Programm Dokumentation/Berechnung/BHKW

Was berechnet wird

Ein Blockheizkraftwerk erzeugt Wärme und Strom gleichzeitig; welche der beiden Größen die Maschine führt, entscheidet die Betriebsart des Projekts. Der Lauf ermittelt Stunde für Stunde, welche Module laufen und mit welcher Leistung, und bildet daraus die Wärmeproduktion, die Stromproduktion, den Brennstoffverbrauch, die Emissionen und die Vollbenutzungsstunden — thermisch wie elektrisch.

Der erzeugte Strom deckt zuerst den Strombedarf des Projekts; was darüber hinausgeht, ist Stromüberschuss und wird als solcher getrennt weitergereicht — er ist keine Photovoltaikerzeugung und wird nicht wie eine solche vergütet. Die KWK-Zuschläge, die Vergütung des Stroms und die Steuerentlastungen sind Sache der Wirtschaftlichkeit; der Lauf liefert ihr die Mengen und die Betriebsstunden.

Eingangsgrößen

Größe	Einheit	Herkunft im Programm
Offener Wärmebedarf je Kanal	kWh je Stunde	Ergebnis der vorgelagerten Kaskadenstufen
Strombedarf	kWh je Stunde	Strombedarf des Projekts
Betriebsart (wärmegeführt / stromgeführt / ohne Einspeisung)	—	Simulationskonfiguration; sie gilt für das ganze Projekt, nicht je Modul
Thermische Nennleistung	kW	BHKW-Katalog, Feld „P thermisch"
Elektrische Nennleistung	kW	BHKW-Katalog, Feld „P elektrisch"
Gesamtwirkungsgrad (elektrisch + thermisch)	— bzw. %	BHKW-Katalog, Feld „Wirkungsgrad"
Grenzleistung (Modulationsgrenze)	%	BHKW-Katalog, Feld „Grenzleistung"; ersatzweise das Feld „Grenzleistung" der Projektzeile im Dialog „BHKW"
Projektweite Leistungsuntergrenze	%	Simulationskonfiguration, Parameterblatt „BHKW", Feld „Untere Leistungsgrenze der Module"; ein neues Projekt startet mit 30 %, 0 heisst „keine Untergrenze"
Brennstoff (Energieträger)	—	BHKW-Katalog; im Projekt änderbar über „Brennstoff Variante"
Emissionsfaktoren CO₂ bzw. SO₂, NOₓ, Staub	g/kWh bzw. mg/kWh	Emissionskatalog des Energieträgers — dieselbe Quelle wie beim Heizkessel; die fünf Spalten des BHKW-Katalogs sind „nur Anzeige"
Vorlauf, Rücklauf	°C	Dialog „BHKW", Abschnitt „Modul"
Wärmesenken und Ladeaufträge	—	Simulationskonfiguration, Karte des BHKW
Ladepriorität	1…99	Simulationskonfiguration; Vorgabe 30 für das BHKW

Formelzeichen und Parameter

Die Schreibweise ist die der ganzen Rubrik: $t$ ist die Stunde des Jahres (1…8 760), $P$ eine Leistung, $Q$ eine Wärmemenge, $E$ eine Strommenge, $\eta$ ein Wirkungsgrad, $\vartheta$ eine Temperatur in Grad Celsius. Weil eine Stunde lang ist, sind Leistung und Energie hier zahlengleich. Der Index $\mathrm{t}\mathrm{h}$ steht für thermisch, $\mathrm{e}\mathrm{l}$ für elektrisch, $\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{r}$ für Überschuss — Umlaute stehen in den Formeln in ASCII-Umschrift, weil ein Index der Formelauszeichnung keine trägt.

Parameter

Eingaben, Katalogwerte, Vorgaben und Konstanten. Sie ändern sich innerhalb eines Laufs nicht.

