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Kraft-Wärme-Kopplung
Gunter Schaumann
Verlag Springer-Verlag, 2009
ISBN 9783642014253 , 456 Seiten
4. Auflage
Format PDF, OL
Kopierschutz Wasserzeichen
Geräte
Vorwort zur vierten Auflage
5
Vorwort zur ersten Auflage
6
Inhalt
7
Autoren
12
1 Einführung
13
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 Vorbereitungvon 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 Darstellung und Analyse der vorhandenen Energie-versorgungsanlagen (entfällt bei Neuanlagen)
35
3.6 Berechnung der ökonomischen Eckdaten und Variantengegenüberstellung
37
3.7 Ökologische Systemanalyse und Varianten-gegenüberstellung
38
3.8 Zusammenfassende Bewertung und System-empfehlung
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 Hilfs-einrichtungen 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 Variantengegenüber-stellung
48
4.10 Optimierung der Auslegungsdaten
49
5 Technische Grundlagen
51
5.1 KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotoren
65
5.1.1 Aufbau und Integration in die Wärmeversorgung
67
5.1.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang
70
5.1.3 Motorbauarten/Aggregatetechnik
77
5.1.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen
80
5.1.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung
89
5.1.6 Konzeption von Klein-BHKW-Anlagen
101
5.2 KWK-Anlagen mit Gasturbinen
103
5.2.1 Gesamt-Anlagenprozess
105
5.2.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlage
112
5.2.3 Gasturbinenbauarten
122
5.2.4 Emissionen/Emissionsminderungsmaßnahmen
126
5.2.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung
127
5.3 KWK-Anlagen mit Dampfturbinen
140
5.3.1 Gesamtanlagenprozess
142
5.3.2 Aufstellungsverhältnisse/Gesamtanlagenumfang
148
5.3.3 Bauarten und technische Rahmenbedingungen für dieKonzeptionierung von Heizkraftwerken mit Dampfturbinen
163
5.3.4 Emissionen/Verbrennungsrückstände
167
5.3.5 Basisdaten der Wirtschaftlichkeitsberechnung
174
5.4 Sonstige KWK-Anlagen
205
5.4.1 Direktantrieb von Arbeitsmaschinen durch Verbrennungskraftmaschinenoder Dampfturbinen
205
5.4.2 KWK-Anlagen auf Basis von Dampfmotoren
206
5.4.3 Verbrennungsmotorwärmepumpen
207
5.4.4 Absorptionskälteanlagen
211
5.4.5 Adsorptionskälteanlagen
216
5.4.6 ORC-Anlagen und ihre Anwendung in der Geothermie
218
5.4.7 ORC-Anlagen zur Nutzung von Abwärme
223
5.4.8 Stirling-Motoren
224
5.4.9 Brennstoffzellen-Heizkraftwerke
227
5.4.10 KWK-Anlagen in virtuellen Kraftwerken
230
5.5 Biomasse- und Bioreststoff-Vergasungsanlagen
233
5.5.1 Vergasungsanlagen für holzartige Biomasse
234
5.5.2 Biogasanlagen
244
5.5.3 Verölungsanlagen
250
6 Investitionsrechnungen – BetriebswirtschaftlicheGrundlagen
252
6.1 Allgemeines
253
6.2 Statische Verfahren
256
6.2.1 Kostenvergleichsrechnung
256
6.2.2 Gewinnvergleichsrechnung
259
6.2.3 Rentabilitätsvergleichsrechnung
260
6.2.4 Amortisationsrechnung
262
6.2.5 MAPI-Methode
265
6.2.6 Anmerkungen zu den statischen Verfahren der Investitionsrechnung
267
6.3 Dynamische Verfahren
268
6.3.1 Kapitalwertmethode
272
6.3.2 Interne Zinsfuß-Methode
274
6.3.3 Annuitätenmethode
276
6.3.4 Anmerkungen zu den dynamischen Verfahren der Investitionsrechnung
278
6.4 Beispiel für die Anwendung der Investitionsrechnung in der Praxis
281
7 Wirtschaftlichkeitsberechnung undRahmenbedingungen
293
7.1 Kostenansätze und Rahmenbedingungen
295
Investitionsförderung von Mini-KWK-Anlagen (Quelle: www.bafa.de)
305
7.2 Berechnung der Leistungs- und Arbeitswerte
306
7.3 Zusammenstellung der Investitionen und der Kapital-kosten
317
7.4 Zusammenstellung der betriebsgebundenen Kosten
320
7.5 Jahreskostenberechnung und Variantengegenüber-stellung
322
7.6 Sensitivitätsanalyse
326
8 Ökologische Systemanalyse
327
8.1 Schadstoffbilanz
327
8.2 Ökologische Bewertung der Systeme
334
8.2.1 Emissionsbewertung
334
8.2.2 Immissionsbewertung
339
8.3 Die Kraft-Wärme-Kopplung im Emissionshandel
340
8.3.1 Das Prinzip des Emissionshandels
341
8.3.2 Beispiel für den Emissionshandel (Abb. 8.3-1):
341
8.3.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen des Emissionshandels
342
8.3.4 Die Bedeutung der KWK für die CO2–Emissionen des deutschen Kraftwerksparks
344
8.3.5 Klimaschutz als übergeordnetes Ziel; gesetzliche Fest-legungen
344
9 Beispiele ausgeführter KWK-Anlagen
346
9.1 Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft-Kopplung
346
9.1.1Anlagenbeschreibung Kraft-Wärme-Kälte-Druckluft- Kopplung
347
9.1.2 Betriebspunkte der Anlage
349
9.2 Standardisierte BHKW-Wirtschaftlichkeitsberechnung
366
9.3 Biomasse-Heizkraftwerk, Realisierungsergebnisse
369
9.4 Nachrüstung einer Gasturbinenanlage in einem bestehenden Dampfturbinen-Heizkraftwerk
373
9.4.1 Aufgabenstellung
373
9.4.2 Ergebnis der Bestandsaufnahme
373
9.4.3Auswahl und Dimensionierung technisch sinnvoller Varianten
374
9.4.4Ökonomische und ökologische Gegenüberstellung der ausgewählten Varianten
375
9.5 Wärmeauskopplung aus großen GuD-Anlagen
392
9.6 Energieversorgung mit einer Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungsanlage
397
9.7 Strom- und Wärmeerzeugung mit holzartiger Biomasse gemäß EEG
406
Jahresüberschuss der Varianten 1, 2 und 3 bei Variation der Brennstoffkosten
410
Zu erwartender Jahresüberschuss bei Variation der Betriebsstunden
411
9.7.1Variante 1: Biomasse-Heizkraftwerk mit Dampfturbine
415
9.7.2Variante 2: Biomasse-Heizkraftwerk mit ORC-Turbine
424
9.7.3Variante 3: Holzvergasungsanlage mit BHKW
429
Literatur
438
Stichwortverzeichnis
445
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
451
Service
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