Ergebnisse, Wirtschaftlichkeit und Variantenvergleich

Der Ergebnisbereich im Überblick

Ist die Betriebssimulation in der Energiezentrale abgeschlossen, lassen sich in nPro die umfangreichen Ergebnisse schnell aufrufen. Sie gliedern sich in drei Bereiche:

• Zusammenfassung und Varianten: die wichtigsten Kennwerte des Projekts auf einen Blick, getrennt nach Gesamtsystem, Energiezentrale und Wirtschaftlichkeit
• Wirtschaftlichkeit: die vollständige Wirtschaftlichkeitsrechnung mit Kennzahlen, Kapitalwertverlauf und Kostenaufstellung
• Details: die ausführliche energetische Auswertung mit Jahressummen, Maximalleistungen, Anteilen und Monatsprofilen

Berechnet wird nach der Kapitalwert- und Annuitätenmethode in Anlehnung an die VDI 2067 – einschließlich Restwerten und Ersatzinvestitionen für Anlagen, deren Lebensdauer nicht zum Betrachtungszeitraum passt.

Zusammenfassung und Varianten

Dieser Abschnitt fasst das Projekt in drei Registern zusammen (s. Abbildung 1).

Die Zusammenfassung zeigt die energetische und ökologische Bilanz des Gesamtsystems: den Energiebezug getrennt nach Quellen, die Einspeisung, die CO₂-Emissionen und die Primärenergie – jeweils absolut und spezifisch je Kilowattstunde Wärme- bzw. Energiebedarf – sowie den System-COP. Des Weiteren finden sich Informationen zum Gebäude bzw. Quartier. Darunter sind zudem die zugrunde liegenden Projektdaten wie Standort, kalkulatorischer Zinssatz und Betrachtungshorizont aufgeführt, sodass die Randbedingungen der Rechnung unmittelbar mit ausgewiesen sind.

Das Register Energiezentrale schlüsselt die Ergebnisse nach Technologien auf. Für jeden Erzeuger erscheinen die erzeugte Energie, der Strombedarf, die Volllaststunden und die Nennleistung; für Speicher zusätzlich Speicherkapazität, ein- und ausgespeicherte Energie, Speichervolumen und die Zahl der Vollladezyklen. Damit lässt sich unmittelbar prüfen, ob eine Anlage plausibel ausgelastet ist oder ob ein Speicher zu groß dimensioniert wurde.

Das Register Wirtschaftlichkeit zeigt die wirtschaftlichen Kennzahlen zusammen mit einer nach Investitions-, Wartungs- und Energiekosten sowie Erlösen gegliederten Kostenaufstellung – aufgeschlüsselt bis auf die einzelne Anlage.

Über dem Registerbereich stehen drei Funktionen zur Weiterverarbeitung: der Variantenvergleich, der mehrere Varianten desselben Projekts nebeneinanderstellt, der Excel-Export der Ergebnisse sowie die Berichtserstellung, die die Ergebnisse für ausführliche Dokumentationen in ein weiterverwendbares Dokument überführt.

Wirtschaftliche Kennzahlen

Der Bereich Wirtschaftlichkeit beginnt mit den zusammenfassenden Kennzahlen (s. Abbildung 2):

• Kapitalwert: Summe aller auf den Projektbeginn abgezinsten Zahlungsströme. Ein positiver Wert bedeutet Wirtschaftlichkeit unter den gewählten Annahmen.
• Amortisationsdauer: Zeitpunkt, zu dem der kumulierte, abgezinste Zahlungsstrom erstmals positiv wird – also eine dynamische Amortisation, die den Zinseffekt einschließt.
• Interner Zinsfuß: kalkulatorischer Zinssatz, bei dem der Kapitalwert gerade null wird. Er lässt sich direkt mit der Renditeerwartung an das Projekt vergleichen.
• Gesamtkosten (exkl. Verkaufserlöse): Barwert sämtlicher Kosten ohne die Erlösseite – die Größe, die für die Ermittlung der Gestehungskosten benötigt wird.
• Wärmegestehungskosten und Energiegestehungskosten: Gesamtkosten bezogen auf die gelieferte Energiemenge, in €/kWh. Wird ein Quartier oder Einzelgebäude betrachtet, werden außerdem die (monatlichen) Wärme- bzw. Energiekosten pro Nutzfläche ausgegeben.

Zusätzlich werden, sofern für das Projekt relevant, detaillierte Informationen zur Förderung aufgelistet, unter anderem die Förderung auf die Anfangsinvestitionen sowie die dazugehörige Förderquote.