Symbol	Bedeutung	Einheit	Herkunft
$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$	thermische Nennleistung des Moduls	kW	BHKW-Katalog, Feld „P thermisch"
$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$	elektrische Nennleistung des Moduls	kW	BHKW-Katalog, Feld „P elektrisch"
$\eta$	Gesamtwirkungsgrad, elektrisch und thermisch zusammen	—	BHKW-Katalog, Feld „Wirkungsgrad"
$x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}$	Grenzleistung des Geräts (kleinste zulässige Teillast)	%	BHKW-Katalog, Feld „Grenzleistung"
$x_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}$	projektweite Leistungsuntergrenze	%	Simulationskonfiguration, Parameterblatt „BHKW", Feld „Untere Leistungsgrenze der Module"
$x_0$	Vorgabe der projektweiten Leistungsuntergrenze in einem NEUEN Projekt	%	30 — sichtbar im Feld, nicht im Rechenweg
${\mathrm{I}\mathrm{D}}_{\mathrm{B}}$	Kennung des Brennstoffs	—	BHKW-Katalog; im Projekt über „Brennstoff Variante" änderbar
$f_{\mathrm{E}}$	Emissionsfaktor je Schadstoff (CO₂, SO₂, NOx, Staub)	g/kWh (CO₂) bzw. mg/kWh	Emissionskatalog des Energieträgers — nicht die Gerätewerte des BHKW-Katalogs
${\vartheta }_{\mathrm{V}\mathrm{L}}$, ${\vartheta }_{\mathrm{R}\mathrm{L}}$	Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Moduls	°C	Dialog „BHKW", Abschnitt „Modul" (Projektzeile); der Katalogsatz ist die Vorbelegung
$r$	Ladepriorität des Moduls in der Ladeordnung	—	Simulationskonfiguration; Vorgabe: 30 (Solarthermie 10, Wärmepumpe 20, Heizkessel 40)
$N_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$	größte Zahl Module je Projekt	Stück	Konstante: 10

Variablen

Größen, die der Lauf je Stunde oder je Modul bildet.

Symbol	Bedeutung	Einheit	berechnet in
$t$	Stunde des Jahres, 1…8 760	—	Laufindex der Stundenschleife
$\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z}$	Stromkennzahl des Moduls	—	(1)
$x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$	Modulationsgrenze als Faktor (0,5 = 50 % Teillast)	—	(2) und (3)
$R_{\mathrm{Q}}(t)$	offener Wärmebedarf der Stunde	kWh	Eingang aus der Kaskade
$S(t)$	freier Raum im zugeordneten Pufferspeicher	kWh	Pufferspeicher (Eingang)
$R_{\mathrm{E}}(t)$	Reststrombedarf vor dem Modul	kWh	Strombilanz (Eingang)
$Q(t)$	Wärmeproduktion des Moduls in dieser Stunde	kWh	Schritt 2, Fahrweisentabellen
$E(t)$	Stromproduktion des Moduls in dieser Stunde	kWh	(4) bzw. (5)
$Q_{\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{k}\mathrm{t}}(t)$	Anteil, der unmittelbar Bedarf deckt	kWh	(6)
$Q_{\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{d}}(t)$	Anteil, der in einen Pufferspeicher geht	kWh	(6)
$Q_{\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{r}}(t)$	Wärmeüberschuss — verworfene Wärme	kWh	(6)
$R{\text{'}}_{\mathrm{E}}(t)$	Reststrombedarf nach dem Modul; negativ = Stromüberschuss	kWh	(7)
$Q_{\mathrm{a}}$	Wärmeproduktion des Moduls im Jahr	MWh	Jahressumme über $Q(t)$
$E_{\mathrm{a}}$	Stromproduktion des Moduls im Jahr	MWh	Jahressumme über $E(t)$
$Q_{\mathrm{B},\mathrm{a}}$	Brennstoffverbrauch des Moduls im Jahr	MWh	(8)
$m_{\mathrm{E}}$	Jahresemission je Schadstoff	kg	(9)
$P_{\mathrm{G}\mathrm{a}\mathrm{s},\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$	Gasspitze des Projekts	kW	(10)
$h_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$	thermische Vollbenutzungsstunden des Moduls	h/a	(11)
$h_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$	elektrische Vollbenutzungsstunden des Moduls	h/a	(12)
$h_{\mathrm{e}\mathrm{l},\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}}$	leistungsgewichtete elektrische Vollbenutzungsstunden der Anlage	h/a	(13)

Rechenweg

Gerechnet wird im festen Jahresraster von 8 760 Stunden; $t$ ist in allen Gleichungen dieser Seite die laufende Stunde des Jahres und wird deshalb in den Legenden nicht wiederholt. Höchstens $N_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}=10$ Module je Projekt gehen in die Rechnung ein; sie werden in jeder Stunde in ihrer Listenreihenfolge nacheinander zugeschaltet.

