Kraft-Wärme-Kopplung
von: Karl W. Schmitz, Gunther Schaumann
Springer-Verlag, 2006
ISBN: 9783540264668
Sprache: Deutsch
366 Seiten, Download: 6338 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
geeignet für:
Typ: A (einfacher Zugriff)
| 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 | 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 |
