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Simulationsbasierte Wirtschaftlichkeitsanalyse dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung
Abhandlungen aus dem Industrieseminar der Universität Mannheim, Vol. 52
(1998)
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Abstract
Die Energiewirtschaft sieht sich mit Änderungen des ordnungspolitischen Rahmens konfrontiert. Die Auflösung bisher festgefügter monopolistischer Strukturen führt zu einer verschärften Konkurrenzsituation. Energieversorger begegnen dem Wettbewerb mit neuen Strategien. Nahwärme durch Blockheizkraftwerke wird im Rahmen dezentraler Versorgungsstrategien an Bedeutung gewinnen. Blockheizkraftwerke stehen aufgrund der gekoppelten Produktion von Strom und Wärme im Schnittpunkt wesentlicher Problemfelder. Die ökonomische Beurteilung solcher Versorgungskonzepte muß vor dem Hintergrund eines komplexen Unternehmensumfeldes gesehen werden. Die falsche Bewertung maßgeblicher Rahmenbedingungen kann daher entgegen der ökologischen Vorteile der Nahwärme zu einer Fehlinvestition führen.Kernpunkt der Studie ist die Analyse der Wirtschaftlichkeit dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung mit Hilfe eines computergestützten Simulationsmodells. Das Modell stellt Entscheidungshilfen für Investitionen bereit. Die aktuelle Problematik fordert dabei neue Untersuchungsansätze. Der gewählte systemtheoretische Ansatz berücksichtigt in Erweiterung klassischer Methoden der Wirtschaftlichkeitsanalyse Wechselwirkungen innerhalb eines Versorgungssystems.Die Untersuchung erfolgt anhand dreier praxisnaher Versorgungsvarianten. So wird die Versorgung eines Siedlungsgebietes, eines Verbrauchsschwerpunktes sowie deren Verbund betrachtet. Es kann gezeigt werden, daß sich die Chancen von Nahwärme in Wohngebieten bei Wettbewerb erheblich reduzieren und auf Versorgungsgebiete mit einer hohen Wärmedichte beschränkt bleiben. Weitere Potentiale für Nahwärme können jedoch durch den Verbund von Wohngebieten mit Verbrauchsschwerpunkten erschlossen werden
Table of Contents
| Section Title | Page | Action | Price |
|---|---|---|---|
| Inhaltsverzeichnis | 7 | ||
| Tabellenverzeichnis | 10 | ||
| Abbildungsverzeichnis | 11 | ||
| Abkürzungsverzeichnis | 16 | ||
| Α. Dezentrale KWK vor energiepolitischen Herausforderungen | 17 | ||
| I. Dezentrale KWK in der öffentlichen Energieversorgung | 23 | ||
| 1. Einsatzfelder in der öffentlichen Nahwärmeversorgung | 30 | ||
| 2. Nahwärme als Baustein örtlicher Energieversorgungskonzepte | 32 | ||
| 3. Finanzierungs- und Organisationskonzepte | 35 | ||
| II. Nahwärme im Kontext von Energiepolitik und Energiewirtschaft | 39 | ||
| 1. Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen | 44 | ||
| 2. Hemmnisse der Nutzung von Nahwärmepotentialen | 49 | ||
| ΙII. Nahwärmesimulator als Planungs- und Analyseinstrument | 52 | ||
| 1. Anspruch an einen computergestützten Nahwärmesimulator | 56 | ||
| 2. Methodische Grundlagen des System-Dynamics-Ansatzes und der Modellbildung | 58 | ||
| B. Problemstellungen und Konstruktion des Nahwärmesimulators | 63 | ||
| I. Merkmale eines lokalen Nahwärmemarkts | 64 | ||
| 1. Entscheidungsfaktoren für die Wahl eines Heizungssystems | 69 | ||
| 2. Preisbildung auf dem lokalen Wärmemarkt | 73 | ||
| II. Technische Ausgestaltung einer Nahwärmeversorgung | 75 | ||
| 1. Komponenten einer Nahwärmeversorgung | 76 | ||
| 2. Die Kapazitätsplanung der Anlagekomponenten | 80 | ||
| 3. Der Zubau von Wärmekapazitäten | 90 | ||
| ΙII. Methodische Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsanalyse | 94 | ||
| 1. Wirtschaftliche Erfolgsgrößen der Nahwärmeversorgung | 98 | ||
| 2. Ermittlung der Wärmegestehungskosten | 99 | ||
| 3. Determinanten der Wirtschaftlichkeit | 101 | ||
| C. Die Programmgleichungen der Modellsektoren | 107 | ||
| I. Der Marktsektor | 107 | ||
| 1. Die Nachfrage nach Wärme | 109 | ||
| 2. Der anlegbare Wärmepreis | 117 | ||
| II. Der Kapazitätssektor | 121 | ||
| 1. Auslegung der Anlagekomponenten | 121 | ||
| 2. Kapazitätserweiterung | 127 | ||
| 3. Der Produktionsbereich | 134 | ||
| ΙII. Das Finanz- und Rechnungswesen | 138 | ||
| 1. Investitionsrechnung | 138 | ||
| 2. Finanzmittelherkunft für Anlageinvestitionen | 147 | ||
| 3. Kosten- und Leistungsrechnung | 150 | ||
| 4. Kalkulation des Wärmepreises | 163 | ||
| 5. Die Gewinn- und Verlustrechnung | 170 | ||
| 6. Bilanzierung | 171 | ||
| D. Wirtschaftlichkeitsanalyse durch den Nahwärmesimulator | 175 | ||
| I. Validierung des Simulationsmodells | 177 | ||
| 1. Test des Nahwärmesimulators anhand eines Referenzfalls | 179 | ||
| 2. Vergleich des Modellverhaltens mit einem realen Anwendungsfall | 186 | ||
| II. Nahwärmeversorgung unter Ausschluß von Wettbewerb | 189 | ||
| 1. Diskussion der Versorgungsvarianten | 189 | ||
| 2. Der Einfluß exogener Rahmenbedingungen | 196 | ||
| 3. Planung einer BHKW-Anlage | 202 | ||
| ΙII. Dezentrale Nahwärme im Wettbewerb | 206 | ||
| 1. Auslegung der Motoranlage bei unsicherer Bedarfslage | 212 | ||
| 2. Auswirkung exogener Rahmenbedingungen | 215 | ||
| IV. Formulierung von Maßnahmen zur Förderung von Nahwärme | 222 | ||
| 1. Auswirkung einer Energie/CO2-Steuer | 222 | ||
| 2. Subventionierung von Nahwärmeprojekten | 226 | ||
| E. Anhang | 230 | ||
| I. Modellgleichungen | 230 | ||
| II. Externe Datensätze | 253 | ||
| IIΙ. Vensim-Funktionen | 255 | ||
| Literaturverzeichnis | 257 | ||
| Sachwortregister | 268 |