Erdgas-Blockheizkraftwerk

Das Förderende von Erdgas-Blockheizkraftwerken (BHKW) in Deutschland rückt näher. Angesichts steigender Erdgaspreise, Ausbaupläne für erneuerbare Energien und politischer Rahmenbedingungen stehen Anlagenbetreiber vor der Herausforderung, den wirtschaftlichen Weiterbetrieb zu prüfen.

Frau vor einem Computerbildschirm die das Prognosetool zur KWK-Betriebsoptimierung der Erdgas Südwest GmbH nutzt

Welche Faktoren beeinflussen die Wirtschaftlichkeit von BHKWs?

Bevor Strategien für einen wirtschaftlichen Weiterbetrieb aufgezeigt werden, ist es notwendig zu verstehen, welche Faktoren die Rentabilität der Anlage beeinflussen. Dazu werden die jährlichen Kosten und Erlöse eines volleinspeisenden Erdgas-BHKWs ausgewertet.

Der Erdgasbezug stellt mit über 50 % den größten Einflussfaktor aus. Die Entwicklung der letzten Monate und die stark gestiegenen Erdgaspreise machen das zu einem kritischen Faktor für den Betrieb. Der zweite wichtige Faktor sind die Erlöse aus dem Verkauf des eingespeisten Stroms. Wartungs- und Instand­haltungs­kosten spielen eine untergeordnete Rolle.

Für Blockheizkraftwerke, die nur einen Teil ihres erzeugten Stroms in das öffentliche Stromnetz einspeisen, ergibt sich ein etwas anderes Bild. Hier ist die Höhe des Eigenverbrauchsanteils und somit der Strombezug ein weiterer wesentlicher Einflussfaktor. Dieser reiht sich vor den Wartungs- und Instandhaltungskosten ein.

Wie kann ein wirtschaftlicher (Weiter-) Betrieb erreicht werden?

Die Erdgasbezugskosten und die Erlöse aus dem Stromverkauf sind die zwei größten Einfluss­faktoren und damit die wichtigsten Ansatzpunkte für Wirtschaftlichkeits­strategien.

Erdgasbezugskosten optimieren

BHKW-Anlagenbetreiber, die ihren Erdgasbezug bis Ende dieses Jahres oder darüber hinaus abgesichert haben, gehören zu den wenigen Glücklichen, die von der Preisexplosion bisher verschont geblieben sind.

Für alle, die jedoch neue Bezugsverträge abschließen müssen, gilt wie immer die Abwägung zwischen Planungssicherheit und Marktnähe. Planungssicherheit kann durch (langfristige) Erdgasbezugsverträge mit einem Festpreismodell gewährleistet werden, bei dem der Anlagenbetreiber die Kosten für den Erdgasbezug kennt. Bei den derzeit schwankenden und sehr stark gestiegenen Erdgaspreisen besteht jedoch das Risiko einen sehr hohen Preis abzusichern und bei wieder fallenden Preisen gebunden zu sein.

Alternativ kann dieses Risiko mit einem Gas-Spotbezugsvertrag reduziert werden. Spotbezugs­verträge bieten die Möglichkeit von aktuellen Marktentwicklungen  - im besten Fall von sinkenden Preisen - zu profitieren.

Einen Mittelweg stellen Tranchenverträge dar. Diese verteilen das Risiko der Preisentwicklung auf verschiedene Einkaufszeitpunkte.

Erhöhen Sie Ihre Stromerlöse

Anlagen, die nach dem 30.06.2016 in Betrieb genommenen werden, müssen bereits ab einer elektrischen Nennleistung von 100 kWel den Strom über einen Direktvermarkter in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Für ältere Bestandsanlagen liegt die Grenze bei 250 kWel. Der Direktvermarkter verkauft den vom Anlagenbetreiber eingespeisten Strom an der Börse. Hierfür stehen grundsätzlich zwei verschiedene Vergütungsmodelle zur Auswahl. BHKWs, die noch in der Förderung sind, erhalten zusätzlich den KWK-Zuschlag von ihrem Netzbetreiber.

Vergütung nach Monatsmarktwert

Der Anlagenbetreiber erhält, unabhängig vom Einspeiseprofil des BHKWs, die eingespeiste Strommenge mit dem Monatsmarktwert vergütet. Der Monatsmarktwert ist der Monatsmittelwert des Spotmarktpreises und wird monatlich auf der Informationsplattform der deutschen Übertragungsnetzbetreiber veröffentlicht.

Vergütung nach Spot Day-Ahead

Im Gegensatz zum vorgenannten Vergütungsmodell spielt hier das Einspeiseprofil des BHKWs eine Rolle. Die stündlich eingespeiste Energiemenge wird dabei mit dem stündlichen Spotmarktpreis multipliziert. Die Wahl dieses Vergütungsmodells eröffnet die Möglichkeit, von der zunehmenden Volatilität am Strommarkt zu profitieren und die Erlöse zu erhöhen.

Eine wärmegeführte Fahrweise der in der Regel als Dauerbetrieb ausgelegten Anlage lässt dies jedoch nicht zu. Stattdessen muss das BHKW flexibel, d.h. am Spotmarkt orientiert betrieben werden. Dabei wird die Wärme- und Stromerzeugung in Zeiten hoher Spotmarkt­preise für Strom verschoben. Dies kann man entweder mühsam von Hand geschehen oder mit Hilfe einer vollautomatischen Lösung: der Flexibilitätsvermarktung der Erdgas Südwest.

