Wirtschaftlichkeit von Blockheizkraftwerken

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Wirtschaftlichkeit von Blockheizkraftwerken

Stromvergütung und Erlösrechnung

Die Rentabilität von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung wird neben den Kosten in entscheidender Weise von dem anlegbaren Wert für die erzeugte thermische und elektrische Energie beeinflusst.

BHKW werden üblicherweise nach der Wärmeverbrauchsstruktur der Nutzer ausgelegt, so dass sich der anlegbare Wert für die erzeugte Wärme aus den Kosten eines thermischen Konkurrenzsystems (Heizanlage) ergibt. Damit sich das BHKW gegenüber der Konkurrenzvariante rentiert, muss somit der Wert für die produzierte Elektrizität mindestens der Differenz aus den Kosten der Anlage abzüglich des anlegbaren Wertes für die Wärme entsprechen.

Für den BHKW-Betreiber bestehen i.d.R. zwei verschiedene Möglichkeiten der Stromverwendung und damit zwei verschiedene Strombewertungsansätze:

• Der produzierte Strom kann ganz oder teilweise in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die Bewertung des eingespeisten Stroms erfolgt durch die vereinbarte Stromeinspeisevergütung des aufnehmenden Elektrizitätsversorgungsunternehmens (EVU).
• Der produzierte Strom kann ganz oder teilweise zur Eigenbedarfsdeckung verbraucht werden. In diesem Fall erfolgt die Bewertung durch die vermiedenen Strombezugskosten.

Zur Ermittlung des Anteils der Einspeisung bzw. des Eigenstromverbrauchs muss parallel zum Wärmeverbrauch bzw. der Erzeugungscharakteristik der KWK-Anlage der zeitliche Verlauf des Stromverbrauchs bekannt sein.

Der Gesamtstromerlös besteht aus der Summe der erzielbaren Einspeisevergütung und den vermiedenen Strombezugskosten durch Eigenverbrauch. Diese Berechnung gestaltet sich einfacher, wenn der gesamte Strom selbst verbraucht wird, weil der Eigenstrombedarf jederzeit die Stromerzeugung der Anlage übersteigt oder wenn die gesamte Stromerzeugung, z.B. aus rechtlichen Gründen, ins Netz eingespeist wird.

Erlöse durch Stromeinspeisung

Die Stromeinspeisung aus fossil betriebenen KWK-Anlagen richtet sich ab 1.4.2002 nach dem KWK-Gesetz. Sie setzt sich aus einem Bonus, einem Arbeitspreis und einem Beitrag vermiedener Netznutzungskosten zusammen.

Die Betreiber von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen haben demnach künftig einen Anspruch auf eine Vergütung für den in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeisten KWK-Strom, der sich aus dem vereinbarten Preis und Zuschlagszahlungen gemäß der Tabelle zusammensetzt. Begünstigt werden nur bereits bestehende KWK-Anlagen sowie neue Klein-KWK-Anlagen bis 2 MW elektrischer Leistung.

Weitere Informationen dazu unter KWK-Mod. Gesetz.

Vermiedene Strombezugskosten

Die Bewertung des Eigenverbrauchs der produzierten Elektrizität richtet sich nach den für den Nutzer relevanten Strompreisen, die sich für Tarifkunden (Niederspannungsebene) und Sondervertragskunden (vorrangig Mittelspannungsebene mit hohem Verbrauch) unterscheiden.

Die Gestaltung der Strompreise für Tarifkunden ist in der Bundestarifordnung Elektrizität (BtoElt), strukturell festgelegt. Sie gilt für alle öffentlichen EVU und für Abnehmer auf der Niederspannungsebene. Die wichtigste Regelung zur Tarifstruktur gibt § 4 BtoElt zum sog. Pflichttarif: Er besteht aus einem Arbeitspreis für jede abgenommene Kilowattstunde, einem Leistungspreis für die Bereitstellung von elektrischer Leistung und einem Verrechnungspreis, dem Entgelt für die Verrechnung, des Inkassos sowie der technischen Mess- und Steuereinrichtungen.

Im wesentlichen werden folgende Tarife angeboten:

• Das Tarifsystem ohne Leistungsmessung wird für Kunden mit niedrigem Jahresverbrauch, also vor allem Haushaltskunden, wahlweise mit oder ohne Schwachlastregelung (niedrige Arbeitspreise, höhere Verrechnungspreise) angeboten.
• Das Tarifsystem mit Leistungsmessung wird bei Kunden mit hohem Jahresverbrauch, also vornehmlich Gewerbekunden, angewandt.

