Wirtschaftliche und energetische Auswirkungen einer zentralen Energieversorgung (auf Basis Kraft-Wärme-Kopplungstechnik) auf das Energiekonzept eines Forschungsstandorts
Am Beispiel des Agrarzentrums Limburgerhof, BASF AG und deren Konsequenzen für ein modernes Liegenschaftsmanagement
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Thomas Kleiner
- Abgabedatum: August 2002
- Umfang: 150 Seiten
- Dateigröße: 42,2 MB
- Note: 1,5
- Institution / Hochschule: Technische Universität Kaiserslautern Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-6331-1
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-6331-1 P - ISBN (CD) :978-3-8324-6331-1 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Kleiner, Thomas August 2002: Wirtschaftliche und energetische Auswirkungen einer zentralen Energieversorgung (auf Basis Kraft-Wärme-Kopplungstechnik) auf das Energiekonzept eines Forschungsstandorts, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Energiekonzept, BHKW, Facility Management, Energie - Netzwerkanalyse, TGA
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Diplomarbeit von Thomas Kleiner
Zusammenfassung:
Die Themen Ressourcenschonung, Wirtschaftlichkeit, Energieeinsparung, Optimierungsprozesse und Managementleistungen stehen heute im Mittelpunkt allen Handelns. Um die effiziente Nutzung einer Liegenschaft wie die des Agrarzentrums Limburgerhof zu erhöhen, müssen große Anstrengungen unternommen werden. Sämtliche Bereiche dieser Liegenschaft müssen dabei aufgenommen, begutachtet und analysiert werden. Von der Energieversorgung über die Mietflächenverwaltung, Hausmeisterdienste, kaufmännische Betreuung bis hin zur Gebäudekonstruktion ist es sinnvoll, alle Bereiche von einer zentralen Stelle aus zu analysieren und zu managen. Fachleute nennen diese Managementleistung auch „Facility Management“ oder genauer „Liegenschaftsmanagement“.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird basierend auf dem Begriff des „Facility Managements“ der Sektor Energie technisch wie auch wirtschaftlich behandelt.
Grundlage hierfür ist die Neustrukturierung des Energiemanagements der Liegenschaft Agrarzentrum Limburgerhof, BASF AG. Eine bisher dezentrale, also in jedem Gebäude für sich installierte Energiezentrale wird durch eine zentrale Energieversorgung, einem Blockheizkraftwerk als eigenständiges Gebäude der Liegenschaft, ersetzt.
Im Vorfeld der Umplanung und Umrüstung muss eine ausführliche Bestandsanalyse und Wirtschaftlichkeitsrechnung durchgeführt werden um zu überprüfen, ob eine solche Umstellung überhaupt wirtschaftlich sei. Nach der Frageklärung beginnt ein Prozess, welcher die Umrüstungen der technischen Gebäudeausstattung, Umrüstungen der Versorgungstrassen und Neuplanungen des Energieversorgungssystem beinhaltet.
Im Zuge dieser gesamten Umplanung wird außerdem ein energetisch hochwertiges Laborgebäude gebaut, das ebenfalls in das neue Energieversorgungsmanagement integriert wird und dessen energetische Konzeption Bestandteil meiner Diplomarbeit ist.
Arbeitssituation APD/S Site Service Die Einheit APD/S Site Service des Agrarzentrums Limburgerhof hat u.a. die Aufgabe ein Liegenschaftsmanagement dieses Standortes aufzubauen und die einzelnen Gebäude in ihrer Nutzungsphase zu betreuen.
Als Diplomand in dieser Einheit konnte ich mich mit Arbeitsvorgängen und Arbeitsabläufen dieser Abteilung vertraut machen. Dies stellt die Grundlage meiner Diplomarbeit dar.
Bei tiefergreifenden technischen Fragen unterstützten mich die Mitarbeiter der entsprechenden Planungs- und Ausführungsabteilungen und lieferten mir entsprechendes Informationsmaterial.
Aufgabe der Diplomarbeit ist es, das Energiekonzept der zentralen Energieversorgung des Agrarzentrums wirtschaftlich, technisch und energetisch zu beleuchten und die Einordnung ins Liegenschaftsmanagement zu beschreiben.