Exkurs: Vom Dauerläufer zum flexiblen Betrieb

Vor der Energiewende wurden Blockheizkraftwerke für den Grundlastbetrieb (hohe Vollbenutzungsstunden) auf Basis des zu deckenden Wärmebedarfs ausgelegt, um einen möglichst gleichmäßigen Betrieb über das gesamte Jahr hinweg zu gewährleisten. Die Anlagen wurden überwiegend mit fossilen Energieträgern (z.B.: Erdgas, Heizöl) betrieben und der Strom entweder in das öffentliche Netz eingespeist oder zur Eigenstromnutzung verwendet. Die Wärme versorgte an ein Nah- oder Fernwärmenetz angeschlossene Haushalte, öffentliche Gebäude oder Gewerbebetriebe, wurde in Industriebetrieben zur Bereitstellung von Prozesswärme genutzt oder versorgte direkt größere Gebäude (z.B.: Krankenhäuser).

Die Auslegung eines Dauerläufers wird anhand des folgenden Beispiels gezeigt. Hier liegt ein jährlicher Wärmebedarf von 4.500.000 kWh vor. Der Wärmebedarf kann durch zwei BHKWs gedeckt werden: BHKW 1 hat eine elektrische Leistung von 200 kW und eine Laufzeit von ca. 7.500 Stunden pro Jahr, BHKW 2 hat ebenfalls eine elektrische Leistung von 200 kW aber eine geringere Laufzeit von ca. 5.000 Stunden. Der verbleibende Wärmebedarf wird durch Spitzenlastkessel gedeckt. Der erzeugte Strom wird ohne Berücksichtigung des Strombedarfs in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Durch die Energiewende und den steigenden Anteil der Stromeinspeisung aus fluktuierenden erneuerbaren Stromerzeugern ergibt sich ein verändertes Bild, sowohl im Stromnetz als auch auf dem Strommarkt. Der konstante Betrieb von BHKWs und deren Stromeinspeisung in das öffentliche Netz kann zu zeitweisen Überschüssen führen, da die vorhandenen erneuerbaren Energien bereits heute zweitweise den Strombedarf vollständig decken. Daher muss bei der Auslegung von BHKWs neben der eigenen Wärmeversorgungs­aufgabe, auch der Strombedarf berücksichtigt werden, um ein Ungleichgewicht von Angebot und Nachfrage zu vermeiden.

Die hohe Einspeisung der erneuerbaren Energien hat auch die Strompreise beeinflusst. Zu Zeiten hoher Einspeisemengen aus Wind- und PV-Anlagen sind die Preise an den Kurzfristmärkten deutlich niedriger als zu Zeiten, in denen weder Wind noch PV-Anlagen Strom einspeisen.

Der Markt setzt hier also Anreize, dass BHKWs nicht mehr als Dauerläufer betrieben werden. Dies hat auch der Gesetzgeber erkannt und Flexibilitätsanforderungen als Förder­voraussetzung definiert. So werden nach dem KWKG 2023 die jährlichen förderfähigen Voll­benutzungsstunden schrittweise auf 2.500 Stunden im Jahr 2030 reduziert.
Die Residuallast ergibt sich aus dem Stromnachfrage abzüglich der Einspeisung aus fluktuierender Stromerzeugung. Die Berücksichtigung der Residuallast bei der Auslegung von BHKWs erhöht die erforderliche elektrische Leistung der Anlage, um bei reduzierten Vollbenutzungsstunden die gleiche Wärmemenge bereitzustellen. Weitere Anlagenkomponenten wie thermische Pufferspeicher und Spitzenlastkessel müssen in ihrer Dimensionierung ebenfalls angepasst werden.

Für Neuanlagen bestehen nun optimale Voraussetzungen, um die Betriebsweise von wärmegeführt auf spotmarktorientiert umzustellen. Aber auch Bestandsanlagen können mit Hilfe der Flexibilitätsvermarktung systemdienlicher und damit wirtschaftlicher eingesetzt werden.

Die Vorteile der Flexibilitätsvermarktung

  • Stromerlöse erhöhen
  • Erdgasbezugskosten senken
  • Wirtschaftlichkeit sicherstellen

Die Flexibilitätsvermarktung ermöglicht einerseits die Verschiebung der Wärme- und Stromerzeugung in Zeiten hoher Spotmarktpreise für Strom, andererseits wird bewertet, ob sich der Betrieb der Anlage überhaupt lohnt. Zu bestimmten Zeiten kann es wirtschaftlicher sein, die Wärme nicht über das BHKW, sondern über den Spitzenlastkessel oder den Speicher bereit­zustellen. Dadurch wird ein teurer BHKW-Einsatz und damit ein erhöhter Erdgasverbrauch vermieden. Das BHKW wird genau dann eingesetzt, wenn es wirtschaftlich sinnvoll ist – auch über den Förderzeitraum des KWKG hinaus.

Die Flexibilitätsvermarktung sichert die Deckung des Wärmebedarfs ebenso wie die Wärmeführung – alles vollautomatisch und mit zusätzlichen Stromerlösen.

Darüber hinaus unterstützt die Flexibilitätsvermarktung die Energiewende und fördert die Netzstabilität, denn hohe Strompreise deuten auf eine hohe Nachfrage und eine geringe Einspeisung aus erneuerbaren Energien hin. Durch die Verschiebung des KWK-Betriebs in Zeiten hoher Strompreise erzeugt Ihre Anlage genau dann Strom, wenn er gebraucht wird.

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