Grundlagen › Kessel und Spitzenlast
Fast jedes Versorgungskonzept braucht einen Erzeuger, der die letzten Prozent der Jahreswärme mit hoher Leistung und geringen Investitionskosten bereitstellt. Diese Rolle übernehmen Kessel, Heizstäbe oder ein Fernwärmeanschluss. Sie laufen wenige hundert Stunden im Jahr, sichern aber die Versorgung an den kältesten Tagen und erlauben es, Wärmepumpe oder BHKW deutlich kleiner und damit wirtschaftlicher auszulegen.
Rolle im Erzeugerverbund
EPOS-Plan ordnet allen Erzeugern eine Einsatzreihenfolge zu. Der Spitzenlasterzeuger steht am Ende dieser Kette und wird erst zugeschaltet, wenn Grundlasterzeuger und Speicher den Bedarf nicht mehr decken. Aus der Simulation ergibt sich, welcher Anteil der Jahreswärme auf ihn entfällt. Typisch sind fünf bis fünfzehn Prozent bei einer bivalent ausgelegten Wärmepumpe und zwanzig bis vierzig Prozent bei einem auf Stromkennzahl optimierten BHKW.
Kesseltypen
Gas- und Öl-Brennwertkessel
Brennwertkessel erreichen hohe Nutzungsgrade, sofern der Rücklauf unter dem Taupunkt liegt. Bei Gas sind das etwa 55 °C, bei Öl rund 47 °C. In Anlagen mit hoher Rücklauftemperatur bleibt der Brennwertvorteil weitgehend aus, was in der Berechnung über den Nutzungsgrad abgebildet wird. Die Modulationsbreite bestimmt, wie gut der Kessel Teillast fährt, ohne zu takten.
Biomassekessel
Pellet- und Hackschnitzelkessel eignen sich wegen ihrer Trägheit und der ungünstigen Teillast eher für die Grundlast als für die Spitzenlast. Sie benötigen einen ausreichend dimensionierten Pufferspeicher, damit die Zahl der Starts begrenzt bleibt. Brennstofflogistik, Lagerraum und Ascheentsorgung gehen als Betriebskosten in die Wirtschaftlichkeitsrechnung ein.
Elektrische Spitzenlast
Heizstab und Elektrokessel sind in der Anschaffung günstig und lassen sich beliebig schnell regeln. Ihre Arbeitszahl von eins macht sie im Dauerbetrieb teuer, für wenige Stunden im Jahr oder zur Nutzung von PV-Überschüssen sind sie jedoch oft die wirtschaftlichste Lösung. EPOS-Plan berücksichtigt dabei, ob der Strom aus dem Netz bezogen oder aus der eigenen Erzeugung stammt.
Fernwärme als Spitzenlast
Ein bestehender Fernwärmeanschluss kann die Spitzenlast übernehmen, sofern der Leistungspreis nicht die gesamte Ersparnis aufzehrt. Entscheidend ist die vertraglich vereinbarte Anschlussleistung: Sie richtet sich nach der tatsächlich bezogenen Höchstleistung und lässt sich durch Speicher und eine geglättete Fahrweise senken.
Auslegung
Der Spitzenlasterzeuger wird auf die Differenz zwischen Gebäudeheizlast und der am Bivalenzpunkt verfügbaren Leistung der übrigen Erzeuger ausgelegt. Bei redundanter Auslegung deckt er die volle Heizlast ab und übernimmt zusätzlich die Ausfallsicherung. EPOS-Plan zeigt in der Jahresdauerlinie unmittelbar, wie viele Stunden welche Leistung benötigt wird, sodass sich Redundanz und Überdimensionierung sauber trennen lassen.
Takten und Mindestlaufzeit
Ein zu groß gewählter Kessel taktet in der Übergangszeit, was Wirkungsgrad und Lebensdauer mindert. Abhilfe schaffen ein hydraulisch richtig eingebundener Pufferspeicher, eine ausreichende Modulationsbreite oder eine Kaskade aus zwei kleineren Einheiten. In der Simulation wird die Zahl der Starts ausgewiesen; mehr als etwa 6.000 Starts im Jahr sind ein deutlicher Hinweis auf eine ungünstige Auslegung.
Praxishinweise
Ein vorhandener Bestandskessel ist bei Sanierungen häufig die günstigste Spitzenlastquelle, weil keine Investition anfällt. Er sollte allerdings hinsichtlich Restlebensdauer, Abgasweg und künftiger Brennstoffverfügbarkeit bewertet werden. Für die Wirtschaftlichkeitsrechnung ist zudem zu beachten, dass fossile Spitzenlast über den CO₂-Preis und über förderrechtliche Anforderungen an den Anteil erneuerbarer Wärme zunehmend belastet wird.