Schritt 1 — Kennwerte auflösen

Je Modul werden thermische und elektrische Nennleistung, der Gesamtwirkungsgrad und der Brennstoff aus dem Katalog gelesen, dazu die Emissionsfaktoren seines Energieträgers aus dem Emissionskatalog — dieselbe Lesekette wie beim Heizkessel und in der Wirtschaftlichkeit: Projektwert → aktive Katalogzeile → Brennstoffkatalog → Energieträgerspalte, im Berechnungsmodus des Projekts (CO₂ oder CO₂-Äquivalent). Ist dem Modul kein Energieträger zugeordnet, gilt ersatzweise sein Brennstoff gegen den Brennstoffkatalog; das Laufprotokoll sagt es an. Die Stromkennzahl ist das Verhältnis der beiden Nennleistungen:

$\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z}=\frac{P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}}{P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}}$   (1)

$\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z}$ – Stromkennzahl des Moduls [–]

$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Nennleistung des BHKW-Moduls [kW]

$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Nennleistung des BHKW-Moduls [kW]

Die Modulationsgrenze ist ein Faktor (0,5 = 50 % Teillast). Sie kommt aus dem Katalog, sofern dort ein Wert steht; sonst gilt die projektweite Leistungsuntergrenze. Beide Werte werden als Prozentangaben gepflegt und durch 100 geteilt:

$x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}=\{\begin{array}{cc}\frac{x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}}{100}& x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}>0\\ \frac{x_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}}{100}& \mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}\end{array}$   (2)

$x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$ – Modulationsgrenze als Faktor, 0,5 = 50 % Teillast [–]

$x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}$ – Grenzleistung des Geräts aus dem BHKW-Katalog [%]

$x_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}$ – projektweite Leistungsuntergrenze der Simulationskonfiguration [%]

$x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}=0\text{und}{x}_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}=0\to x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}=0$   (3)

$x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$ – Modulationsgrenze als Faktor [–]

$x_{\mathrm{K}\mathrm{a}\mathrm{t}}$ – Grenzleistung des Geräts aus dem BHKW-Katalog [%]

$x_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}$ – projektweite Leistungsuntergrenze [%]

Führt weder der Katalog noch das Projekt einen Wert, gibt es keine Untergrenze: Das Modul moduliert bis 0 herunter. Eine stille Rücklage im Rechenweg gibt es nicht — es gilt allein der sichtbare Wert: Ein neues Projekt startet mit $x_{\mathrm{P}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{j}}=30$ %. Eine ausdrücklich gepflegte 0 bleibt 0.

Schritt 2 — Die drei Fahrweisen

Je Stunde steht ein Wärmeraum $R_{\mathrm{Q}}(t)+S(t)$ zur Verfügung: der offene Momentanbedarf plus der freie Raum im zugeordneten Pufferspeicher. Der Speicher wird dabei als Spiegel geführt — sein Zuwachs ist die zu ladende Menge, der Rückgang des Restbedarfs die Direktdeckung.

