Die Komponente Spezifische Gestehungskosten
Komponentenvorlage
Die Komponentenvorlage Spezifische Gestehungskosten.e-ctpl befindet sich im Komponentenvorlagen-Ordner Kennzahlen.
Funktionsweise
Die Kennzahl Spezifische Gestehungskosten charakterisiert die Kostenbilanz einer Energieform bezogen auf den entsprechenden Bedarf, Englisch: LCOE — Levelized cost of energy, bzw. bei Wärmegestehungskosten: Levelized cost of heat (LCOH). Zum Beispiel kann ein Energiesystembetreiber die spezifischen Kosten für die Erzeugung einer Kilowattstunde Wärme mit mehreren Erzeugungsanlagen (BHKW, Wärmepumpe und Heißwasserkessel) anhand der Kennzahl berechnen und miteinander vergleichen. Die Kennzahl Spezifische Gestehungskosten wird nach folgender Formel berechnet, in der \(i\) der Laufindex ist.
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} = \frac {\sum K_{Kosten, i}\ – \sum K_{Erlöse, i}\ + \sum {\frac {I_{Invest, i}} {RBF_{i}}} \ – \sum K_{Gutschriften, i}} {\sum P_{Referenzgröße, i}}\)
Die Referenzgrößenleistung entspricht dem jeweiligen Bedarf oder der Erzeugungsleistung und bezieht sich auf eine Energieform (Strom, Wärme, Kälte, Dampf) oder auf alle Bedarfe bzw. alle Erzeuger. Die Kostenbilanz und der Bedarf werden auf denselben Zeitraum normiert, meist wird der Integralwert eines Jahres verwendet.
Für die Kennzahl gilt folgende Definitionsmenge:
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} \in \{-\infty,+\infty \} \)mit folgenden zwei Grenzwerten:
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} \to \{+\infty \} \)
\( \quad Bedarf = 0 \)
\( \quad Kosten \to +\infty \land Erlöse = 0 \)
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} \to \{-\infty \} \)
\( \quad Bedarf = 0 \)
\( \quad Kosten = 0 \land Erlöse \to +\infty \)
Zum Beispiel lautet die Berechnung der Wärmegestehungskosten eines BHKW in Worten ausgedrückt:
\( \frac {Brennstoffkosten \ +\ Betriebskosten \ + \frac {Investitionskosten} {RBF} \ – \ (Erlöse \ +\ Gutschrift \ zur \ Allokation)} {Wärmebedarf} \).
Zu den Erlösen zählt in diesem Beispiel der KWK-Zuschlag.
Eingabedaten
Im Unterschied zu den anderen Kennzahlen sind bei der Komponente Spezifische Gestehungskosten die Eingabedaten auf drei Formulare verteilt: Betriebskosten, Investitionskosten und Allokation mit Gutschrift, von denen die beiden letzteren nur optional zu verwenden sind.
Betriebskosten
Werden nur in dem Eingabedatenformular Betriebskosten Eintragungen gemacht, reduziert sich die Formel zur Berechnung der Gestehungskosten auf:
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} = \frac {\sum K_{Kosten, i}\ – \sum K_{Erlöse, i}\ } {\sum P_{Referenzgröße, i}}\).
Deshalb ist in der im Formular abgebildeten Formel der unbenutzte Teil (für die Investitionskosten) ausgegraut. Unter dem Reiter Betriebskosten wählen Sie in der linken Spalte für den Zähler, ob Kosten und Erlöse, Nur Kosten oder Nur Erlöse berücksichtigt werden sollen, und fügen Sie dann die Elemente zum Addieren und zum Subtrahieren hinzu.
Mit dem Button Importieren fügen Sie alle für die gewählte Energieform betriebskostenrelevanten Daten (Kosten und Erlöse) aus allen Komponenten im Schema auf einmal ein. Alternativ können Sie einzeln ausgewählte Elemente hinzufügen. Ebenso bestimmen Sie in der rechten Spalte den Nenner, die Referenzgröße. Hier wählen Sie Alle Bedarfe, Alle Erzeuger oder nur die Bedarfe/Erzeuger einer Energieform aus der Drop-down-Liste und dann die einzelnen Bestandteile, zum Beispiel die aufgenommenen elektrischen Leistungen (siehe folgende Abbildung).
