Wirtschaftliche Parameter für die Auslegung von Energiesystemen

Für die Planung und Optimierung von Energiesystemen ist die Wirtschaftlichkeit eine zentrale Größe. Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit wird häufig der Kapitalwert herangezogen und zwischen verschiedenen Systemen verglichen. Zur Bestimmung des Kapitalwerts werden Angaben zu den Investitionskosten, Wartungskosten und Lebensdauern der Anlagen benötigt. Alle Angaben dienen der Orientierung und basieren auf eigener Recherche sowie Erfahrungswerten. Trotz sorgfältiger Datenaufbereitung kann für die Richtigkeit/Vollständigkeit keine Gewähr übernommen werden.

Investitionskosten von Energiesystem-Technologien

In der nachfolgenden Tabelle sind die spezifischen Investitionskosten für unterschiedliche Technologien aufgelistet. Es sei darauf hingewiesen, dass Investitionskosten nicht pauschal beziffert werden können, da diese stark von der Anlagengröße sowie anderen Einflussfaktoren abhängen. Die Werte in der Tabelle sind daher nur als grobe Anhaltspunkte zu verstehen und in nPro frei anpassbar.

Spezifische Investitionskosten (lineare Standardwerte)

Tabelle 1: Spezifische Investitionskosten (lineare Standardwerte)

Technologie	Investition
Erzeugung und Umwandlung
Blockheizkraftwerk	1.300 €/kW_el
Kessel	150 €/kW_th
Elektro-Heizstab, -kessel	80 €/kW_th
Brennstoffzelle	3.000 €/kW_el
Elektrolyseur	2.500 €/kW_el
Wärmepumpen
Luft-Wärmepumpe	1.100 €/kW_th
Kombi-Wärmepumpe	900 €/kW_th
Booster-Wärmepumpe	900 €/kW_th
Kälteerzeugung
Absorptionskältemaschine	750 €/kW_th
Kompressionskältemaschine	900 €/kW_th
Erneuerbare Erzeugung
Photovoltaik	1.100 €/kW_p
PVT-Kollektoren	1.300 €/kW_p
Solarthermie	400 €/m²
Windkraft	1.000 €/kW_el
Wasserkraft	1.000 €/kW_el
Wärmequellen
Geothermie (Erdsonden)	1.000 €/kW_th
Wärmequelle (Wärmeübertrager)	100 €/kW_th
Speicher
Wärmespeicher	500 €/m³
Kältespeicher	500 €/m³
Kombispeicher	500 €/m³
Batterie	600 €/kWh
Wasserstoffspeicher	750 €/kWh

Nicht-lineare Investitionskosten (Kostenkurven)

Ein pauschaler Wert je Kilowatt bildet die Realität nur begrenzt ab: Mit wachsender Anlagengröße sinken die spezifischen Investitionskosten durch Skaleneffekte teils erheblich. In nPro lassen sich die Investitionskosten deshalb wahlweise linear oder als nicht-lineare Kostenfunktion hinterlegen. Die Kostenfunktion wird über Stützstellen beschrieben, zwischen denen stückweise linear interpoliert wird.

Die folgenden Tabellen zeigen die in nPro hinterlegten Standardwerte für die Technologien der Energiezentrale. Es handelt sich um Orientierungswerte aus eigener Recherche, die eine Kostenschätzung auf Basis konkreter Angebote nicht ersetzen. Alle Stützstellen können im Tool angepasst werden.