Wärmegeführt (Standard). Je Modul, in Listenreihenfolge:

Bedingung	Wärme $Q(t)$	Strom $E(t)$
$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\le R_{\mathrm{Q}}(t)+S(t)$	$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ (Volllast)	$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$
$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}\le R_{\mathrm{Q}}(t)+S(t)<P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$	$R_{\mathrm{Q}}(t)+S(t)$ (Teillast)	nach (4)
$R_{\mathrm{Q}}(t)+S(t)<P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$	0 — das Modul bleibt aus	0

$E(t)=P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\cdot \frac{Q(t)}{P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}}$   (4)

$E(t)$ – Stromproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Nennleistung des Moduls [kW]

$Q(t)$ – Wärmeproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Nennleistung des Moduls [kW]

Jede Grenze der drei Fahrweisen trägt einen Zahlenrand — die zwei dieser Tabelle ebenso wie die der beiden folgenden. Als erreicht gilt eine Schwelle schon dann, wenn der Rest, der ihr gegenübersteht, sie bis auf 10⁻⁹ kWh zuzüglich 10⁻¹² ihres eigenen Betrages erreicht. Das ist Rechentechnik, keine Fachtoleranz: Rest und Nennleistung liegen an der Kante zwischen zwei Betriebszuständen gleichauf, und ohne den Rand entschiede die letzte Stelle einer Gleitkommazahl darüber, ob ein Modul auf Volllast läuft, moduliert oder stehen bleibt. Der Rand liegt vier Größenordnungen unter der Toleranz, mit der die Regressionsprüfung Zahlen überhaupt unterscheidet.

Die Leserichtung ist überall dieselbe: Schwelle ist die Maschinengröße — Nennleistung, Modulationsgrenze oder die aus ihr abgeleitete Ausbeute —, Wert der Rest, der ihr gegenübersteht (Wärmeraum oder Reststrom). Damit entscheiden die drei Fahrweisen nach einem Maß; die Tabellen unten sind entsprechend gesetzt, also mit $\le$ dort, wo Gleichstand den größeren Betriebszustand wählt.

Stromgeführt (Wirtschaftlich). Die Module folgen dem Strombedarf; die Wärme ist Koppelprodukt. Eine Speichergrenze gibt es in der Zuschaltung nicht — was über den Wärmebedarf hinaus entsteht, geht in die Ladephase und, wenn dort nichts mehr aufnimmt, in den Wärmeüberschuss.

Bedingung	Strom $E(t)$	Wärme $Q(t)$
$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\le R_{\mathrm{E}}(t)$	$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ (Volllast)	$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$
$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}\le R_{\mathrm{E}}(t)<P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$	$R_{\mathrm{E}}(t)$ (Teillast)	nach (5)
$R_{\mathrm{E}}(t)<P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$	0 — das Modul bleibt aus	0

$Q(t)=P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\cdot \frac{E(t)}{P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}}$   (5)

$Q(t)$ – Wärmeproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Nennleistung des Moduls [kW]

$E(t)$ – Stromproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Nennleistung des Moduls [kW]

Ohne Einspeisung (Zero-Export). Zwei Durchläufe über die Module: erst die wärmeseitige Zuschaltung (dieselben drei Fälle wie wärmegeführt), dann die stromseitige. In beiden gilt zusätzlich die Zero-Export-Bedingung: Reicht der Strombedarf nicht, bleibt das Modul aus — eingespeist wird nichts. Ein Modul, dessen Teillaststrom $P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}$ über $R_{\mathrm{E}}(t)$ läge, wird also abgeregelt, auch wenn Wärme gebraucht würde. Deckt die Teillast den Reststrom genau ($P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}\cdot x_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}=R_{\mathrm{E}}(t)$), läuft das Modul: Es speist dabei nichts ein. Die stromseitige Zuschaltung prüft zusätzlich, ob der Wärmeraum die anfallende Wärme trägt — auch diese Vergleiche tragen den Zahlenrand.