Im Hinblick auf die BHKW-Referenzsysteme sind aus dem Tarifkundenbereich vor allem die Regelungen für private Haushalte ohne Schwachlastregelung relevant, wenn die Anlagen von privaten Betreibergemeinschaften betrieben werden. Die Strompreise für Tarifkunden können je nach Abnehmergruppe, Verbraucherverhalten und EVU zu sehr deutlichen Unterschieden der Durchschnittspreise führen.

Bei den meisten BHKW-Anwendungsfällen handelt es sich jedoch um Sondervertragskunden (Hallenbäder, Krankenhäuser, Schulen, etc.). Sondertarife werden von den EVU für Abnehmer angeboten, die nicht unter die BtoElt fallen, also in erster Linie gewerblich-industrielle Abnehmer und Verteiler-EVU bzw. Stadtwerke. Die EVU verfügen hier über einen größeren Spielraum bei der Preisgestaltung, allerdings wird auch entsprechend dem Prinzip der kostenorientierten Preisbildung in einen verbrauchsabhängigen und einen verbrauchsunabhängigen Preisanteil unterschieden und der Arbeitspreis nach Zeitzonen gestaffelt. Preisbestandteil ist weiterhin ein Arbeitspreis für die beanspruchte Blindarbeit, der i.d.R. jedoch nur erhoben wird, wenn die Blindarbeit einen bestimmten Prozentsatz der verbrauchten Wirkarbeit übersteigt (z.B. 50%). Sonderverträge zielen primär auf Abnehmer im Mittelspannungsnetz ab, jedoch werden sie mit einer entsprechenden Verringerung/Erhöhung der Strompreise auch für Hochspannungs- und Niederspannungskunden angewendet. Es werden flache und steile Preisgefüge angeboten. Das flache Preisgefüge zielt auf Kunden mit geringen Benutzungsstunden der Leistung ab und setzt sich aus einem niedrigen Leistungspreis und einem hohen Arbeitspreis zusammen. Bei dem steilen Preisgefüge verhält es sich umgekehrt. Auch sind Rabatte beim Leistungspreis möglich, sofern der Abnehmer die Entwicklung seiner maximalen Leistungsbeanspruchung über einen mehrjährigen Zeitraum gut vorhersehen kann.

Kostenrechnung

Die Jahreskosten eines BHKW ergeben sich nach VDI 2067, Blatt 7, aus der Summe der kapitalgebundenen, verbrauchsgebundenen und betriebsgebundenen Kosten. Die kapitalgebundenen Kosten leiten sich aus den erforderlichen Investitionen für die gesamte BHKW-Anlage ab. Unter die verbrauchsgebundenen Kosten fallen die Brennstoffkosten und die Hilfsenergiekosten etwa für Pumpen. Unter betriebsgebundene Kosten fallen nach VDI 2067 in erster Linie die Instandhaltungskosten und daneben ggf. noch Personalkosten. Den größten Anteil an den Gesamtkosten haben im allgemeinen mit etwa 40 % die verbrauchsgebundenen Kosten, gefolgt von den Kapitalkosten mit etwa 33 % (KWK, 1994). Allerdings können die Kostenanteile je nach Anlagengröße und baulichen Voraussetzungen stark schwanken. Verglichen mit konventionellen Heizungssystemen ist aber der Anteil der Kapitalkosten an den Gesamtkosten höher.

Kapitalgebundene Kosten

Zur Berechnung der kapitalgebundenen Kosten ist die Ermittlung der Investitionskosten der einzelnen Anlagenteile notwendig. Daneben beeinflusst die Wahl der Abschreibungsdauer wie auch die Wahl des zugrundezulegenden Zinsfußes die Höhe der kapitalgebundenen Kosten wesentlich.