Jede Kennzahl trägt einen Berechnungshinweis, der die zugrunde liegende Rechnung offenlegt. Auf diese Weise ist jede ausgewiesene Zahl nachvollziehbar, statt nur als Ergebnis dazustehen – ein wesentlicher Punkt, wenn die Ergebnisse gegenüber Auftraggebern oder Fördermittelgebern begründet werden müssen.

Ergänzt werden die Kennzahlen durch ein Diagramm, das die Jahressumme aller Zahlungsströme als Balken und den Kapitalwert als Linie über den Betrachtungszeitraum zeigt. Der Nulldurchgang der Linie ist die Amortisation, die Höhe am rechten Rand der Kapitalwert am Ende der Laufzeit.

Parameter, Förderungen und Erlöse

Unterhalb des Diagramms führen sechs Schaltflächen zu den Stellschrauben der Wirtschaftlichkeitsrechnung. Die erste Reihe betrifft die projektweiten Rahmenbedingungen, die zweite die Kostenparameter der drei Systemteile.

• Allgemeine Parameter: kalkulatorischer Zinssatz, Betrachtungshorizont und dessen Startjahr, jährliche Preisänderungen einschließlich Inflationsrate, die CO₂-Bepreisung sowie die Betriebskosten-Förderung nach BEW für Wärmepumpen und Solarthermie.
• Sonstige Kosten: frei benennbare Positionen, die an keiner anderen Stelle abgebildet werden können. Einmalige Kosten werden mit Betrag, Lebensdauer, Wartungskosten und Förderquote erfasst – etwa das Gebäude der Energiezentrale, Netzpumpe, Druckhaltung und Armaturen oder die Planungskosten. Jährliche Kosten wie Verwaltung oder Versicherungen werden mit Betrag und Förderquote hinterlegt.
• Erlöse: das Preismodell für die Deckung der Nutzenergiebedarfe. Arbeitspreis (€/kWh), Leistungspreis (€/kW) und Grundpreis (€/Jahr) lassen sich einzeln zuschalten, jeweils getrennt nach Bedarfsart – je Projekt etwa Wärme- und Kältebedarf, Nutzerstrom, Elektromobilität und Wasserstoff. Hinzu kommt eine einmalige Anschlussgebühr je Gebäude, die die Anfangsinvestition mindert. Auch hier ist eine jährliche Preisänderung hinterlegbar. Damit lassen sich reale Preisblätter nachbilden, statt den Erlös auf einen einzigen Arbeitspreis zu reduzieren.
• Gebäudeenergiesysteme: Investitionskosten, Lebensdauer, Wartungskosten als Prozentsatz der Investition sowie Förderquote – für jede in den Gebäuden verbaute Technologie, etwa Trinkwarmwasserspeicher oder Wärmeübergabestationen. Die Investitionskosten sind größenabhängig hinterlegt, sodass die Kosten je Einheit mit der Anlagengröße sinken.
• Wärmenetz: Lebensdauer, Wartungskosten und Förderquote der Netzinvestition. Die Kosten lassen sich pauschal ansetzen oder über eine detaillierte Kostentabelle je Nennweite, in der Rohr- und Verlegekosten getrennt eingetragen werden. Eine Schnellauswahl liefert typische Netztypen als Ausgangspunkt, alle Kostensätze lassen sich in Zehnerschritten skalieren sowie exportieren und importieren; ein Diagramm zeigt die spezifischen Kosten über der Nennweite.
• Energiezentrale: spezifische Investitionen je Technologie – wahlweise linear oder als nicht-lineare Kostenkurve –, dazu Lebensdauer, Wartungskosten, Förderquote sowie die Kennzeichnung als Bestandsanlage, für die keine Investition anfällt. Optional lassen sich zusätzlich fixe Investitionskosten berücksichtigen.

Gerade die Fördersätze sind ein wirksamer Hebel: Sie mindern die Investition im ersten Projektjahr und wirken damit unmittelbar auf den Kapitalwert. Da sie für jede Technologie und jeden Systemteil einzeln vorgegeben werden, lassen sich auch differenzierte Förderkulissen abbilden – etwa ein hoher Satz für das Wärmenetz bei gleichzeitig niedrigerem Satz für die Erzeugungsanlagen.

All diese Parameter lassen sich bereits während der Planung in den jeweiligen Modulen setzen; im Ergebnisbereich sind sie noch einmal zusammengefasst zugänglich. Sie müssen also nicht zurück in die Eingabemasken wechseln, wenn sich beim Blick auf die Kennzahlen Anpassungsbedarf zeigt – und sehen die Wirkung jeder Änderung unmittelbar am Kapitalwertverlauf.

