.000 €/a, aus der eine Amortisationszeit von unter 3 Jahren resultiert.

Vergleich Eigenversorgung im Hotel Kessel versus BHKW versus Flex-BHKW (ASUE-Beispiel)

Analog zu dem obigen Beispiel wird auch hier die Broschüre des ASUE als Grundlage verwendet. Im Gegensatz zu diesem werden hier die Daten für das große Hotel mit 120 – 250 Betten verwendet. Neben der vorgeschlagenen Auslegung des BHKWs mit einer elektrischen Leistung von 140 kWel und einer jährlichen Laufzeit von rund 6.500 h/a, wird auch ein BHKW mit einer Größe von 600 kWel in einer Variante abgebildet. Der nicht vom Hotel selbst verbrauchte Strom wird in das Netz eingespeist und direkt vermarktet. Höhere Erlöse durch die Direktvermarktung, sowie höhere KWK-Zuschläge führen bei einer Betrachtung über 10 Jahre zu einem insgesamt besseren Betriebsergebnis. Weitere Grafiken zu diesem Beispiel finden sich auch online in der Präsentation die EMD Deutschland im Rahmen der Infokampagne Flex-KWK gehalten hat.

 

 

 

KWK-Eigenversorgung im Gewerbe in Kombination mit PV

In diesem Beispiel wird ein größeres Gewerbegebiet durch einen Contractor versorgt. Das Ziel hierbei ist eine möglichst hohe Eigenversorgung durch das BHKW sowie die PV-Anlage. Das BHKW ist so dimensioniert, dass die elektrische Nennleistung unter 1 MW liegt, um nicht in den Ausschreibungsbereich zu fallen und stattdessen KWK-Zuschlag für eingespeisten, sowie selbstverbrauchten Strom zu erhalten. Im Ergebnis läuft das BHKW knapp 7.700 Vollbetriebsstunden pro Jahr und rund 88 % des erzeugten Stroms wird selbst verbraucht. Der erzeugte Strom der PV-Anlage wird zu rund 86 % selbst verbraucht, sodass insgesamt eine Eigenstromabdeckung von knapp 73 % erreicht wird.

 

 

 

KWK-Eigenversorgung im Gewerbe mit Dampfauskopplung im BHKW

In diesem Beispiel wird die vom BHKW erzeugte Wärme zweigeteilt. In energyPRO kann ein Teil, hier die Motorabwärme, als „Wärme“ bezeichnet bestimmten Wärmebedarfen zugeführt werden. Der zweite Teil, die „Prozesswärme“ ist in diesem Beispiel Dampf der aus dem Abgas des BHKWs erzeugt wird und einem Dampfbedarf zugeführt wird. Überschüssiger Dampf wird über einen „Wärmetauscher“ in „Wärme“ gewandelt und dem Wärmespeicher zugeführt. Für die Nutzung von zwei Temperaturniveaus muss in energyPRO in der Projektbeschreibung unter „erweitert“ der Haken bei „Wärmeverteilung in sowohl Nieder- als auch Hochtemperaturnetzen“ gesetzt werden. Daraufhin kann in der Parametrierung des BHKWs zwischen „Wärme“ und „Prozesswärme“ unterschieden werden, wobei „Prozesswärme“ beliebig genutzt werden kann. Neben Hochtemperatur und Dampf könnte so beispielsweise auch Druckluft abgebildet werden.

Projektdatei: Hotel Kessel vs BHKW nach ASUE COMPARE.epp

Projektdatei: Hotel groß Kessel vs BHKW nach ASUE inkl. Flex-Alternative COMPARE.epp

Projektdatei: Contracting BHKW & PV für Gewerbe DESIGN.epp

Projektdatei: Contracting BHKW Dampfauskopplung DESIGN.epp

KWK-Einspeisung

KWK in der Direktvermarktung über 10 Jahre

In diesem Beispiel wird das Modul FINANCE genutzt, um aufzuzeigen welche Erlöse durch das aktuelle KWK-Gesetz bei einer Direktvermarktung von BHKW-Strom zu erzielen sind. Es wird ein Betrachtungszeitraum von 10 Jahren gewählt. Das BHKW kommt jährlich auf rund 3.800 jährliche Vollbenutzungsstunden. Bei einer maximalen Förderdauer von 30.000 h fällt der KWK-Zuschlag für die Einspeisung im Laufe des 8. Jahres weg, wie im Bericht „Cash-Flow Übersicht“ zu sehen ist. In „Cash-Flow grafisch“ ist zu erkennen, dass die Amortisationszeit für BHKW und Speicher 3 Jahre beträgt. Weiterhin ist es interessant, die ersten Jahre mit KWK-Zuschlag über „Erzeugung grafisch“ mit den letzten beiden Jahren ohne KWK-Zuschlag zu vergleichen. Es ist zu erkennen, dass die Wärmegestehungskosten bei BHKW-Betrieb ohne KWK-Zuschlag ansteigen und sich daher die Laufzeiten des BHKWs auf unter 3.000 Vollbenutzungsstunden verringern. Als Erweiterung des Beispiels gibt es auch eine Version in der mit Hilfe des Moduls COMPARE das vorher beschriebene System mit einem Referenzsystem ohne BHKW und einem BHKW (50 kWel) als Dauerläufer verglichen wird, um auch die wirtschaftlichen Mehrerlöse durch größere, flexibel betriebene und direktvermarktete BHKWs aufzuzeigen.