Bei den Investitionskosten für das BHKW sind folgende Anlagenteile zu berücksichtigen:

1. Investitionskosten der heizungstechnischen Einbindung des BHKW
2. Investitionskosten der Abgasanlage für das BHKW
3. Investitionskosten des Pufferspeichers
4. Investitionskosten für sonstige bauliche Maßnahmen (z.B. Fundamente)
5. Investitionskosten des Spitzenkessels; entfällt, wenn ein bereits vorhandener Kessel für diesen Zweck genutzt werden kann
6. Investitionskosten der Heizungstechnik des Spitzenkessels (vgl. Punkt f.)
7. Investitionskosten der Stromeinspeisung
8. Kosten für den Heizraum, den das BHKW gegenüber einer konventionellen Heizungsanlage zusätzlich benötigt
9. Kosten des Heizraums für Spitzenkessel (vgl. Punkt i.)
10. Investitionskosten Heizöllagerung (soweit BHKW und/oder Spitzenkessel mit Heizöl betrieben Investitionskosten des eigentlichen BHKW-Moduls werden
11. Nebenkosten wie Planung, Genehmigung u.ä., die üblicherweise einen festen prozentualen Anteil an den gesamten Investitionskosten besitzen
12. Investitionskosten für Nahwärmenetz soweit benötigt, mit:
    
    
    •  Unterverteilung
    •  Hausanschluss
    •  Hausstation.

Der Ermittlung der Heizraumkosten ist besondere Beachtung zu schenken, da diese über die Wirtschaftlichkeit einer Anlage entscheiden können. Im Falle eines Neubaus des Heizraumes, entweder weil das zu versorgende Gebäude sowieso neu gebaut wird, oder weil ein Gebäude extra für das BHKW zu errichten ist, sind die Kosten des Heizraumes entweder bekannt oder lassen sich anhand spezifischer Richtwerte hinreichend genau ermitteln. Bei Neubauten kann als guter Ansatz für die Raumkosten das Produkt aus dem spezifischen Raumbedarf m³/kW_e, aus der Leistung der Gesamtanlage in kW_e und aus den spezifischen Raumkosten D€/m³ gewählt werden. Die spezifischen Raumkosten lassen sich in Näherung mit 350€/m³ für oberirdische Räume und 500€/m³ für unterirdische Räume annehmen.

Komplizierter ist die Ermittlung bei bestehenden Gebäuden, in denen das BHKW in einen vorhandenen Heizraum eingebaut wird. Verdrängt das zu installierende BHKW nicht eine andere Nutzung (also z.B. Lager, Hobbykeller) dieses Raumes, so sollten auch keine Kosten für den Raum angesetzt werden. Dies ist häufig der Fall und insbesondere in privat genutzten Häusern sinnvoll. Im Sinne einer Opportunitätskostenbetrachtung sind jedoch auch in bestehenden Gebäuden dann Kosten für den zusätzlich in Anspruch genommenen Raum anzusetzen, falls das BHKW eine andere Nutzung verdrängt. Als Kostenansatz bietet sich dann die Jahresmiete eines vergleichbaren Raumes an. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass die Ermittlung der Raumkosten für BHKW und konventionelle Vergleichsanlage mit der gleichen Methode erfolgt.

Aus den ermittelten gesamten Investitionskosten lassen sich mit Hilfe des dynamischen Investitionsrechenverfahrens der Annuitätenmethode über den Abschreibungszeitraum des BHKW gleichhohe jährliche Zahlungen, so genannte Annuitäten, berechnen. Dieses Verfahren berücksichtigt im Gegensatz zu statischen Investitionsrechenverfahren auch den unterschiedlichen zeitlichen Anfall der jeweiligen Zahlungen. Dazu muss die Höhe des Kalkulationszinsfußes und die Länge der Abschreibungsdauer/n festgelegt werden. Bei einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung wird sich die Höhe des Kalkulationszinsfußes an der banküblichen Verzinsung eines mit der Investitionshöhe äquivalenten Kredites orientieren bzw. an festgelegten internen Verzinsungsforderungen von Unternehmen. Bei einer volkswirtschaftlichen Betrachtung bietet das langfristig beobachtete Wachstum der Volkswirtschaft eine Orientierung für die Festlegung des Kalkulationszinsfußes.

