TGA Energietechnik

TGA Ausgabe 02-2016
Fitness-Center setzt auf BHKW

Defensive Auslegung – schnelle Amortisation

1 Bis zu 450 Personen besuchen täglich Beyer’s Aktiv-Park in Zirndorf, Landkreis Fürth. Entsprechend hoch ist der Energiebedarf. Die Energiekosten ließen sich allerdings durch eine Modernisierung der

1  Bis zu 450 Personen besuchen täglich Beyer’s Aktiv-Park in Zirndorf, Landkreis Fürth. Entsprechend hoch ist der Energiebedarf. Die Energiekosten ließen sich allerdings durch eine Modernisierung der Energiebereitstellung erheblich senken.

Durch den Einbau eines BHKW sowie den Wechsel von Heizöl zu Erdgas spart das Fitness-Center Beyer’s Aktiv-Park in Zirndorf jährlich zwischen 10 000 und 12 000 Euro an Energiekosten. Der Schlüssel für die kurze Amortisationzeit – inklusive der Modernisierung der Wärmeerzeuger und der Trinkwassererwärmung – war eine defensive BHKW-Auslegung. Durch die hervorragende Logistik der Heizungsfachfirma und von Wolf als Lieferant und Projektbearbeiter konnten die umfangreichen Montagearbeiten im laufenden Betrieb erfolgen.

Kompakt informieren

Nach der Prüfung zahlreicher Optionen zur Senkung der Energiekosten entschieden sich die Eigentümer eines großen Fitness-Centers für ein BHKW-Konzept.

Das Anlagenkonzept refinanziert sich inklusive einer Erneuerung der Heizkessel und der Trinkwassererwärmung in weniger als vier Jahren.

Das BHKW wurde dazu auf der Basis aufgezeichneter Monatsverbräuche defensiv für eine hohe Jahresbetriebsstundenzahl dimensioniert.

Durch die Unterstützung des BHKW-Herstellers in allen Projektphasen konnte auch die „KWK-Bürokratie“ reibungslos abgewickelt werden.

Hans und Theresia Beyer, Eigentümer und Betreiber des größten Fitness-Centers im Landkreis Fürth, sind zufrieden. Innerhalb von nur vier Monaten haben sie gemeinsam mit Gunter Porlein von der Porlein Haustechnik GmbH, Großhabersdorf, und dem Projektbearbeiter von Wolf Heiztechnik für ihren rund 3000 m2 umfassenden Aktiv-Park die Wärmeerzeugung sowie die Trinkwassererwärmung bei laufendem Betrieb auf den neuesten Stand der Technik gebracht.

Anstatt weiterhin jährlich rund 40 000 l Heizöl in Normaltemperatur-Heizkesseln zu verbrennen traf Hans Beyer die Grundsatzentscheidung, den Aktiv-Park an das städtische Erdgasnetz anzuschließen. Damit war der Weg frei für ein multivalentes Wärmeerzeugungskonzept, bestehend aus BHKW, Gas-Brennwertheizkessel und – sicher ist sicher – einem Ölheizkessel für die Spitzenlast sowie als Reserve für eventuelle Erweiterungen.

Zahlreiche Optionen geprüft

Etwa vier Jahre lang prüfte Beyer mit seinem Hausmeister Norbert Holzinger zahlreiche Optionen, um die hohen Energiekosten langfristig zu senken. „Wir haben uns ähnliche Objekte mit Hackschnitzel-Heizkesseln, Gebäude mit Erdwärmesonden und Wärmepumpe, solche mit Luft/Wasser-Wärmepumpen und natürlich auch Konzepte mit BHKW bzw. Mini-KWK-Anlagen angesehen.“

Mit Biomasse als Energieträger oder einer Wärmepumpe hätte Beyer nur die Wärmekosten in den Griff bekommen, nicht aber die Stromkosten: „Vor dem Hintergrund weiter steigender Stromkosten sowie dem ganzjährig konstant hohen Bedarf an Strom für Saunen, Lüftung, Pumpen und Beleuchtung erschien mir die Lösung aus BHKW, Gas-Brennwertheizkessel und modernem Öl-Heizkessel für mein Objekt als optimal, vor allem in Bezug auf die Investitionskosten.“

Beyer: „Erdgas hat mich auch deshalb überzeugt, weil es sauber ist, der Gasverbrauch monatlich abgerechnet wird und die Wartungskosten von Gas-Brennwertheizkesseln günstiger sind als die von Hackschnitzel-Heizkesseln oder von Wärmepumpen. Durch die vorhandenen Heizöltanks und den neuen Öl-Heizkessel für Spitzenlast beziehungsweise als Reserve steht meine Energieversorgung jetzt auf zwei Beinen. Das ist ein sehr beruhigendes Gefühl.“