KWK in der Direktvermarktung an verschiedenen Standorten

Dieses Beispiel ist eine Erweiterung des anderen Beispiels zur KWK-Direktvermarktung. Hier wird jedoch das Modul REGIONS genutzt, um eine Solarthermie-Anlage an einem anderen Standort abzubilden. So kann die maximal zu übertragende Leistung der Solarkollektoren und der Heizzentrale getrennt und klar begrenzt werden. Die Solaranlage führt dazu, dass sich die Vollbenutzungsstunden des BHKWs weiter reduzieren und somit der KWK-Zuschlag länger bezahlt würde. Neben der Senkung der Betriebsstunden des BHKW ist die Substitution von fossil erzeugter Wärme im Kessel durch Solarwärme ein weiterer Vorteil, was auch im Bericht „Umwelt“ durch geringere CO2-, NOx– und SO2-Emissionen sichtbar wird.

Innovative KWK in der Direktvermarktung mit Wärmepumpe

Dieses Beispiel zeigt ein System, das als innovative Kraft-Wärme-Kopplung gesetzlich gefördert werden könnte. Innovative KWK-Systeme müssen neben einer hocheffizienten KWK-Anlage, einen elektrischen Erzeuger mit mindestens 30 % der Nennwärmeleistung des BHKWs, sowie eine erneuerbare Energiequelle enthalten, in diesem Fall eine elektrische Wärmepumpe. Für die Effizienz der elektrischen Wärmepumpe ist die Solltemperatur der Senke entscheidend. Es wird hier ein Wärmenetz der 4. Generation angenommen mit einer Vorlauftemperatur von 65 °C, was zu einer Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe von rund 3,9 führt. Jeweils rund 21 % der benötigten Gesamtwärmemenge wird vom BHKW und der Wärmepumpe gedeckt. Der elektrische Wärmeerzeuger steuert rund 10 % der Jahreswärmemenge bei, da je nach Börsenpreis die Wärmegestehungskosten geringer sein können, als bei Betrieb der konventionellen Erzeuger.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Innovative KWK in der Direktvermarktung mit Solarthermie

Dieses Beispiel ist ähnlich dem obigen. Die erneuerbare Energiequelle ist hier allerdings Solarthermie mit einer Fläche von 10.000 m2 die in einen 1.600 m3 großen Wärmespeicher einspeist und so auf einen Anteil von rund 40 % an der Referenzwärme kommt. Das BHKW kommt in diesem Beispiel jährlich auf rund 3.100 Vollbenutzungsstunden. Bei einer Förderdauer von 45.000 Vollbenutzungsstunden sollte für eine wirtschaftliche Betrachtung ein Zeitraum von mindestens 15 Jahren herangezogen werden. In diesem Beispiel ist ein Betrachtungszeitraum von 20 Jahren gewählt. Über diese Zeit wird deutlich, welche Mehrerlöse durch hohe Zuschläge für die iKWK momentan möglich sind und die Investitionskosten von Solarthermie inkl. Speicher und Power-to-heat-Anlagen übertroffen werden.

Projektdatei: KWK Direktvermarktung FINANCE.epp
Projektdatei: KWK Direktvermarktung COMPARE & FINANCE.epp

 

Projektdatei: KWK Direktvermarktung Solarthermie REGIONS.epp

Projektdatei: iKWK Direktvermarktung Wärmepumpe DESIGN.epp

Projektdatei: iKWK Direktvermarktung Solarthermie COMPARE.epp

Off-Grid-Systeme

Unabhängig von den Wärmegestehungskosten kann energyPRO auch für die Auslegung und Simulation von Hybridsystemen genutzt werden, die verschiedene Erzeuger wie Generatoren und PV-Anlagen sowie Batteriespeicher integrieren. In dem Beispiel für einen Gewerbepark in Afghanistan sind mit dem Modul COMPARE vier verschiedene Szenarien angelegt:

  • Referenz: Rein konventionelles System mit zwei Dieselgeneratoren in Kaskade
  • Low penetration: Dieselsystem, ergänzt durch eine kleine PV-Anlage, auch „fuel saving“-Option genannt
  • Medium penetration: Dieselsystem, ergänzt durch eine PV-Anlage, die einen Großteil des Dieselverbrauchs verdrängt sowie eine kleine Batterie für geringfügige PV-Überschüsse
  • High penetration: PV-System, in dem Generatoren nur noch als Back-Up fungieren. PV-Überschüsse am Tag werden in einer großen Batterie für die Grundlast bei Nacht genutzt.

Projektdatei: Off-Grid COMPARE.epp