Ausgehend von den theoretischen Grundlagen des „Facility Managements“ und der „BHKW-Technik“ erfolgt in dieser Diplomarbeit eine Gegenüberstellung des alten und des neuen Energiemanagements des Agrarzentrums. Wirtschaftliche und energetische Daten aus dieser Gegenüberstellung bilden die Grundlage einer Nutzwertanalyse, die im letzten Kapitel dieser Diplomarbeit durchgeführt wird. Den Abschluss bildet dann ein EDV-Programm, welches die Daten der Nutzwertanalyse für spätere Überlegungen so aufbereitet, dass Auswirkungen auf das Liegenschaftsmanagement und ganz speziell auf das Gebäudeflächenmanagement vom Anwender dieses Programms (z.B. ein Facility Manager) analysiert werden können.
Interessant im Zusammenhang mit dieser Aufgabenstellung ist eine Untersuchung nicht nur des Bereiches „Energie“ sondern eine Ausdehnung auf alle Bereiche des Liegenschaftsmanagements wie z.B. Instandhaltung, Reinigung und Pflege, Ver- und Entsorgung, usw..
Weitere Nutzwertanalysen für die einzelnen Teilbereiche führen zu einem ganzheitlichen Management der Liegenschaft Agrarzentrum Limburgerhof und ermöglichen dann einen eventuellen Transfer auf andere Standorte ähnlicher Struktur.
Allerdings muss deutlich gesagt werden, dass dies den Rahmen dieser Diplomarbeitarbeit um ein Vielfaches sprengen würde und eher als zukünftige Aufgabe für Mitarbeiter der Einheit APD/S Site Service zu sehen ist.
Inhaltsverzeichnis:
| Inhaltsverzeichnis | 3 | |
| Verzeichnis der Abbildungen | 7 | |
| Verzeichnis der Tabellen | 8 | |
| Verzeichnis der Abkürzungen | 9 | |
| Vorwort | 11 | |
| Kapitel 1: Einleitung | 12 | |
| Kapitel 2: BASF AG: Hintergründe und Fakten | 16 | |
| 2.1 | Informationen zur BASF AG | 16 |
| 2.2 | Position des Agrarzentrums Limburgerhof in der BASF Gruppe | 17 |
| 2.3 | Stellung des Agrarzentrums Limburgerhof im Bezug auf das Stammwerk der BASF in Ludwigshafen | 18 |
| 2.4 | Geographische Lage | 20 |
| 2.4.1 | Regionale Einordnung | 20 |
| 2.4.2 | Stammwerk BASF AG Ludwigshafen | 21 |
| 2.4.3 | Agrarzentrum Limburgerhof, BASF AG | 22 |
| Kapitel 3: Facility Management/Liegenschaftsmanagement | 23 | |
| 3.1 | Ist eine eindeutige Begriffsdefinition möglich? | 23 |
| 3.2 | Immobilien Facility Management/Liegenschaftsmanagement | 25 |
| 3.3 | Grundzüge/Zielsetzungen/Methoden eines Facility Management Projekts | 29 |
| 3.4 | Die Situation im Agrarzentrum Limburgerhof, BASF AG | 33 |
| 3.5 | Energiemanagement als Bestandteil des Immobilien Facility Managements | 35 |
| Kapitel 4: Bestandsanalyse des Energiemanagements des Agrarzentrums Limburgerhof, BASF AG | 37 | |
| 4.1 | Ist - Zustand der Energieversorgung | 37 |
| 4.1.1 | Elektrische Energieversorgung | 37 |
| 4.1.2 | Gasversorgung | 37 |
| 4.1.3 | Wärme- und Kälteversorgung der Gebäude | 38 |
| 4.1.4 | Darstellung der Situation im Plan | 39 |
| 4.2 | Bestandsanalyse der Gebäudearten, des Energiebedarfs und der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) | 40 |
| 4.2.1 | Bestandsanalyse der Gebäude des Agrarzentrums bezüglich ihres Energiebedarfs und ihrer technischen Gebäudeausrüstung | 40 |
| 4.2.2 | Auswertung der Bestandsanalyse | 41 |
| 4.3 | Ein typisches Gebäude mit dezentralem Energiekonzept am Beispiel des Laborgebäudes Li 445 | 43 |
| 4.4 | Grundsätzliche Überlegungen zu einem neuen Energiekonzept | 46 |
| Kapitel 5: Blockheizkraftwerke und das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplungstechnik | 49 | |