Beyer berichtet, dass bei seiner Entscheidungsfindung pro Kraft-Wärme-Kopplung Gunter Porlein eine wichtige Rolle bei der fachlichen und wirtschaftlichen Einschätzung spielte. Porlein war es auch, der für seinen Kunden Beyer das für die Belange des Aktiv-Parks passende Aggregat aussuchte: „Ich entdeckte das BHKW-Modul von Wolf eher zufällig in Nürnberg auf der letzten IFH/Intherm, also im April 2014.“

„Nach meinen bisherigen Erfahrungen mit BHKW erschien mir das GTK-Aggregat von Wolf / Kuntschar+Schlüter wie maßgeschneidert für die Modernisierung der Wärmeerzeugung bei Beyer’s Aktiv-Park.“ Für Porlein war es wichtig, nicht nur ein zur Nutzungsstruktur des Gebäudes passendes BHKW-Aggregat, sondern auch die dazugehörende planerische Unterstützung bei der Auslegung und Einbindung des BHKW in das modernisierte Anlagenkonzept zu bekommen. Bereits im Juni 2014 legte Wolf-Projektbearbeiter Christoph Süßenguth ein Angebot für ein multifunktionales Wärmekonzept vor:

Ersatz der beiden bestehenden Ölheizkessel (2 × 170 – 200 kW Nennheizleistung) durch einen Gas-Brennwertheizkessel Wolf MGK mit 130 kW und einen Öl-NT-Heizkessel Wolf MKS mit 140 kW Nennheizleistung

Ein BHKW, Typ GTK 18, von Wolf / Kuntschar+Schlüter mit 18,3 kW elektrischer und 35,0 kW thermischer Leistung

Ersatz der bestehenden, auf Vorratsspeicherung basierenden Trinkwassererwärmer (2 × 1000 l) durch zwei Heizwasser-Pufferspeicher mit je 1000 l zur Verlängerung der BHKW-Laufzeit

Einbau einer Frischwasser-Ladestation (Heizungspufferspeicher mit integriertem Wellrohr-Wärmeübertrager und Booster in Form einer koaxial um das Wellrohr angeordneten Kunststoffleitung zur Verstärkung des Wärmeübergangs mittels Umwälz-pumpe bei hoher Zapfleistung)

Einbindung eines Solarspeichers (1000 l) mit Ladesystem nach dem Thermosyphon-Prinzip (Glocke) und Steigrohren zur geschichteten Einspeisung von Solarwärme. Nutzung des solaren Heizwasserspeichers (1000 l) als Vorerwärmer. Die bestehende Solarthermie-Anlage (ca. 28 m2 Vakuumkollektorfläche) liefert maximal 30 kW

Regelstrategie nach wirtschaftlichen Prämissen mit Priorisierung von Solarthermie und BHKW.

Defensive BHKW-Auslegung

Basis für die Neudimensionierung der Wärmeerzeugungsanlage war der durchschnittliche Jahresverbrauch an Heizöl von etwa 40 000 l sowie der Jahresstrombedarf von rund 200 000 kWh sowie saisonale Höchstlasten zwischen 50 und 350 kWel. Aufgrund der vorhandenen monatlichen Aufzeichnungen des Strom- und Warmwasserverbrauchs des Betreibers war es möglich, die Lastkurven für Strom und Wärme realitätsnah zu simulieren, um daraus die optimale Größe des BHKW, bezogen auf mindestens 6000 Jahresbetriebsstunden, abzuleiten.

Der Projektleiter von Wolf, Heizungsbauer Gunter Porlein und Hans Beyer entschieden sich bewusst für das kleinere BHKW-Aggregat, zum einen aus Platzgründen, zum anderen, um höhere Jahresbetriebsstunden zu erreichen und damit die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Durch die defensive Dimensionierung wird auch die inzwischen kaum mehr wirtschaftliche Netzeinspeisung während der lastarmen Zeit minimiert.

Die entscheidende Größe für die BHKW-Dimensionierung war der ganzjährig hohe Warmwasserbedarf von 5 bis 6 m3/d sowie der Wärmebedarf für die Fußbodenheizung im Sommer, die auch außerhalb der Heizperiode zur Trocknung der Nassräume in Betrieb ist. Von Vorteil ist, dass alle Wärmeerzeuger inklusive BHKW einheitlich mit Wolf-Reglern bestückt sind und somit die Folgeschaltung einfach zu realisieren war. Ein weiterer Vorteil ist der hohe Modulationsgrad des Gas-Brennwertheizkessels. Dadurch muss nur so viel zugeheizt werden, wie zusätzlich zu der vom BHKW erzeugten und in den Pufferspeichern zwischengelagerten Wärme benötigt wird.

