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Anna-Elisabeth Wollstein-Lehmkuhl. Wärmeversorgungssysteme mit saisonalen Wärmespeichern
Inhalt
Geleitwort
Vorwort der Verfasserin
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung. 1.1 Problemstellung und Relevanz der Arbeit
1.2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen. 2.1 Politische Rahmenbedingungen der Energiewende
2.1.1 Internationale politische Instrumente
2.1.2 Nationale politische Instrumente
2.2 Wärmeversorgung in Deutschland
2.2.1 Grundlagen
2.2.2 Struktur der Wärmeabnehmer
2.2.3 Energieträger im Wärmesektor
2.2.4 Akteure und Betreiberkonzepte am Wärmemarkt
2.2.4.1 Lieferung Energieträger
2.2.4.2 Fernwärmeversorgung
2.2.4.3 Wärmecontracting
2.2.5 Zusammenfassung zur Wärmeversorgung in Deutschland
2.3 Wärmespeicher
2.3.1 Grundlagen der Wärmespeicherung
2.3.2 Systeme zur sensiblen Wärmespeicherung
2.3.2.1 Behälterwärmespeicher
2.3.2.2 Erdbeckenwärmespeicher
2.3.2.3 Erdsondenwärmespeicher
2.3.2.4 Aquiferwärmespeicher
2.3.3 Anwendungsbeispiele von Behälterwärmespeichern
2.3.3.1 Erste Generation: Wärmespeicher Friedrichshafen
2.3.3.2 Zweite Generation: Wärmespeicher Hannover
2.3.3.3 Dritte Generation: Wärmespeicher München
2.3.4 Zusammenfassung der Grundlagen der Wärmespeicher
2.4 Lebenszyklusphasen von Bauprojekten
3 Untersuchungsmodell zum saisonalen Wärmespeicher. 3.1 Grundlagen von Entscheidungsmodellen und Zielstellungen
3.2 Systemaufbau
3.3 Berechnung und Dimensionierung der Gebäude
3.4 Berechnung und Dimensionierung der Solarthermie und des saisonalen Wärmespeichers
3.4.1 Dimensionierung der Kollektorfläche und des Speichervolumens
3.4.2 Dimensionierung der Speichergeometrie
3.4.3 Baukonstruktiver Aufbau des Wärmespeichers
3.5 Stakeholder und Betreibermodell
3.5.1 Wärmecontractor
3.5.2 Gebäudeeigentümer
3.5.3 Mieter
3.6 Zusammenfassung und Ziel des Untersuchungsmodells
4 Wirtschaftlichkeit von saisonalen Wärmespeichern. 4.1 Zielstellung
4.2 Methodische Grundlagen und Ansätze der Untersuchung. 4.2.1 Ermittlung der Investitionskosten
4.2.1.1 Kostengruppe 100 Grundstück
4.2.1.2 Kostengruppe 200 Vorbereitende Maßnahmen
4.2.1.3 Kostengruppe 300 Bauwerk – Baukonstruktion
4.2.1.4 Kostengruppe 400 Bauwerk – Technische Anlagen
4.2.1.5 Kostengruppe 500 Außenanlagen
4.2.1.6 Kostengruppe 600 Ausstattung und Kunstwerke
4.2.1.7 Kostengruppe 700 Baunebenkosten
4.2.1.8 Kostengruppe 800 Finanzierung
4.2.2 Kosten während der Nutzungsdauer
4.2.2.1 Instandhaltungskosten Gebäude
4.2.2.2 Betriebskosten Grundstück und Gebäude
4.2.2.3 Nutzungs- und Betriebskosten des Wärmespeichers
4.2.2.4 Nutzungs- und Betriebskosten des Gasbrennwertkessels
4.2.2.5 Nutzungs- und Betriebskosten der Wärmenetze
4.2.3 Weitere Rahmenbedingungen
4.2.3.1 Preissteigerungen
4.2.3.2 Kaltmiete
4.2.3.3 Mietnebenkosten
4.2.3.4 Finanzwirtschaftliche Annahmen
4.2.3.5 Abschreibungen
4.2.3.6 Steuern
4.2.3.7 Kosten der Projektgesellschaft
4.2.3.8 Restwertberechnung des Gebäudes
4.2.4 Investitionsrechnung. 4.2.4.1 Grundlagen der Investitionsrechnung