Ähnlich verhält es sich bei der Festlegung der Abschreibungsdauer: Unter technischen Gesichtspunkten macht es Sinn, die Abschreibungsdauer in Höhe der Anlagenlebensdauer anzusetzen, da die Anlage unter dem technischen Aspekt ihr gesamtes "Leben" Zeit hat, die für sie angefallenen Investitionskosten zu erwirtschaften. Unter dem Aspekt der Sicherheit einer Investition ist dagegen die Wahl einer kürzeren Abschreibungsdauer sinnvoll. Je weiter nämlich der Betrieb eines BHKW in der Zukunft liegt, desto unsicherer sind die zu erwirtschaftenden Erträge, da z.B. Wärmeabnehmer ausfallen können. Dieses Risiko tritt insbesondere bei BHKW in gewerblichen Betrieben auf, was sich in den in der Industrie üblicherweise geforderten Abschreibungsdauern zwischen 3 und 5 Jahren niederschlägt. Dagegen rechnen Energieversorgungsunternehmen bei Kraftwerken mit Abschreibungsdauern von über 20 Jahren.

Weiterhin kann die Abschreibungsdauer für jeden Investitionsposten einzeln (vgl. VDI 2067) oder für die gesamte Investition einheitlich angegeben werden. Eine uneinheitliche Abschreibung, orientiert an der technischen Lebensdauer der Anlagenteile, spiegelt in so weit allerdings nicht die ökonomischen Gegebenheiten wider, als dass sie die Möglichkeit einer unabhängigen Nutzung jedes einzelnen Anlagenteils unterstellt (z.B. Verkauf eines Anlagenteils vor Ende von dessen Nutzungsdauer zum kalkulatorischen Buchwert). Aus der technischen Sicht ist es dagegen falsch, die Nutzungsdauer der Gesamtanlage an der kürzesten technischen Nutzungsdauer eines Anlagenteils auszurichten, da dann die verbleibenden Anlagenteile in ihren kapitalgebundenen Kosten systematisch überschätzt werden. Es wird deutlich, dass Kalkulationszinsfuß und Abschreibungsdauer je nach Zweck der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Anlagenbetreibers und der spezifischen Sichtweise festzusetzen sind.

Verbrauchsgebundene Kosten

Verbrauchsgebundene Kosten fallen für den Bezug der Brennstoffe, üblicherweise Erdgas und/oder Heizöl, und für Hilfsenergie, meist elektrische Energie, für Pumpen u.ä. an. Es sind sowohl die Verbräuche des BHKW wie auch der Spitzenkessel zu berücksichtigen. Bei Heizöl als Brennstoff kann ein fester spezifischer Bezugspreis pro Liter angenommen werden, der allerdings je nach Jahreszeit und Bezugsmenge erheblich schwanken kann. Bei Erdgas sind sowohl die Arbeitskosten wie auch die Leistungskosten zu berücksichtigen. Da die Leistungskosten einen erheblichen Anteil an den Gesamtbrennstoffkosten ausmachen können, ist es aus betriebswirtschaftlichen Gründen häufig sinnvoll, zumindest den Spitzenkessel alternativ mit Heizöl betreiben zu können, um so Gasbezugsspitzen und damit zusätzlich zu bezahlende Gasleistung vermeiden zu können.

Betriebsgebundene Kosten

Unter diese Kosten fallen Instandhaltungs- und Personalkosten, sowie ggf. Reserveleistungskosten. Die jährlichen Instandhaltungskosten lassen sich pauschal nach VDI 2067 in Prozent der Investitionskosten kalkulieren, wofür diese Norm auch Anhaltswerte gibt. Dieses Vorgehen eignet sich insbesondere für die baulichen Anlagen, die Heizungstechnik und den Spitzenkessel. Eine andere Möglichkeit besteht für das eigentliche BHKW darin, mit dessen Hersteller einen Vollwartungsvertrag abzuschließen, der zu einem festen Kostensatz je produzierter kWh_e eine umfassende Wartung bietet. Vollwartungsverträge haben den Vorteil einer guten Kalkulierbarkeit, da die Wartungskosten so einen festen Anteil an den spezifischen Gestehungskosten des BHKW unabhängig von der Auslastung darstellen. Weiterhin wird dem Betreiber das technische Risiko des BHKW-Betriebs abgenommen.

Personalkosten fallen meist nur bei größeren Einheiten (> 50 kW_e) an. Sie enthalten den Arbeitsaufwand für die Regelung des BHKW wie auch für den Spitzenkessel. Unter den sonstigen Kosten nach VDI 2067 sind die Schornsteinfegerkosten und - bei größeren Einheiten - der allgemeine Verwaltungsaufwand zu berücksichtigen. Letzterer lässt sich zweckmäßig in Prozent der Gesamtinvestitionssumme abschätzen.