Investitionskosten
Wenn zusätzlich zu den Betriebskosten auch Investitionskosten berücksichtigt werden sollen, berechnen sich die Spezifischen Gestehungskosten nach folgender Formel:
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} = \frac {\sum K_{Kosten, i}\ – \sum K_{Erlöse, i}\ + \sum {\frac {I_{Invest, i}} {RBF_{i}}}} {\sum P_{Referenzgröße, i}}\).
Unter dem zweiten Reiter der Eingabedaten können Sie die zu berücksichtigenden Investitionskosten zuordnen (siehe folgende Abbildung).
In der in diesem Formular abgebildeten Formel sind die Investitionskosten hervorgehoben. Zur Berechnung wird der Rentenbarwertfaktor RBF (abhängig von der Abschreibungsdauer (in den Wirtschaftlichen Eingabedaten der technischen Komponente)) und dem Zinssatz (in den Ökonomischen Stammdaten) verwendet, der zum Beispiel bei einem Zinssatz von 4 % und einer Abschreibungsdauer von 20 Jahren 13,59 beträgt. Während die Werte aus der Simulation für jeweils das aktuelle Jahr berechnet werden, werden die annualisierten Investitionskosten unter Berücksichtigung des Zeitwerts des Geldes auf den Abschreibungszeitraum bezogen berechnet, indem die Investitionskosten durch den Rentenbarwertfaktor geteilt werden.
Allokation mit Gutschrift
Sind die Spezifischen Gestehungskosten auf eine Energieform (z. B. Strom) bezogen und werden im Energiesystem weitere Energieformen (z. B. Wärme, Kälte) erzeugt, müssen die Kosten und Erlöse mit geeigneten Allokationsmethoden auf die Energieformen verteilt werden. Dafür können Sie die Gutschriftenmethode, bei der die erzeugten Energieformen mit einem Referenzpreis und Referenzwirkungsgrad als Erlöse von den Kosten abgezogen werden, verwenden. Einen Referenzpreis und den Referenzwirkungsgrad können Sie nicht nur für die sekundäre Energieerzeugung, sondern auch für die tertiäre und die quartäre vorgeben. Zum Beispiel vergüten Sie bei den Wärmegestehungskosten eines BHKW die Stromproduktion und umgekehrt bei den Stromgestehungskosten eines BHKW die Wärmeproduktion, das heißt, im Fall von spezifischen Stromgestehungskosten eines BHKW ist eine Gutschrift für die Wärmeerzeugung sinnvoll.
Ausgabedaten
Die Ausgabedaten enthalten die Summen der Betriebskosten, Betriebserlöse, Investitionskosten, der Gutschriften (Allokation) und der Bestandteile der Referenzgröße (siehe beispielhaft die folgende Abbildung).
Szenarien
Deckt ein Stromerzeuger einen bestimmten Bedarf, ergeben sich für die spezifischen Gestehungskosten des durch ihn erzeugten Stroms folgende vier mögliche Szenarien:
1. Es entstehen positive Stromgestehungskosten, das heißt, es entstehen Kosten, um elektrischen Strom zu erzeugen.
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} >0 \)
2. Die erzeugte Leistung entspricht genau dem Bedarf. Es entstehen weder Kosten noch Erlöse, da keine Interaktion mit dem Stromversorger besteht. Die Kennzahl nimmt den Wert 0 an.
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} =0 \)
3. Die Kennzahl nimmt auch dann den Wert 0 an, wenn die entstehenden Kosten exakt mit den Erlösen übereinstimmen. Aufgrund der fluktuierenden Energiebereitstellung durch erneuerbare Energien muss zum Beispiel bei starkem Wind (Windrad) und intensiver mittäglicher Sonneneinstrahlung (PV) überschüssige Energie ins Stromnetz eingespeist werden, sofern kein Speicher verwendbar ist. Zu anderen Tageszeiten muss dagegen wieder Strom aus dem Netz bezogen werden. Wenn die Einspeisevergütung deutlich geringer als der Strompreis ist, ist es wirtschaftlicher, den erzeugten Strom selbst zu nutzen.
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} =0 \)\( Erlöse = Kosten \)
4. Mit der Einspeisung des Stroms wird ein Gewinn erzielt, die Kostenbilanz ist negativ, und die Kennzahl nimmt einen negativen Wert an.
\( K_{Spezifische\ Gestehungskosten} ≤0 \)\( Erlöse > Kosten \)
