Der Bau eines BHKWs bedarf vorab einer ganzen Reihe wesentlicher Schritte. Im Juni 2018 hat der „Verein deutscher Ingenieure“ dazu einen aktualisierten Leitfaden für die Planung, Ausführung und Abnahme von KWK-Anlagen herausgebracht. Mit KWK-Anlagen im Sinne dieser Richtlinie sind Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen gemeint, die eine Brennstoffleistung von mehr als 70 kW haben.

Diese aktualisierte Richtlinie „VDI 3985“ ist an Planer und Projektierer gerichtet, aber auch an Betreiber, die sich verstärkt am Bau einer KWK-Anlage beteiligen wollen. Sie soll dazu dienen, ein optimales Konzept für das jeweilige Vorhaben zu entwickeln, damit die geplante Anlage maximale Verfügbarkeit erreicht und wirtschaftlich arbeitet.

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Die wichtigsten Fachbegriffe rund um BHKW-Anlagen von A-Z.

Da die Richtlinie sehr detailliert ist, möchten wir Ihnen in diesem Blogbeitrag einen bewusst vereinfachten Überblick über den Inhalt geben und nur die für Sie als Betreiber wichtigsten Punkte etwas ausführlicher darstellen.

Der überarbeitete Leitfaden „VDI 3985“

Vorab etwas Hintergrundwissen, um Sinn und Zweck der Richtlinie besser zu verstehen: Erfahrungen aus der Vergangenheit haben gezeigt, dass viele KWK-Anlagen unausgereift beziehungsweise sogar falsch konzipiert wurden, wodurch Betreiber weder die erhoffte Wirtschaftlichkeit noch Einsparungen an Primärenergie und Emissionen erreicht haben. Die VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (VDI-EU) hat deshalb Daten und Erfahrungen aus zahlreichen gut geplanten und funktionierenden BHKW-Anlagen gesammelt und sie der „VDI 3985“ zugrunde gelegt. Die Richtlinie folgt dem Projektverlauf von Beginn an Schritt für Schritt. Planung, Ausführung und Inbetriebnahme sind mit Anweisungen ausführlich beschrieben. Die neue „VDI 3985“ wird seit Juni 2018 ausgegeben und ersetzt die alte Richtlinie vom März 2014. Sie soll neuen Anwendern und der Zulieferindustrie helfen, Fehler bei Anlagenkonzept, Projektorganisation, Auslegung und Bau der Anlage zu vermeiden. Denn nur gut ausgelegte und geplante sowie technisch einwandfreie Anlagen können die Vorteile der KWK hinsichtlich Energieeffizienz und Klimaschutz ausschöpfen.

Die VDI-Richtlinie über die „Grundsätze für Planung, Ausführung und Abnahme von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit Verbrennungskraftmaschinen“ beinhaltet folgende Themenfelder:

Grundsätze für die Planung von KWK-Anlagen

Zunächst geht es darum, die Zuständigkeiten der Projektteilnehmer innerhalb eines Projekts zu definieren: Der Bauherr ist verantwortlich für Finanzierung und Errichtung, bei größeren Anlagen sollte ergänzend ein Projektmanagement hinzugezogen werden. Die Planung umfasst ingenieurmäßige Leistungen und hat die Aufgabe, Grundlagen für die Auslegung zu erarbeiten und darauf aufbauend ein Konzept zu erstellen. Parallel zur Planung muss ein Genehmigungsverfahren eingeleitet werden.

Interessant ist für Sie als Betreiber, wie sich die Planung im Einzelnen gliedert: Als erstes ist eine Voruntersuchung beispielsweise mit Lokalisierung von vorhandenen und potentiellen Verbrauchern, die Analyse der bestehenden Energieversorgungsinfrastruktur sowie der energierechtlichen und energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen vorgesehen. An die Voruntersuchung schließen sich Bestandsaufnahme und Energiebedarfsanalyse an, die bei Biogas auf die Wärme bezogen sind. Hierzu gehören bei vorhandenen Anlagen die Messungen oder Jahresrechnungen anhand von Liefer- und Bezugsverträgen. Daraus folgt die Ermittlung und Berechnung des Jahreswärme- beziehungsweise Jahresstrombedarfs, anschließend werden Tages-, Wochengang- und Jahresdauerlinien erstellt. Dazu kommt die Kenntnisnahme der Verwendung einzelner Energiearten nach Leistung, Verbrauchsmenge, zeitlichem Verbrauch und Temperatur sowie das Erstellen der Energienetze. Darauf aufbauend gilt es, mögliche Energieeinsparungen zu ermitteln und entsprechende Maßnahmen darzustellen, woraufhin eine Korrektur des Energiebedarfs erfolgen kann. Anschließend muss der zukünftige Energiebedarf unter Berücksichtigung von Trends, der Erweiterung und/oder Stilllegung von geplanten Anlagen oder einer „Nachbarschaftsanlage“ abgeschätzt werden. Schließlich erfolgt die Klärung der grundsätzlichen BHKW-Einsatzmöglichkeiten: Welche Art und Menge von Energie muss bereitgestellt werden (Strom, Wärme, Dampf, Kälte)?

Bei Neuanlagen erfolgt die Ermittlung anders, sie wird in der Richtlinie in einem eigenen Anhang erläutert.