4.2.4.2 Grundlagen vollständiger Finanzpläne
4.2.4.3 Allgemeiner Aufbau des vollständigen Finanzplans
4.2.4.4 Aufbau des vollständigen Finanzplans des Wärmecontractors
4.2.4.5 Aufbau des vollständigen Finanzplans des Gebäudeeigentümers
4.2.4.6 Mietkostenuntersuchung
4.2.5 Untersuchung der Unsicherheiten. 4.2.5.1 Grundlagen der Untersuchung der Unsicherheiten
4.2.5.2 Sensitivitätsanalyse des Berechnungsmodells
Sensitivität Wärmecontractor
Sensitivität Gebäudeeigentümer
4.2.6 Förderungsmaßnahmen
4.3 Ergebnisse. 4.3.1 Investitionskosten
4.3.1.1 Investitionskosten der Gebäudesanierung
4.3.1.2 Investitionskosten der Solarthermieanlage
4.3.1.3 Investitionskosten des saisonalen Wärmespeichers
4.3.1.4 Investitionskosten des zweiten Wärmeerzeugers
4.3.1.5 Investitionskosten des Wärmenetzes
Versorgungsnetz
Solares Wärmenetz
4.3.1.6 Investitionskosten der Heizzentrale
4.3.2 Investitionsrechnung
4.3.2.1 Investitionsrechnung des Wärmecontractors
Originäre Zahlungen
Realisierungskosten
Nutzungs- und Betriebskosten
Kosten der Projektgesellschaft
Kosten für die Speicherbeladung
Auszahlungen
Erlöse durch Verkauf von Wärme
Erlös durch Jahresgrundpreis Wärmecontracting
Einzahlungen
Zahlungsfolge der Investition
Derivate Zahlungen
Fremdkapital (langfristiger Kredit)
Eigenkapitaleinsatz
Habenzinsen/Verzugszinsen und Liquiditätsüberschüsse
Steuerzahlungen
Zusatzinformationen
Übersicht der Ergebnisse der Investitionsrechnung für den Wärmecontractor
4.3.2.2 Investitionsrechnung des Gebäudeeigentümers
Originäre Zahlungen. Kaufpreis Objekt
Realisierungskosten
Jahresgebühr Wärmecontracting
Energiekosten Wärme
Nutzungs-, Betriebs- und Instandhaltungskosten (Wärmeerzeuger, Versorgungsnetz, Grundstück einschließlich Gebäude)
Auszahlungen
Erlöse aus der Kaltmiete
Umlage Jahresgebühr Wärmecontracting
Umlage Energiekosten Wärme (Erlöse durch Verkauf von Wärme)
Umlage der Nutzungs- und Betriebskosten
Umlage der Betriebskosten des Grundstücks
Erlöse auf Basis des Ertragswertverfahrens
Einzahlungen
Derivate Zahlungen. Anteil Fremdkapital
Eigenkapitaleinsatz
Habenzinsen/Verzugszinsen und Liquiditätsüberschüsse
Zusatzinformationen
Berechnung der Eigenkapitalrentabilität
Übersicht der Ergebnisse der Investitionsrechnung für den Gebäudeeigentümer
4.3.2.3 Einfluss auf die Mietkosten
4.3.3 Sensitivitätsanalyse
4.3.3.1 Sensitivitätsanalyse aus Sicht des Wärmecontractors
4.3.3.2 Sensitivitätsanalyse aus Sicht des Gebäudeeigentümers
4.3.4 Förderungsmaßnahmen
4.4 Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung
5 Soziale Akzeptanz saisonaler Wärmespeicher. 5.1 Zielstellung
5.2 Theorien und Erklärungsmodelle
5.2.1 Diffusionstheorie
5.2.2 Markteintrittsbarrieren und -treiber
5.2.3 Circle of Blame
5.3 Methodik
5.3.1 Untersuchungsablauf
5.3.2 Stichprobe
5.3.3 Durchführung der Untersuchung
5.3.4 Kategorien des Interviewleitfadens
5.3.5 Auswertung der Untersuchung
5.4 Ergebnisse
5.4.1 Kategorie 1: Sanierungsmaßnahmen Gebäude
5.4.2 Kategorie 2: Dezentrale und nachhaltige Wärmeversorgung
5.4.3 Kategorie 3: Nutzerzufriedenheit
