해당 내용은 Leibniz Universität Hannover의 Bauingenieurwesen(건축-토목공학) 과정에 참여하였을 당시 수업 내용을 개인적으로 정리한 것입니다.
저 스스로 복습의 의미도 가짐과 동시에, 독일에서 건축공학을 전공하시거나 특히 Leibniz Uni에서 건축공학을 공부하시는 분들께 조금이라도 도움이 되지 않을까 하는 마음으로 포스팅을 시작합니다.
1. Projektstruktur und Beteiligte
2. Übersicht - Gesamtablauf regenerativer Energieprojekte
3. Risiko- und Kostenverlauf
Der Verlauf der Risikoverminderung ist oft sehr unterschiedlich, der Verlauf der Kosten ist tendenziell immer ähnlich wie in der Abbildung dargestellt.
4. Ausgangslage Energirbedarf
- Strom
-> Jahresstrombedarf
-> Zeitlicher Verlauf
-> Qualität der elektrischen Energie (technische Verf ügbarkeit, Ausfallwahrscheinlichkeit, Spannungs und Frequenzqualität etc)
-> Anzahl der Lage der Abnehmer
- Bei einem typischen Kraftwerksprojekt (Windpark, Wasserkraftanlage, PV Kraftwerk, CSP Kraftwerk, CSP Anlage, thermische EE Anlage zur reinen Stromerzeugung) reduziert sich obige Frage auf
-> Zu liefernde Leistung
-> Wieviele Stunden im Jahr ist die Leistung zu liefern (Jahresstrombedarf)
-> Einhaltung vorgebebener Netzstandards
- Oft ist eine detaillierte Betrachtung der Nachfrage bei typischen Kraftwerksprojekten nicht notwendig, denn das Kraftwerk wird „ans große Netz“ angeschlossen. Wichtig wird die Frage bei kleinen (Insel-)Netzen, Wind-Diesel-Systeme.
5. Ausgangslage regeneratives Energieangebot
- Einer der wesentlichen Unterschiede zwischen der Planung von regenerativen Energieprojekten und konventionellen Kraftwerken ist die Detaillierung und der Aufwand bei der Resourcenanalyse.
- Wind
-> Jahresmittlere Windgeschwindigkeit im langjährigen Mittel in Nabenhöhe
-> Weibullverteilung
-> Turbulenzintensität
-> Zusätzlich (je nach Markt und Nachfrage) : Saisonaler und täglicher Gang, Fluktuationen, Langzeitbezug
6. Leistungsumfang der Machtbarkeitsstudie
1) Datenbeschaffung
2) Resourcenanalyse
3) Auswahl und Vorplanung technische Varianten
4) Technische Grobspezifikation der Varianten, Beschreibung
5) Prüfung aller Varianten hinsichtlich Einhaltung der Umwelt- und Genehmigungsauflagen
6) Kostenschätzung
7) Wirtschaftlichkeitsvergleich der Varianten
8) Vorplanung oder Entwurfsplanung (besser Basis Engineering) des auszuwählenden Variante
9) ESHIA – Enviromental, ocial, Health Impact Assessment
10) Detaillierung der Kosterschätzung
11) Marktanalyse
12) Finanzielle Analyse
7. Datenbeschaffung und Resourcenanalyse
a) Wind
b) IEC Klassen
c) DIBt- Richtlinie
d) Windzonen nach DIN EN 1991-1-4 NA
e) Geländekategorien nach NA.B
8. Datenbeschaffung und Ressourcenanalyse – Wind
- Datengrundlage
a) Messdaten am Standort für mindesten 12 Monate
b) Langzeitdaten an korrelierbaren Standorten für Langzeitkorrelation
c) Falls vorhanden: Tempetatur, Feuchtigkeit
- Leistungsumfang
a) Datenvalidierung, Plausibilitätsprüfungen
b) Saisonale und tageszeitliche Ganglinien
c) Vertikales Windprofil
d) Turbulenzanalyse
e) Einteilung des Standort in geeignete Windklasse
f) Langzeitkorrelation
g) Bestimmung der Jahresmittleren Wingeschwindigkeit und der Weibullverteilung
h) Bestimmung des Energieertrages: Probability of Exeedance (PoE) P50, P75, P90
i) Total uncertainty bei Wind oft zwischen 15 und 20%
- Durchzuführen von einem nach DIN ISO/IEC 17025 zertifizierten Gutachter
9. Datenbeschaffung und Ressourcenanalyse – IEC Klassen
- Weltweite Anwendung, absteigende Klassifizierung
- Die Parameter sind definiert für Nabanhöhe
-> Vref : Referenzwindgeschwindigkeit, mittel über 10 min bei 50 Jahreswiederkehrperiode
-> Iref : Erwartungswert der Turbulenzintensität bei 15 m/s
10. Datenbeschaffung und Ressourcenanalyse – Windzonen nach DIN EN 1991-1-4 NA
11. Datenbeschaffung und Ressourcenanalyse – Geländekategorien nach NA.B
13. Datenbeschaffung und Ressourcenanalyse – Gutachten
14. Technische Planung
- Die Tiefe oder Detaillierung der technischen Planung im Rahmen der Vormachbarkeitsstudie oder Machbarkeitsstudie variiert. In Deutschland ist die Einteilung entsprechend HOAI üblich:\
a) Grundlagenermittlung
b) Vorplanung
c) Entwurfsplanung
d) Genehmigungsplanung
e) Ausführungsplanung
- In der Machbarkeitsstudie wird in der Regel eine Grundlagenermittlung, Vorplanund und teilweise Entwurfsplanung erstellt.