Konzepterstellung für das BHKW

Auch dieser Punkt ist für Biogasanlagen-Betreiber von größerem Interesse. Bei der Konzepterstellung muss die erforderliche Leistung abhängig vom Anwendungsfall auf BHKW-Module aufgeteilt werden. In der Regel erfolgt die Absicherung der Versorgung durch Spitzenlast- oder Ersatzkessel. Die Frage nach dem Wärmespeicher muss geklärt werden. Des weiteren umfasst die Konzepterstellung die Modulvorauswahl nach Art, Größe und Anzahl anhand der zuvor festgelegten Einsatzmöglichkeiten, die Erstellung von Ganglinien für die Strom- und Wärmeerzeugung des BHKWs, die Festlegung der Betriebsweise (wärmegeführt, stromgeführt oder kombiniert) sowie die Energiebilanzen für Strom und Wärme. Dem Hinweis auf Berücksichtigung gesetzlicher und umweltrelevanter Vorschriften schließt sich die Erstellung eines Energiefluss-Diagramms an, das der Übersicht über die einzelnen Energieströme dienen soll.

Variantenrechnung

Ein ebenfalls wichtiger Punkt für Sie als Betreiber. Was Sie dazu wissen sollten:
Unterschiedliche Modulauswahl und BHKW-Angebote führen zu ebenso unterschiedlichen technischen und wirtschaftlichen Ergebnissen. Die Variantenrechnung zeigt Methoden zur Wirtschaftlichkeitsberechnung auf, definiert Kosten und Erlöse sowie vermiedene Kosten einer BHKW-Anlage. Sie gliedert sich in die Variation der Module nach Größe und Anzahl (wobei das ökonomische und ökologische Optimum zu ermitteln sind) und das Erstellen von Energiebilanzen für die einzelnen Varianten. Als Methoden der Wirtschaftlichkeitsberechnung schlägt die „VDI 3985“ die Annuitäten-, die Kapitalwert- und die interne Zinsfußmethode vor, zusätzlich sollten Versorgungssicherheit und Emissionen als Auswahlkriterien in Erwägung gezogen werden. Dabei wird grundsätzlich – und das sollten Sie sich auch genauer ansehen – zwischen Investitions-, Verbrauchs- und Betriebskosten unterschieden. Die „VDI 3985“ empfiehlt, für die unterschiedlichen Varianten je ein Energieflussdiagramm zu erstellen.

Wahl der Konzeptvariante

Auf Basis der Variantenrechnung sollen nun die geeigneten BHKW-Konzepte ausgesucht, die Energiebilanz für das gewählte BHKW-Modul erstellt und die hydraulische Einbindung (vor allem bei der Integration von Neuanlagen in bestehende Anlagen oder Wärmenetze) und die elektrische Einbindung (Netzparallelbetrieb, Inselbetrieb, Netzersatzbetrieb) festgelegt werden.

Realisierungsentscheidung und Detailplanung

Anschließend entscheidet sich der Auftraggeber aufgrund aller bisher erstellten und erhobenen Daten auf Basis ökonomischer und ökologischer Kriterien für ein Konzept und dessen Umsetzung. Danach soll die Detailplanung in Auftrag gegeben werden, dabei geht es insbesondere um die Ausführungsplanung, die Genehmigungsplanung sowie die Erstellung von Ausschreibungsunterlagen (unter anderem werden beispielhafte Unterlagen aufgeführt).

Angebote und Auftragsvergabe/Aktualisierung der Energiebezugsverträge

Die „VDI 3985“ betont, dass sämtliche angefragte Angebote nach VOB, VOL und VgV geprüft werden müssen. Kurz werden hier auch einige Grundsätze zum Angebotsvergleich und der Vergabeverhandlung skizziert. Außerdem weist die Richtlinie darauf hin, dass die Energiebezugsverträge unter anderem bezüglich Leistung, Reserveleistung, Menge und Bezugszeit aktualisiert werden müssen.

Ausführung

Besonders interessant im Kapitel „Ausführung“ ist der Punkt der „Bauabwicklung“. Grundsätzlich erfahren Sie in diesem Kapitel, dass der Auftraggeber der Betreiber der Anlage sein kann, aber nicht muss. „Ausführender“ ist immer der, der den Auftrag zur Ausführung einer BHKW-Anlage erhält. Diese Ausführung reicht vom Vertragsabschluss über die Festlegung des terminlichen Ablaufs des Auftrags, die Anpassung der Ausführungsplanung mit Erstellung von auftragsbezogenen Unterlagen und der Bereitstellung der für die Genehmigungsverfahren erforderlichen Unterlagen bis zur bereits erwähnten Bauabwicklung. Hier geht es insbesondere um die Koordinierung des fachlichen und terminlichen Ablaufs, die Abnahme von Komponenten im Herstellerwerk und die Zusammenstellung der Dokumentationsunterlagen im Laufe der Projektabwicklung.

Inbetriebnahme und Abnahme von BHKWs

Der letzte Punkt der Richtlinie ist auch einer, der für Sie als Betreiber von Interesse ist. Dazu ist es wichtig zu wissen, dass sich die Inbetriebnahme in die drei Phasen der Überprüfung der Voraussetzungen zur Inbetriebnahme, der Inbetriebsetzung (mit eventuell enthaltenem Probebetrieb) sowie der eigentlichen Abnahme gliedert. Die „VDI 3985“ behandelt diese drei Phasen in aller Kürze. Nach der Abnahme wird die Anlage schließlich dem Auftraggeber übergeben.

Fazit

Es geht bei der „VDI 3985“ um Grundsätzliches. Details für die Praxis oder gar so etwas wie ein „Handbuch zur BHKW-Planung“ wird man hier vergeblich suchen. Trotzdem setzt die Richtlinie nicht nur für Planer und Projektierer, sondern auch für Anlagenbetreiber klar strukturierte Leitpfosten für die erfolgreiche Umsetzung eines BHKW-Projekts und hilft dabei, Fehler beim Anlagenkonzept, bei der Projektorganisation und bei Auslegung und Bau von BHKW-Anlagen zu vermeiden.

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