Nach den ersten Erfahrungen – der neue Gasheizkessel und der neue Ölheizkessel gingen Ende November 2014 in Betrieb, das BHKW Mitte Dezember 2014 – amortisiert sich das Anlagenkonzept inklusive Heizkessel- und Speichererneuerung durch die lange BHKW-Laufzeit innerhalb von weniger als vier Jahren und damit noch früher als berechnet.

Reibungslose Förderung nach BAFA

Dank des spezifischen Know-hows von Wolf hinsichtlich Förderung nach BAFA, Anmeldung des BHKW beim Energieversorger sowie Antrag auf Energiesteuerrückerstattung beim Zoll verlief der bürokratische Teil des Projekts reibungslos. Bauherr Beyer merkt an, dass der 12-seitige Antrag auf Energiesteuerrückerstattung wohl die meisten Antragsteller überfordern würde. Porlein hebt hervor, wie wichtig für das Heizungshandwerk eine Unterstützung des Herstellers in Fragen der Beantragung von Fördergeldern, der Rückerstattung von Energiesteuern, der Antragstellung beim Energieversorger und letztendlich auch bei der Projektausarbeitung ist.

Fazit

Für Betreiber mit einem hohen sommerlichen Wärmebedarf, wie große Fitness-Center mit Saunalandschaft, lohnt sich in den meisten Fällen der Einbau eines BHKW. Wichtig ist, die historischen Energieverbräuche in die Bedarfssimulation von Wärme und Strom mit einzubeziehen. Grundsätzlich gilt, das BHKW eher eine Nummer kleiner auszulegen, da dann die Wirtschaftlichkeit schneller erreicht wird. Dabei spielt auch die Dimensionierung der Heizwasser-Pufferspeicher sowie die Einbindung der Trinkwassererwärmung in das hydraulische Konzept eine wichtige Rolle. Von Vorteil ist eine Gesamtlösung „Wärmeerzeugung“ von einem Hersteller, da dann auch komplexere Regelstrategien, zum Beispiel wirtschaftlich orientierte Folgeschaltungen von BHKW, Solarthermie-Anlage, Gas- und Ölheizkessel, vergleichsweise einfach umgesetzt werden können.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Defensive Auslegung – schnelle Amortisation
  2. Teil: Beyer’s Aktiv Park
  3. Teil: Christoph Süßenguth
  4. Teil: Johann Völtl
  • 2  Durch die Neuordnung der Wärmeerzeugung (Erdgas anstatt Heizöl) und den Einbau eines BHKW spart der Betreiber des Fitness-Centers jährlich rund 8000 Euro an Heizkosten und etwa 40 % der bisherigen Stromkosten ein.

  • 3  Die Heizwasser-seitigen Pufferspeicher spielen eine wichtige Rolle zur Entkoppelung von Wärmeerzeugung und Wärmeabnahme. Sie sind ein wichtiges Instrument zur Verlängerung der BHKW-Laufzeit und zur Bereitstellung hoher Heizleistungen für die Frischwasserstation.

  • 4  Die Wärme aus der bauseits vorhandenen Solarthermie-Anlage wird nun zur Vorwärmung des Warmwassers genutzt. Die Nacherwärmung erfolgt über einen in Serie geschalteten Hygienespeicher mit Edelstahl-Wellrohr-Wärmeübertrager nach dem Durchlaufprinzip.

  • 5  Der hohe Modulationsgrad des Gas-Brennwertheizkessels unterstützt das Speichermanagement, verlängert die BHKW-Laufzeit und sichert eine hohe Warmwasserleistung. Der Öl-Heizkessel geht nur bei absoluten Lastspitzen oder im Notfall in Betrieb.

  • 6  Hans Beyer: „Wir haben vier Jahre zahlreiche Optionen geprüft, um die hohen Energiekosten langfristig zu senken.“

  • 7  Gunter Porlein führt die seit über 80 Jahren bestehende Porlein Haustechnik GmbH, Großhabersdorf, in der dritten Generation mit aktuell zehn Mitarbeitern. Wichtig sei es, die drei Gewerke Sanitär, Heizung, Klima/Lüftung aus einer Hand anzubieten, das komme dem Wunsch vieler Architekten und Bauherren entgegen.

Wolf Heiztechnik

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