Schritt 3 — Wärme unterbringen

Die erzeugte Wärme geht in drei Wege, und jede kWh geht genau einen davon:

$Q(t)=Q_{\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{k}\mathrm{t}}(t)+Q_{\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{d}}(t)+Q_{\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{r}}(t)$   (6)

$Q(t)$ – Wärmeproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

$Q_{\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{k}\mathrm{t}}(t)$ – Anteil, der unmittelbar Bedarf deckt [kWh]

$Q_{\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{d}}(t)$ – Anteil, der in einen Pufferspeicher geht [kWh]

$Q_{\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{r}}(t)$ – Wärmeüberschuss; weder gedeckt noch gespeichert, also verworfen [kWh]

Die Direktdeckung läuft über die Direktsenken des Moduls, bei der Senkenart „beides" mit Warmwasservorrang. Ein Modul, dessen Hauptsenke ein Puffer ist, deckt in dieser Phase nichts — es läuft erst in der Ladephase gegen den Bilanzraum des Speichers; sonst wäre dieselbe kWh zweimal gebucht. Der Überschuss $Q_{\mathrm{u}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{r}}(t)$ ist Wärme, die weder gedeckt noch gespeichert werden konnte; sie ist verworfen.

Mit dem Vorgaberang $r=30$ lädt das BHKW nach Solarthermie (10) und Wärmepumpe (20), aber vor dem Heizkessel (40).

Schritt 4 — Strom

Die Stromproduktion der Stunde mindert den Strombedarf des Projekts:

$R{\text{'}}_{\mathrm{E}}(t)=R_{\mathrm{E}}(t)-E(t)$   (7)

$R{\text{'}}_{\mathrm{E}}(t)$ – Reststrombedarf nach dem Modul; negativ = Stromüberschuss [kWh]

$R_{\mathrm{E}}(t)$ – Reststrombedarf vor dem Modul [kWh]

$E(t)$ – Stromproduktion des Moduls in der Stunde [kWh]

Bleibt $R{\text{'}}_{\mathrm{E}}(t)$ negativ, ist das BHKW-Stromüberschuss: Er wird bewusst nicht auf 0 geklemmt, damit ein Stromspeicher ihn laden kann, wird aber im Photovoltaikzweig getrennt ausgewiesen und nicht als PV-Einspeisung behandelt.

Schritt 5 — Verbrauch, Emissionen, Laufzeiten

Aus den Jahressummen je Modul:

$Q_{\mathrm{B},\mathrm{a}}=\frac{Q_{\mathrm{a}}+E_{\mathrm{a}}}{\eta }$   (8)

$Q_{\mathrm{B},\mathrm{a}}$ – Brennstoffverbrauch des Moduls im Jahr [MWh]

$Q_{\mathrm{a}}$ – Wärmeproduktion des Moduls im Jahr [MWh]

$E_{\mathrm{a}}$ – Stromproduktion des Moduls im Jahr [MWh]

$\eta$ – Gesamtwirkungsgrad, elektrisch und thermisch zusammen [–]

Die Emissionen folgen diesem Verbrauch, mit den Faktoren des Energieträgers:

$m_{\mathrm{E}}=\frac{Q_{\mathrm{B},\mathrm{a}}\cdot f_{\mathrm{E}}}{1000}$   (9)

$m_{\mathrm{E}}$ – Jahresemission [t für CO₂, kg für SO₂, NO_x und Staub]

$Q_{\mathrm{B},\mathrm{a}}$ – Brennstoffverbrauch des Moduls im Jahr [MWh]

$f_{\mathrm{E}}$ – Emissionsfaktor des Energieträgers [g/kWh für CO₂, mg/kWh für die übrigen]

$1000$ – Umrechnung; derselbe Teiler für beide Fälle, weil sich die zwei Katalogeinheiten um genau diesen Faktor unterscheiden

Der Verbrauch geht auf denselben Satz Brennstoffzähler wie beim Heizkessel (Gas 1…5 und 14, Öl 6…9 und 18…22, Koks 10, Kohle 11, Holz 12, Pellets 15, Rapsöl 16, tierische Fette 17, alles Übrige auf den Sammelposten). Bei Gasmodulen kommt die Gasspitze dazu:

$P_{\mathrm{G}\mathrm{a}\mathrm{s},\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}=\sum _{\mathrm{G}\mathrm{a}\mathrm{s}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{e}}\frac{P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\cdot (1+\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z})}{\eta }$   (10)

$P_{\mathrm{G}\mathrm{a}\mathrm{s},\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$ – Gasspitze des Projekts [kW]

$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Nennleistung des Gasmoduls [kW]