| 5.1 | Einführung | 49 |
| 5.2 | BHKW/KWK - Technik und deren Umweltauswirkungen | 50 |
| 5.2.1 | Die klassische Art der Stromerzeugung | 50 |
| 5.2.2 | Die neue Lösung: KWK-Technik | 51 |
| 5.2.3 | Motoren in BHKW Modulen | 54 |
| 5.2.4 | Lärm- und Abgasemissionsschutz von BHKW Modulen | 54 |
| 5.3 | Betriebskonzepte | 55 |
| 5.3.1 | Wärme- oder Stromführung | 55 |
| 5.3.2 | Eigenbedarfsdeckung oder Stromlieferung | 55 |
| 5.3.3 | Laufzeit und Lebensdauer | 56 |
| 5.4 | Energiepolitische Rahmenbedingungen | 56 |
| 5.4.1 | Die Ökosteuer | 56 |
| 5.4.2 | Die Kraft-Wärme-Kopplungs - Vorrangpolitik | 58 |
| Kapitel 6: Neues Energiekonzept des Agrarzentrums Limburgerhof | 62 | |
| 6.1 | Entscheidungsfaktoren für ein neues Energiekonzept | 62 |
| 6.1.1 | Entscheidungsfaktor: Alte Anlagen und die KWK-Technik | 62 |
| 6.1.2 | Entscheidungsfaktor: Laborneubau Li 721 | 63 |
| 6.1.3 | Wirtschaftlichkeitsrechnung | 64 |
| 6.2 | Energiebilanz, Gebäudeauswahl, Versorgungstrassenverlauf | 68 |
| 6.2.1 | Neue Energiebilanz | 68 |
| 6.2.2 | Gebäudeauswahl | 70 |
| 6.2.3 | Plandarstellung | 70 |
| 6.3 | Umstellung eines Gebäudes von dezentraler auf zentrale Energieversorgung | 73 |
| 6.3.1 | Auswirkungen auf die vorhandene Gebäudetechnik | 73 |
| 6.3.2 | Umstellungsprozess von dezentraler auf zentrale Energieversorgung anhand einer Prozesskette | 75 |
| 6.4 | Bau der zentralen Energieversorgung im Rahmen der KWK-Technik im Agrarzentrum Limburgerhof | 77 |
| Kapitel 7: Energie - Nutzwertanalyse | 80 | |
| 7.1 | Grundlage der Nutzungskostenbetrachtung | 81 |
| 7.1.1 | Allgemeine Nutzungskostenstruktur von Gebäuden als Ermittlungsgrundlage nach DIN 18960 | 82 |
| 7.1.2 | Gruppenbildung (Kategorisierung) der Gebäude des Agrarzentrums Limburgerhof | 86 |
| 7.1.3 | Auswahl von Nutzungskostengruppe und Gebäudegruppen | 88 |
| 7.2 | Nutzungskostenermittlung für den Bereich Energien der unter 7.1.3 getroffenen Auswahl für das Agrarzentrum Limburgerhof | 89 |
| 7.2.1 | Tabellarische Zusammenstellung und Berechnung der Energiekosten | 89 |
| 7.2.2 | Graphische Darstellung der Energiekosten in Abhängigkeit der Investitionskosten | 89 |
| 7.2.3 | Auswertung von Trendlinien | 90 |
| 7.3 | Praktische Anwendung der Trendlinien mit den dazugehörigen Datensätzen im Agrarzentrum Limburgerhof | 92 |
| 7.3.1 | Deckungsbeitrag in % der standardisierten Gebäude an den Betriebskosten des BHKW | 92 |
| 7.3.2 | Prozentuale Aufteilung der Netto - Grundfläche (NGF) in Hauptnutz-fläche (HNF), Nebennutzfläche (NNF), Verkehrsfläche (VF) und Funktionsfläche (FF) nach DIN 277 Teil1 | 94 |
| 7.3.3 | Berechnungsprogramm zur Ermittlung der nutzerbezogenen Jahresenergiekosten vorhandener Gebäude sowie in Planung befindlicher Bauvorhaben | 96 |
| Zusammenfassung | 101 | |
| Kurzfassungen | 104 | |
| Ehrenwörtliche Erklärung | 107 | |
| Literaturverzeichnis | 108 | |
| Normenverzeichnis | 115 | |
| Anlagen |