5.4.4 Kategorie 4: Entwicklung der Energieeffizienz und Marketing
5.5 Zusammenfassung der Akzeptanzuntersuchung
6 Ausblick auf die ökologische Bewertung saisonaler Wärmespeicher. 6.1 Zielstellung
6.2 Methodik
6.2.1 Grundlagen der Ökobilanz
6.2.2 Wirkungskategorien und Wirkungsindikatoren
6.2.2.1 Treibhauspotenzial (GWP)
6.2.2.2 Primärenergie
6.2.2.3 Ozonbildungspotenzial (POCP)
6.2.2.4 Ozonschichtabbaupotenzial (ODP)
6.2.2.5 Versauerungspotenzial
6.2.2.6 Überdüngungspotenzial
6.2.2.7 Naturraumbeanspruchungspotenzial
6.2.2.8 Frischwasserverbrauch
6.2.2.9 Verbrauch abiotischer und biotischer Ressourcen
6.3 Ergebnisse
6.4 Zusammenfassung der ökologischen Bewertung
7 Schlussbetrachtung. 7.1 Zusammenfassung
7.2 Limitation der Arbeit
7.3 Ausblick
8 Literaturverzeichnis. Monografien und Aufsätze in Fachzeitschriften
Internetquellen
Normen und Regelwerke
Anlage 1 – Interviewleitfaden
Glossar
Fußnoten. 1.1 Problemstellung und Relevanz der Arbeit
1.2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit
2.1 Politische Rahmenbedingungen der Energiewende
2.1.1 Internationale politische Instrumente
2.1.2 Nationale politische Instrumente
2.2.1 Grundlagen
2.2.2 Struktur der Wärmeabnehmer
2.2.3 Energieträger im Wärmesektor
2.2.4 Akteure und Betreiberkonzepte am Wärmemarkt
2.2.4.1 Lieferung Energieträger
2.2.4.2 Fernwärmeversorgung
2.2.4.3 Wärmecontracting
2.2.5 Zusammenfassung zur Wärmeversorgung in Deutschland
2.3 Wärmespeicher
2.3.1 Grundlagen der Wärmespeicherung
2.3.2 Systeme zur sensiblen Wärmespeicherung
2.3.2.1 Behälterwärmespeicher
2.3.2.2 Erdbeckenwärmespeicher
2.3.2.3 Erdsondenwärmespeicher
2.3.2.4 Aquiferwärmespeicher
2.3.3 Anwendungsbeispiele von Behälterwärmespeichern
2.3.3.1 Erste Generation: Wärmespeicher Friedrichshafen
2.3.3.2 Zweite Generation: Wärmespeicher Hannover
2.3.3.3 Dritte Generation: Wärmespeicher München
2.3.4 Zusammenfassung der Grundlagen der Wärmespeicher
2.4 Lebenszyklusphasen von Bauprojekten
3.1 Grundlagen von Entscheidungsmodellen und Zielstellungen
3.2 Systemaufbau
3.3 Berechnung und Dimensionierung der Gebäude
3.4 Berechnung und Dimensionierung der Solarthermie und des saisonalen Wärmespeichers
3.4.1 Dimensionierung der Kollektorfläche und des Speichervolumens
3.4.2 Dimensionierung der Speichergeometrie
3.4.3 Baukonstruktiver Aufbau des Wärmespeichers
3.5 Stakeholder und Betreibermodell
3.5.1 Wärmecontractor
3.5.2 Gebäudeeigentümer
3.6 Zusammenfassung und Ziel des Untersuchungsmodells
4.1 Zielstellung
4.2.1 Ermittlung der Investitionskosten
4.2.1.1 Kostengruppe 100 Grundstück
4.2.1.2 Kostengruppe 200 Vorbereitende Maßnahmen
4.2.1.3 Kostengruppe 300 Bauwerk – Baukonstruktion
4.2.1.4 Kostengruppe 400 Bauwerk – Technische Anlagen
4.2.1.5 Kostengruppe 500 Außenanlagen
4.2.1.6 Kostengruppe 600 Ausstattung und Kunstwerke
4.2.1.7 Kostengruppe 700 Baunebenkosten
4.2.1.8 Kostengruppe 800 Finanzierung
4.2.2 Kosten während der Nutzungsdauer
4.2.2.1 Instandhaltungskosten Gebäude
4.2.2.2 Betriebskosten Grundstück und Gebäude