- Im internationelen Gebrauch ist die HOAI Einteilung nicht üblich. Hier unterscheidet man
a) Conceptual Engineering
b) Basic Engineering
c) Detailed Engineering
- Im Rahmen der Machbarkeit ist im Regelfall das Conceptual Engineering ausreichend
a) Ausarbeiten von Cerfahrenskonzepten
b) Erstellung von groben Verfahrensbschreibung
c) Erstellung von einfachen Massen und Energiebilanzen
d) Bewertung von Scale-up Risiken
e) Erstellen von Verfahrensvergleichen
- Technisch und voraussichtlich wirtschaftlich sinnvolle Optionen sind auszuwählen
- In vielen Fällen ist eine Teilentscheidung über die Technologie bereits getroffen und es geht um Technologievariationen bzw. Lieferanten
- Technologiecariantionen: Unterschiebliche Windturbinentypen, abhängig von z.B.
a) Technischem Konzept
b) Verfügbarkeit im Markt
c) Erfahrung, Referenzen
d) Energieertrag
e) Windklasse
14. Technische Planung - Variantenvergleich von Onshore und Offshore Windparks
15. ESHIA (Enviromentl, Social, Health Impact Assessment)
- Umweltverträglichkeitsprüfung(UVP) = Environmental Impact Assessment (EIA)
- Erweiterung um Health und Social Aspekte heute üblich -> ESHIA
- Die Umweltverträglichkeitsprüfung(UVP) ist ein gesetzlich vorgesehenes, systematisches Prüfungsverfahren, mit dem die unmittelbaren und mittelbaren Auswirkungen von Vorhaben bestimmten Ausmaßes auf die Umwelt (Natur, Gesellschaft, Wirtschaft) im Vorfeld der Entscheidung über die Zulässigkeit des Vorhabens festgestellt, beschrieben und bewertet werden. Die Ergebnisse der im Rahmen der UVP durchgeführten Umweltverträglichkeitsuntersuchung werden als Umweltverträglichkeitsstudie bezeichnet und sind zusammen mit den weiteren Projektunterlagen Grundlage für die UVP.
- Die UVP oder ESHIA ist üblicherweise ein eigenständiges Dokument, aber Bestandteil der Machbarkeitsstudiendokumentation.
- Übersicht der Inhalte
16. Anforderung von ESHIA
- Flächenverbrauch
- Visuelle Auswirkungen
- Lärm
- Artensterblichkeit oder -verletzung und -störung (Vogelwanderung und -zucht sowie Offshore-Fische)
- Veränderung des Lebensraums
- Licht- und Beleuchtungsprobleme (Schattenflimmern und Klingenglitzern)
- Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz
a) Arbeiten in Höhen
b) Arbeiten über Wasser (Offshore)
- Gesundheit und Sicherheit der Gemeinschaft
a) Sicherheit der Flugzeug- und Seefahrt
b) Klinge und Eiswurf
c) Elektromagnetische Störungen und Strahlung (Flugradar, Fernsehen, Militär)
- Material- und Energieverbrauch
17. Kostenschätzung und Detaillierung der Kostenschätzung (Nach DIN 276 : Kosten im Bauwesen)
- Möglichkeiten
a) Mit Kostenkennwerten
-> Kostenkennwert: Verhältnis von Kosten zu einem geeigneten Bezugswert
-> Ermittlung der Bezugswertemengen
b) Ermittlung Kosten Einzelgewerke durch Erfarungswerte
c) Ermittlung Kosten durch Voranfragen
- Genauigkeit
a) Nach Prefeasibility / Machbarkeit -> ±30~40%
b) Nach Feasibility / Durchführbarkeit -> ± 20~25%
c) Bei Financial Close / Abschluss Turnkey Vetrag -> ± 1~5%