Erzeugung und Umwandlung

Blockheizkraftwerk

Tabelle 2: Blockheizkraftwerk: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_el	Spez. Investition in €/kW_el
6	8.500
13	6.000
30	3.600
110	1.950
500	1.100
1.000	820
5.200	580

Kessel

Tabelle 3: Kessel: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	1.000
20	575
30	430
60	285
200	180
600	140

Elektro-Heizstab, -kessel

Tabelle 4: Elektro-Heizstab, -kessel: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
6	300
20	200
100	150
500	120
2.000	100
10.000	80
50.000	65

Brennstoffzelle

Tabelle 5: Brennstoffzelle: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_el	Spez. Investition in €/kW_el
1	25.000
5	11.000
20	6.500
100	4.400
400	3.300
2.000	2.600
10.000	2.200

Elektrolyseur

Tabelle 6: Elektrolyseur: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_el	Spez. Investition in €/kW_el
50	5.000
200	3.500
1.000	2.600
10.000	1.900

Wärmepumpen

Luft-Wärmepumpe

Tabelle 7: Luft-Wärmepumpe: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	1.900
30	1.450
100	1.250
500	1.120
2.000	1.020
10.000	940

Kombi-Wärmepumpe

Tabelle 8: Kombi-Wärmepumpe: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	2.300
30	1.630
100	1.330
500	1.170
2.000	1.060
10.000	970

Booster-Wärmepumpe

Tabelle 9: Booster-Wärmepumpe: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	1.600
30	1.150
100	950
500	850
2.000	780
10.000	720

Wärmepumpe (Wasser/Sole)

Tabelle 10: Wärmepumpe (Wasser/Sole): Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	1.600
30	1.150
100	950
500	850
2.000	780
10.000	720

Kälteerzeugung

Absorptionskältemaschine

Tabelle 11: Absorptionskältemaschine: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
50	1.600
200	900
1.000	550
5.000	400
20.000	330

Kompressionskältemaschine

Tabelle 12: Kompressionskältemaschine: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
20	700
50	500
200	360
1.000	270
5.000	220

Kältemaschine (wassergekühlt)

Tabelle 13: Kältemaschine (wassergekühlt): Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
10	600
30	400
100	300
500	220
2.000	170
10.000	135

Erneuerbare Erzeugung

Photovoltaik

Tabelle 14: Photovoltaik: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_p	Spez. Investition in €/kW_p
5	2.000
10	1.550
30	1.150
100	900
500	720
1.000	660
5.000	610
20.000	520

PVT-Kollektoren

Tabelle 15: PVT-Kollektoren: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_p	Spez. Investition in €/kW_p
9	4.000
18	3.560
45	3.060
90	2.670
180	2.390
450	2.170
900	1.970
1.800	1.810

Solarthermie

Tabelle 16: Solarthermie: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in m²	Spez. Investition in €/m²
5	1.300
10	1.000
30	700
100	500
500	380
2.000	300
10.000	230

Windkraft

Tabelle 17: Windkraft: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_el	Spez. Investition in €/kW_el
5	6.000
30	3.800
100	2.800
500	2.300
3.000	1.900
6.000	1.800
30.000	1.700

Wasserkraft

Tabelle 18: Wasserkraft: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_el	Spez. Investition in €/kW_el
5	12.000
30	8.000
100	6.200
500	4.600
2.000	3.600
10.000	2.800

Wärmequellen

Geothermie (Erdsonden)

Tabelle 19: Geothermie (Erdsonden): Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
5	2.200
15	1.700
50	1.450
200	1.300
1.000	1.200
5.000	1.120
20.000	1.080

Wärmequelle (Wärmeübertrager)

Tabelle 20: Wärmequelle (Wärmeübertrager): Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kW_th	Spez. Investition in €/kW_th
50	900
200	550
1.000	350
5.000	220
20.000	150
100.000	110

Speicher

Wärmespeicher

Tabelle 21: Wärmespeicher: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in m³	Spez. Investition in €/m³
0,2	7.000
0,5	4.000
1	2.800
5	1.500
20	950
100	600
1.000	300
10.000	120
100.000	40

Kältespeicher

Tabelle 22: Kältespeicher: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in m³	Spez. Investition in €/m³
1	3.100
5	1.680
20	1.060
100	670
1.000	340
10.000	180