Kostenaufstellung

Die Kostenaufstellung, beispielhaft in Abbildung 3 zu sehen, schlüsselt sämtliche Positionen auf: Investitionskosten, Wartungskosten und Energiekosten – jeweils bis auf die einzelne Anlage heruntergebrochen – sowie die Erlöse aus der Deckung der Bedarfe. In Quartiersprojekten kommen die Gebäudeenergiesysteme und das Wärmenetz hinzu.

Drei Ansichten lassen sich zuschalten:

• Berechnungsdetails anzeigen blendet den Rechenweg des ersten Jahres ein, sodass jede Summe nachvollziehbar wird.
• Alle Jahre anzeigen erweitert die Tabelle um eine Spalte je Jahr des Betrachtungszeitraums. Die Werte sind auf das Startjahr abgezinst und sinken deshalb von Jahr zu Jahr um den kalkulatorischen Zinssatz.
• Alle Positionen anzeigen klappt die vollständige Hierarchie bis zur einzelnen Anlage auf.

Bei Quartiersprojekten sind die Netzkosten nach Rohrdurchmesser hinterlegt; Rohr- und Verlegekosten lassen sich getrennt anpassen. Standardwerte für Kosten im Wärmenetz und Wirtschaftliche Kennwerte für Energiesystem-Technologien finden Sie bei uns dokumentiert.

Details

Der Bereich Details enthält die ausführliche energetische Auswertung, wie beispielsweise in Abbildung 4 zu sehen. Für jede Kategorie werden Jahressumme, Maximalleistung und der prozentuale Anteil ausgewiesen, ergänzt um ein Monatsdiagramm, das sich wahlweise gestapelt oder nebeneinander darstellen lässt:

• Energiebezug: alle Bezugsquellen mit ihrem jeweiligen Anteil an der Gesamtversorgung
• Energieeinspeisung: eingespeiste Energiemengen und deren Maximalleistung
• Stromerzeugung und -bezug: Aufteilung nach Technologien einschließlich Autarkiegrad
• Wärmeerzeugung und -bezug: Deckungsanteile der einzelnen Wärmeerzeuger über das Jahr

Die Monatsdarstellung macht die saisonale Arbeitsteilung im System unmittelbar sichtbar – etwa dass eine Abwärmequelle im Winter einen erheblichen Teil der Last übernimmt, während im Sommer der Bezug insgesamt stark zurückgeht. Die zugehörigen Stundenwerte, Jahresdauerlinien und Heatmaps stehen im Modul Energiezentrale zur Verfügung.

Variantenvergleich

Mit einer einzelnen Rechnung ist ein Projekt selten entschieden. Die eigentliche Frage lautet meist, welches von mehreren Versorgungskonzepten am besten abschneidet – und genau das beantwortet der Variantenvergleich.

Abbildung Abbildung 5 zeigt, wie Sie über die Schaltfläche “Variantenvergleich” innerhalb des Reiters “Zusammenfassung und Varianten” eine Variante für den Vergleich auswählen oder aber, wenn noch keine gültige Variante vorhanden ist, die aktuelle Variante für eine darauf folgende Bearbeitung kopieren können. Beliebig viele Varianten können ebenso hinzugefügt werden.

Hier werden beispielhaft zwei Varianten mit verschiedenen Anlagen bei sonst gleicher Konfiguration erzeugt (s. Abbildung 6):

• Variante 1 – Gaskessel + LWP (Wärmenetz mit Gas-Heizkessel & Luftwärmepumpe)
• Variante 2 – Heizstab + LWP (Wärmenetz mit elektrischem Heizstab & Luftwärmepumpe)

Nun kann in einer der mehreren Varianten erneut das Quartier berechnet, die Anlagen in der Energiezentrale dimensioniert und der Betrieb simuliert werden. Anschließend führt der Weg über Ergebnisse zur Rubrik Variantenvergleich.

Zusammenfassung vergleichen

Die Zusammenfassung stellt die Varianten nebeneinander (s. Abbildung 7). Werte, die über denen der Vergleichsvariante liegen, werden rot hervorgehoben, unveränderte Werte ausgegraut – so fallen die Unterschiede ins Auge, ohne dass jede Zeile gelesen werden muss.

Energiezentrale und Wirtschaftlichkeit vergleichen

In den Rubriken Energiezentrale und Wirtschaftlichkeit werden äquivalent zur Zusammenfassung tabellarisch und grafisch Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den Varianten ersichtlich (s. Abbildung 8). Hier werden die Abwägungen sichtbar: Ein Konzept mit höheren Investitionskosten kann sich über den Betrachtungszeitraum durch geringere Energiekosten durchaus auszahlen.

Alle Ergebnisse des Variantenvergleichs lassen sich gesammelt als Excel-Datei herunterladen. Mit übersichtlichen, detailreichen Zusammenfassungen technischer und wirtschaftlicher Parameter erleichtert nPro so die Bewertung von Projekten.