$\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z}$ – Stromkennzahl des Moduls aus (1) [–]

$\eta$ – Gesamtwirkungsgrad des Moduls [–]

Die Laufzeiten sind Vollbenutzungsstunden, keine Betriebsstunden:

$h_{\mathrm{t}\mathrm{h}}=\frac{Q_{\mathrm{a}}}{P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}}\cdot 1000$   (11)

$h_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Vollbenutzungsstunden des Moduls [h/a]

$Q_{\mathrm{a}}$ – Wärmeproduktion des Moduls im Jahr [MWh]

$P_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ – thermische Nennleistung des Moduls [kW]

$1000$ – Umrechnung von MWh in kWh [kWh/MWh]

$h_{\mathrm{e}\mathrm{l}}=\frac{E_{\mathrm{a}}}{P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}}\cdot 1000$   (12)

$h_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Vollbenutzungsstunden des Moduls [h/a]

$E_{\mathrm{a}}$ – Stromproduktion des Moduls im Jahr [MWh]

$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Nennleistung des Moduls [kW]

$1000$ – Umrechnung von MWh in kWh [kWh/MWh]

Der Faktor 1 000 rechnet die MWh des Zählers auf die kW des Nenners um. Ein Modul, das ein Jahr lang zur Hälfte moduliert läuft, hat 8 760 Betriebsstunden, aber nur 4 380 thermische Vollbenutzungsstunden. Die Summe über mehrere Module kann 8 760 deshalb überschreiten. Für die Anlage insgesamt wird die elektrische Kennzahl leistungsgewichtet gebildet:

$h_{\mathrm{e}\mathrm{l},\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}}=\frac{\sum _{\mathrm{M}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{e}}{E}_{\mathrm{a}}}{\sum _{\mathrm{M}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{e}}{P}_{\mathrm{e}\mathrm{l}}}\cdot 1000$   (13)

$h_{\mathrm{e}\mathrm{l},\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}}$ – leistungsgewichtete elektrische Vollbenutzungsstunden der Anlage [h/a]

$E_{\mathrm{a}}$ – Stromproduktion des einzelnen Moduls im Jahr [MWh]

$P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$ – elektrische Nennleistung des einzelnen Moduls [kW]

$1000$ – Umrechnung von MWh in kWh [kWh/MWh]

Module ohne gepflegte elektrische Nennleistung bleiben in Zähler und Nenner außen vor.

Grenzen und Annahmen

• Die Betriebsart gilt für das ganze Projekt. Zwei Module mit unterschiedlicher Fahrweise

 lassen sich nicht abbilden.

• Ein Wirkungsgrad, keine Teillastkennlinie. $\eta$ gilt unabhängig von der

 Auslastung; ein moduliertes Modul rechnet mit demselben Wert wie ein voll laufendes. Auch die
 Stromkennzahl $\mathrm{S}\mathrm{K}\mathrm{Z}$ bleibt in Teillast unverändert — das ist die Aussage von
 (4) und (5).

• Keine Taktung, keine Mindestlaufzeit, keine Anfahrverluste. Ein Modul läuft in einer Stunde

 ganz, moduliert oder gar nicht.

• Keine Bereitschaftsverluste im Stillstand — anders als beim Heizkessel gibt es dafür keinen

 Katalogwert.

• Die fünf Emissionsspalten des BHKW-Katalogs rechnen nicht mit. Für alle Erzeuger gilt

 ein Faktor: der des Energieträgers. CO₂, SO₂, NOₓ, CO und Staub bleiben am Gerät pflegbar
 und sind als Herstellerangabe „nur Anzeige"; der Katalogdialog sagt es an.

• Der Faktor folgt dem Berechnungsmodus. Steht das Projekt auf „CO₂-Äquivalent", ist

 $f_{\mathrm{E}}$ für CO₂ die gewichtete Summe der ausgewählten Emissionsarten
 (GWP₁₀₀) statt des reinen CO₂; SO₂, NOₓ und Staub bleiben in beiden Modi unverändert.