Kombispeicher

Tabelle 23: Kombispeicher: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in m³	Spez. Investition in €/m³
0,2	7.000
0,5	4.000
1	2.800
5	1.500
20	950
100	600
1.000	300
10.000	120
100.000	40

Batterie

Tabelle 24: Batterie: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kWh	Spez. Investition in €/kWh
5	1.000
15	700
50	480
200	380
1.000	300
10.000	200
100.000	140

Wasserstoffspeicher

Tabelle 25: Wasserstoffspeicher: Stützstellen der Kostenfunktion

Kapazität in kWh	Spez. Investition in €/kWh
10	300
100	120
1.000	55
10.000	32

Wartungskosten von Energiesystem-Technologien

Die jährlichen Wartungs- und Instandhaltungskosten werden gemäß VDI 2067 als Prozentsatz der Investitionskosten angesetzt.

Jährliche Wartungskosten (Anteil an Investition)

Tabelle 26: Jährliche Wartungskosten (Anteil an Investition)

Technologie	Wartungskosten	Quelle
Blockheizkraftwerk	8 %	VDI 2067
Kessel	3 %	VDI 2067
Elektro-Heizstab, -kessel	3 %	VDI 2067
Brennstoffzelle	6 %
Elektrolyseur	6 %
Luft-Wärmepumpe	2,5 %	VDI 2067
Kombi-Wärmepumpe	2,5 %	VDI 2067
Booster-Wärmepumpe	2,5 %	VDI 2067
Absorptionskältemaschine	3 %	VDI 2067
Kompressionskältemaschine	3,5 %	VDI 2067
Photovoltaik	1 %
PVT-Kollektoren	1 %
Solarthermie	1,5 %	VDI 2067
Windkraft	1 %
Wasserkraft	1 %
Geothermie (Erdsonden)	0 %	VDI 2067
Wärmequelle (Wärmeübertrager)	1 %
Wärmespeicher	1 %
Kältespeicher	1 %
Kombispeicher	1 %
Batterie	1 %
Wasserstoffspeicher	2 %

Lebensdauer von Energiesystem-Technologien

Die kalkulatorische Lebensdauer bestimmt zusammen mit dem Zinssatz die Annuität einer Investition. Ist sie kürzer als der Betrachtungszeitraum, berücksichtigt nPro eine Ersatzinvestition; ist sie länger, verbleibt am Ende ein Restwert.

Kalkulatorische Lebensdauer

Tabelle 27: Kalkulatorische Lebensdauer

Technologie	Lebensdauer in Jahren	Quelle
Blockheizkraftwerk	15	VDI 2067
Kessel	20	VDI 2067
Elektro-Heizstab, -kessel	20	VDI 2067
Brennstoffzelle	15
Elektrolyseur	15
Luft-Wärmepumpe	20	VDI 2067
Kombi-Wärmepumpe	20	VDI 2067
Booster-Wärmepumpe	20	VDI 2067
Absorptionskältemaschine	20	VDI 2067
Kompressionskältemaschine	20	VDI 2067
Photovoltaik	20
PVT-Kollektoren	20
Solarthermie	20	VDI 2067
Windkraft	20
Wasserkraft	40
Geothermie (Erdsonden)	50	VDI 2067
Wärmequelle (Wärmeübertrager)	20
Wärmespeicher	20
Kältespeicher	20
Kombispeicher	20
Batterie	10
Wasserstoffspeicher	18

Quellen

VDI 2067: Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen: Grundlagen und Kostenberechnung, 2012.
Danish Energy Agency and Energinet: Technology Data: Generation of Electricity and District heating. March 2022.
Institut Wohnen und Umwelt GmbH: Energetische Kenngrößen für Heizungsanlagen im Bestand. 2002.
Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA): Ableitung von Kostenfunktionen für Komponenten der rationellen Energienutzung, 2002.
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.: Kostenanalyse Wärmespeicher bis 10.000 l Speichergröße, 2016.