Kosten für die Bestellung einer Reserveleistung beim EVU fallen nur bei Sondervertragskunden an, um den störungsbedingten Ausfall der KWK-Anlage abzusichern. Die Reserveleistungskosten ergeben sich aus dem Produkt des spezifischen Reserveleistungspreises und der Leistung eines Moduls. Bei Anlagen, die sich aus mehreren Modulen zusammensetzen, werden i.d.R. nur Reserveleistungsvereinbarungen für ein Modul getroffen, da anzunehmen ist, dass nicht gleichzeitig alle Module ausfallen.

Bei großen Betreibergesellschaften kommt alternativ zur Bestellung einer Reserveleistung die Möglichkeit des Abschlusses einer Ausfallrisikoversicherung in Betracht.

Wirtschaftlichkeitsrechnung

BHKW stellen eine so genannte Koppelproduktion dar, bei der als Produkte Wärme und Strom erzeugt werden. Eine eindeutige Aufteilung der anfallenden Kosten auf die beiden Produkte ist nicht möglich, da es sich um eine Gleichung mit zwei Unbekannten handelt. Daher ist es notwendig, entweder den Preis für die Wärme oder den Preis für den Strom vorzugeben. Daraus lassen sich dann Einnahmen berechnen, die die Gesamtkosten mindern. Der verbleibende Kostenblock ist dann dem jeweils anderen Produkt zurechenbar. Beide Verfahren führen bezüglich der Wirtschaftlichkeit zu denselben Entscheidungen.

Das mögliche Vorgehen zur Bewertung der erzeugten elektrischen Energie ist bereits im Abschnitt 1.4 dargestellt worden. Aus der Differenz der jährlichen Gesamtkosten und der Erlöse für die produzierte elektrische Energie, dividiert durch die jährlich erzeugte Wärmemenge, ergeben sich die spezifischen Wärmegestehungskosten. Sind diese Wärmegestehungskosten niedriger als die des konventionellen Vergleichsheizungssystems, so ist das BHKW wirtschaftlich.

Sollen dagegen die Stromgestehungskosten des BHKW berechnet werden, so sind zuerst die anlegbaren Wärmegestehungskosten des äquivalenten konventionellen Heizungssystems zu ermitteln, soweit Nutzwärmepreise nicht bekannt sind. Dabei ist üblicherweise eine Vollkostenrechnung angebracht, die äquivalent zur Kostenrechnung beim BHKW (vgl. 1.5) neben den laufenden Kosten auch die kapitalgebundenen Kosten der konventionellen Heizungsanlage berücksichtigt. Von einer Vollkostenrechnung kann nur in dem Fall abgewichen werden, wenn die durch ein BHKW zu ersetzende Kesselanlage noch eine lange Restnutzungsdauer besitzt, eine Erneuerungsinvestition also für einen längeren Zeitraum nicht ansteht. Aus der Differenz von jährlichen Gesamtkosten für das BHKW und den kalkulierten Erlösen für die produzierte Wärme, geteilt durch die jährliche Stromproduktion, ergeben sich die spezifischen Stromgestehungskosten. Sind diese niedriger als die ansetzbaren Strombezugskosten bzw. die Erlöse für den eingespeisten Strom, so ist das BHKW wirtschaftlich.

Es ist sinnvoll, den Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Wirtschaftlichkeit eines BHKW im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse darzustellen. Dabei sollten Parameter betrachtet werden, die entweder in ihrer Ausprägung besonders unsicher sind, oder welche einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage haben. Dazu können zählen:

- Investitionskosten nur der BHKW-Module
- Wartungskosten BHKW
- unterschiedliche Abschreibungszeiten
- Kalkulationszins
- Gasbezugsbedingungen
- Reserveleistungskosten
- alternative Wärmegestehungssysteme (Nahwärme vs. dezentrale Gaskessel)
- mit/ohne Neubau für Räumlichkeiten.

Wird die Wirtschaftlichkeit der BHKWs durch eine realitätsnahe prozentuale Variation der einzelnen Parameter unwesentlich beeinträchtigt, kann das Ergebnis als verlässlich betrachtet werden.

Ansprechpartnerin:
Eveline Steinborn
steinborn@bhkw-info.de

• EE-Gesetz