• Kein CO in der Bilanz. Der Emissionsarten-Katalog führt keine Art „CO", und der

 Brennstoffkatalog hat keine CO-Spalte; die CO-Emission des BHKW ist deshalb 0.

• `Investition je kW elektrisch` geht in keine Rechnung des Laufs ein. Die Investition wird im

 Katalog wahlweise als Gesamtsumme [€], als Wert je kW elektrisch [€/kW] oder als die
 fünf Einzelposten eingegeben — die zuletzt geänderte Eingabe führt, das jeweils andere
 Feld folgt aus ihr, und der Ausgleich läuft immer über den Modulpreis. Gespeichert werden die
 fünf Posten; `Investition_kwel` bleibt ihre Ableitung (Summe / $P_{\mathrm{e}\mathrm{l}}$).
 Gerechnet wird mit den Posten — in der Kostenplanung, nicht im Simulationslauf.

• Vor- und Rücklauf des Katalogs sind die Vorbelegung: Beim Anlegen der Anlage im Projekt

 werden sie aus dem Katalogsatz übernommen und können dort für das Projekt geändert werden.
 Gerechnet wird mit den Werten der Projektzeile (Anlage), nicht mit dem Katalogsatz.

• Die Energieprobe ist ein Entwickler-Selbsttest. Der Lauf rechnet (6) nach — über die

 Jahressumme mit einer Toleranz von 1 kWh und über jede einzelne Stunde mit 0,01 kWh.
 Sie prüft die Bilanz des Moduls gegen sich selbst und sagt über die Konfiguration des Anwenders
 nichts; ihre Ausgabe geht deshalb auf die Konsole und nicht ins Simulationsprotokoll.

• Höchstens zehn Module je Projekt.
• KWKG, Stromsteuer und Energiesteuer sind nicht Teil des Laufs. Sie hängen an den hier

 ermittelten Mengen und Vollbenutzungsstunden und werden in der Wirtschaftlichkeit gerechnet.

Ergebnisse und wo sie stehen

• Simulationsergebnis, Reiter „BHKW" — je Modul Wärme- und Stromproduktion,

 Brennstoffverbrauch, thermische und elektrische Vollbenutzungsstunden, Emissionen; dazu die
 Ganglinien von Produktion, Direktdeckung, Speicherladung und Überschuss.

• Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht" — der Deckungsanteil des BHKW an der Jahreswärme.
• Simulationsergebnis, Reiter „Ergebnis" — der Beitrag zur Stromdeckung und der

 Stromüberschuss aus (7).

• Simulationsprotokoll — Meldungen zu Senken und Ladeaufträgen: der Stromüberschuss des BHKW,

 „BHKW steht zwischen zwei Erzeugern" der Kaskade, die Warnung zur Speicherstufe, „BHKW-Pendelspeicher:
 keine Puffer-Senke am BHKW", eine Senkenzeile ohne Puffer, eine Senke ohne Ladeauftrag (Rang und
 Nachrang), Quelle gleich eigene Senke und die nachgezogene Vorbelegung der Ladepriorität. Die
 Energieprobe des Moduls ist eine Entwicklerausgabe auf der Konsole und steht nicht im
 Protokoll.

• Bericht und Wirtschaftlichkeit — Strommenge, Wärmemenge, Brennstoff und

 Vollbenutzungsstunden sind die Bezugsgrößen der KWK-Rechnung.

Bezüge

• BHKW — Bedienung des Dialogs, Katalog, Brennstoffvarianten
• Berechnung: Simulationsablauf — Kaskade, Phasen der Stundenschleife, Betriebsart
• Berechnung: Pufferspeicher — Bilanzraum, Ladeordnung und Speicherentladung
• Berechnung: Heizkessel — der nachrangige Erzeuger; mit derselben Emissionsquelle
• Berechnung: Photovoltaik — wohin der BHKW-Stromüberschuss geht
• Berechnung: Stromspeicher — der Überschuss als Ladequelle
• Emissionen — Herkunft und Pflege der Emissionsfaktoren
• Wirtschaftlichkeit — KWK-Zuschlag, Stromvergütung, Steuerentlastung