Auch denkbar wäre eine Trennung von Kälte- und Wärmeerzeugung. So könnte man die Wärme komplett zentral erzeugen und die Kälte weiterhin dezentral bereitstellen, oder umgekehrt. Größere Umplanungen sind auch hierbei notwendig, welche mit umfassenderen Baumaßnahmen einhergehen. Allerdings wird hierbei schon eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht. Fazit: Modell C ist das flexibelste und wirtschaftlichste Modell und ist in einer Liegenschaft wie das Agrarzentrum Limburgerhof mit vergleichsweise geringen Problemen umsetzbar. Die Abwägung von Modellen und Varianten für eine Umstrukturierung des Energiekonzepts des Agrarzentrums Limburgerhof bedarf weiterer Überlegungen, wie solch eine zentrale Energieversorgung aussehen soll und mit welchem anlagetechnischen Prozess die geforderten Energien produziert werden können. In diesem Zusammenhang muss das in den letzten Jahren immer stärker ins Interesse gerückte Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplungs-Technik berücksichtigt werden, da durch Anwendung dieser Technik eventuell Wirtschaftlichkeit und Effizienz weiter verbessert werden können. Das folgende Kapitel beschreibt die Grundlagen der Kraft-Wärme-Kopplungs-Technik. Im Kapitel 6 wird diese Technik im Hinblick auf die Umstrukturierung des Energiekonzeptes des Agrarzentrums auf ihre Anwendbarkeit untersucht. [...]
In diesem Fall müsste das Agrarzentrum von heute auf morgen „schlagartig“ komplett umstrukturiert und umgeplant werden. Alte Anlagen müssten demontiert werden und neue Anlagen installiert werden, und das in kürzester Zeit. Fazit: In einer so großen Liegenschaft ist dies extrem unwirtschaftlich und mit einem zu großen Aufwand verbunden. Modell C: Zentrale Energieversorgung der Gebäude mit dem größten Energiebedarf Hierbei werden die Gebäude mit dem größten Energiebedarf über eine zentrale Energieversorgung, zum Beispiel mit einem Blockheizkraftwerk, versorgt. Die restlichen Gebäude werden weiterhin peripher, also dezentral mit ihren eigenen technischen Anlagen versorgt und erst nach und nach in die zentrale Energieversorgung integriert. [...]
Bei den Überlegungen sind sämtliche Faktoren und Möglichkeiten in Betracht zu ziehen. Im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsrechnung müssen die „Break-even-Points“ 30 errechnet und die technischen Möglichkeiten einer Umstrukturierung des Energiekonzepts untersucht werden. Am besten geschieht dies durch Modellbildung verschiedener Konzepte und Gegenüberstellungen dieser einzelnen Konzepte. Die Komplexität eines solchen Vorgangs bedarf zahlreicher, intensiver und sehr aufwendiger Analysen, doch die Resultate können eine enorme Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Effizienz liefern. Varianten oder Modelle, die für das Agrarzentrum Limburgerhof sinnvoll erscheinen, sehen wie folgt aus: Modell A: aus. Altanlagen, aber auch neue Projekte werden auf dem gesamten Liegenschaftsgelände durch dezentrale technische Gebäudeausrüstung versorgt. Es werden bestehende Anlagen nach Bedarf repariert, ausgetauscht oder modernisiert, Neubauten werden durch dezentrale technische Einrichtungen bestückt. Fazit: Eine Neuorganisation des Energiemanagements mit damit verbundenen aufwendigen Neuplanungen ist nicht notwendig. Bestehende Anlagen, Räume, etc. bedürfen keiner Umstrukturierung. Modell B: Zentrale Energieversorgung für das gesamte Agrarzentrum Beibehaltung der dezentralen Energieversorgung [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832463311
Arbeit zitieren:
Kleiner, Thomas August 2002: Wirtschaftliche und energetische Auswirkungen einer zentralen Energieversorgung (auf Basis Kraft-Wärme-Kopplungstechnik) auf das Energiekonzept eines Forschungsstandorts, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Energiekonzept, BHKW, Facility Management, Energie - Netzwerkanalyse, TGA