4.2.2.3 Nutzungs- und Betriebskosten des Wärmespeichers
4.2.2.5 Nutzungs- und Betriebskosten der Wärmenetze
4.2.3.1 Preissteigerungen
4.2.3.2 Kaltmiete
4.2.3.3 Mietnebenkosten
4.2.3.4 Finanzwirtschaftliche Annahmen
4.2.3.5 Abschreibungen
4.2.3.7 Kosten der Projektgesellschaft
4.2.3.8 Restwertberechnung des Gebäudes
4.2.4.1 Grundlagen der Investitionsrechnung
4.2.4.2 Grundlagen vollständiger Finanzpläne
4.2.4.3 Allgemeiner Aufbau des vollständigen Finanzplans
4.2.4.4 Aufbau des vollständigen Finanzplans des Wärmecontractors
4.2.4.5 Aufbau des vollständigen Finanzplans des Gebäudeeigentümers
4.2.5.1 Grundlagen der Untersuchung der Unsicherheiten
Sensitivität Wärmecontractor
Sensitivität Gebäudeeigentümer
4.3.1 Investitionskosten
4.3.1.1 Investitionskosten der Gebäudesanierung
4.3.1.2 Investitionskosten der Solarthermieanlage
4.3.1.3 Investitionskosten des saisonalen Wärmespeichers
4.3.1.4 Investitionskosten des zweiten Wärmeerzeugers
4.3.1.5 Investitionskosten des Wärmenetzes
4.3.1.6 Investitionskosten der Heizzentrale
4.3.2 Investitionsrechnung
Nutzungs- und Betriebskosten
Kosten der Projektgesellschaft
Kosten für die Speicherbeladung
Erlöse durch Verkauf von Wärme
Erlös durch Jahresgrundpreis Wärmecontracting
Fremdkapital (langfristiger Kredit)
Steuerzahlungen
Zusatzinformationen
Übersicht der Ergebnisse der Investitionsrechnung für den Wärmecontractor
Kaufpreis Objekt
Realisierungskosten
Jahresgebühr Wärmecontracting
Energiekosten Wärme
Nutzungs-, Betriebs- und Instandhaltungskosten (Wärmeerzeuger, Versorgungsnetz, Grundstück einschließlich Gebäude)
Erlöse aus der Kaltmiete
Umlage Jahresgebühr Wärmecontracting
Umlage Energiekosten Wärme (Erlöse durch Verkauf von Wärme)
Umlage der Betriebskosten des Grundstücks
Erlöse auf Basis des Ertragswertverfahrens
Anteil Fremdkapital
Übersicht der Ergebnisse der Investitionsrechnung für den Gebäudeeigentümer
4.3.2.3 Einfluss auf die Mietkosten
4.3.3.1 Sensitivitätsanalyse aus Sicht des Wärmecontractors
4.3.4 Förderungsmaßnahmen
5.1 Zielstellung
5.2.1 Diffusionstheorie
5.2.2 Markteintrittsbarrieren und -treiber
5.2.2 Markteintrittsbarrieren und -treiber
5.2.3 Circle of Blame
5.3 Methodik
5.3.1 Untersuchungsablauf
5.3.2 Stichprobe
5.3.3 Durchführung der Untersuchung
5.3.4 Kategorien des Interviewleitfadens
5.3.5 Auswertung der Untersuchung
5.4.1 Kategorie 1: Sanierungsmaßnahmen Gebäude
5.4.2 Kategorie 2: Dezentrale und nachhaltige Wärmeversorgung
5.4.3 Kategorie 3: Nutzerzufriedenheit
5.4.4 Kategorie 4: Entwicklung der Energieeffizienz und Marketing
5.5 Zusammenfassung der Akzeptanzuntersuchung
6.1 Zielstellung
6.2.1 Grundlagen der Ökobilanz
6.2.2 Wirkungskategorien und Wirkungsindikatoren
6.2.2.1 Treibhauspotenzial (GWP)
6.2.2.2 Primärenergie
6.2.2.3 Ozonbildungspotenzial (POCP)
6.2.2.4 Ozonschichtabbaupotenzial (ODP)
6.2.2.5 Versauerungspotenzial
6.2.2.6 Überdüngungspotenzial
6.2.2.7 Naturraumbeanspruchungspotenzial
6.2.2.8 Frischwasserverbrauch
6.2.2.9 Verbrauch abiotischer und biotischer Ressourcen
6.3 Ergebnisse
6.4 Zusammenfassung der ökologischen Bewertung
