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Buffl

Energiewirtschaft

von Ufuk A.

Was ist der Unterschied zwischen Ressourcen und Reserve?

Ressourcen:

Menge an Energierohstoff; geologisch nachgewiesen, kann wirtschaftlich noch nicht gewonnen werden

ODER

nicht nachgewiesen aber aus geologischen Gründen in Gebiet erwartet

Reserve:

Menge an Energierohstoff mit großer Genauigkeit erfasst, können wirtschaftlich gewonnen werden

Grenzerzeugungskosten typischer Kraftwerke

In welcher Einheit müssen die Temperaturen im Carnot- Wirkungsgrad eingesetzt werden?

Kelvin (0° = 273,15K)

Formel Warmwasserbedarf

Was sind die Stromgestehungskosten und wie werden sie ganz allgemein berechnet?

Kosten, die zur Umwandlung eines Energieträgers in elektrische Strom innerhalb eines Erzeuger anfallen

Wie werden die Summanden 1-4 bezeichnet?

Kapitalkosten
Brennstoffkosten
CO2-/ Emissionskosten
Fixe Betriebskosten

Was ist OpEx?

Operational Expenditures (OpEx):

Ausgaben für operativen Geschäftsbetrieb, Kosten für Rohstoffe, Betriebsstoffe, Personal, Leasing, Energie, etc.

Was ist CapEx?

Capital Expenditures (CapEx):

Investitionsausgaben, längerfristige Anlagengüter, Maschinen, Gebäude. Erstausrücstungen, ERsatzteile, Rechnersysteme etc.

Was ist das Ziel der Life-Cycle-Cost Betrachtung?

Strukturierung und Optimierung der Kosten/Auszahlungen und Erlöse/Einzahlungen eines Produktes über den gesamten Lebenszyklus unter Einbeziehung der Vorlauf- und Folgekosten

Benenne die drei typschen Phasen der Lebenszyklusbetrachtung

Entwicklungsphase
Marktphase
Nachsorgephase

Benenne die Klassen von Kosten der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von energetischen Anlage inkl. jeweils einem Beispiel

Welches Problem ergibt sich für die Verbraucher am Wärmemarkt hinsichtlich der Anbieterwahl und der daraus resultierenden Preisbildung?

Wodurch wird dieses Problem am Strommarkt vermieden?

Hohe Kosten für Verbraucher aufgrund der Monopolstellung der Anbieter - Ausschließlich lokale Anbieter
Strommarkt im Gegensatz zum Wärmemarkt liberalisiert

Nennen Sie die besondere Rolle der Bundesnetzagentur im deutschen Strommarkt sowie 2 weitere Teilnehmer am deutschen Strommarkt

Bundesnetzagentur -> Regulierer

Strommarkt Teilnehmer:

Energiehandelsunternehmen
Banken und finanzielle Dienstleister
Erzeuger, Produzenten
Übertragungsnetzbetreiber, Auktionsbüro
Versorger (z.B. regionale Stadtwerke)
(Industrielle) Verbraucher

Aus welchen Komponenten setzt sich der Verbraucherstrompreis in Deutschland zusammen?

Wofür steht:

1) ROI

2) ROIe

ROI : Return of Investment

ROIe : Erwarteter Return of Investemnt

Welche Arten von Risikoeinstellungen von Investoren gibt es und wodrin unterscheiden sie sich?

Risikoneutral: Entscheidung nur anhand von ROIe

Risikoavers : möglichst kleine Varianz

Risikofreude : bei gleichem ROIe entscheided höhere Varianz

Vorteile für Contracting-Nehmer

Keine Investition Notwendig
Risikoübertragung auf Contracting-Geber (Betriebsrisiko, Investitionsrisiko)

Welche Kategorien von Optimierungsproblemen werden unterschieden?

LP: Lineares Optimierungsproblem

ILP : Ganzzahliges Lineares Optimierungsproblem

MILP : Gemischt-ganzzahliges Optimierungsprobem

NLP : Nichtlineares Optimierungsproblem

MINLP : Gemischt-ganzzahliges nichtlineares Optimierungsproblem

Variablen grundsätzlich nicht negativ

Lösungsverfahren für Lineare Optimierungsprobleme

1) graphisches Verfahren

2) Simplex Verfahren

Lösungsmethoden für Gemischt-ganzzahlige Lineare Optmierungsprobleme (MILP)

1) Simplex Verfahren mit LP-Relaxation

2) Branch-and-Bound

3) Branch-and-Cut

Was ist und wie funktioniert die interne Zinsfuß Methode?

Jener Zinssatz bei dem der Kapitalwert einer Investition gleich Null ist
- Invesstition wirtschaftlich, wenn Kalkulationszinssatz < internen Zinsfuß

Vervollständige das Schaubild:

Bennene die drei Ziele (Eckpunkte) des Energie-politischen Zieldreiecks

Versorgungssicherheit
Wirtschaftlichkeit
Umweltverträglichkeit

Bennen Kraftwerke mit konventionellem Energieträger

Atomkraftwerk
Gas- und Ölkraftwerk
Braun-und Steinkohlekraftwerk

Bennen Kraftwerke mit erneuerbaren Energien

Wasser- und Biosmassenkraftwerke
Photovoltaikanlage
Windkraftanlage

Welchen Sollwert hat die Frequenz des Stromnetzes in Deutschland in Hz?

Was muss im Gleichgewicht stehen, damit diese Frequenz möglichst eingehalten wird?

Die Frequenz hat den Sollwert 50 Hz
Stromerzeugung und –verbrauch müssen im Gleichgewicht stehen.

Nennen Sie die drei Einflussmöglichkeiten des Gesetzgebers zur Regulation des Energiemarkts und je ein Beispiel für jede Einflussmöglichkeit

Was ist der Unterschied zwischen Normalform und Standardform eines linearen Programms?

Ungleichungen (Normalform) werden in Gleichungen (Standardform) umgewandelt mithilfe von Schlupfvariablen

Was ist die zentrale Herausforderung beim Branch-and-Bound-Verfahren und wie kann man ihr begegnen?

Finden einer guten Startlösung für Upper Bound und Lower Bound
- Mit dem Greedy-Algorithmus

Mit welchen beiden Strategien können bei der Suche in Knoten beim Branch-and-Bound-Verfahren verwendet werden?

Tiefensuche
Breitensuche

Bennene die vier Elemente der SWOT-Analyse

Strength (Stärken)
Weaknesses (Schwächen)
Opportunities (Chancen)
Threats (Bedrohungen)

Bennene min. 4 verschiedene Risikoarten

Bau- und Errichtungsrisiken
Technische Betriebsrisiken
Finanzierungsrisiken
Gesellschaftliche und politische Risiken
Abnehmerrisiken
Lieferantenrisiken
Preis- und Wechselkursrisiken
Technologische Diskontinuität

Nenne Beispiele für Optimierungsprobleme

Lineare Probleme
Traveling Salesman Problem
Rucksackproblem
Nichtlineare Probleme
MILP-Probleme
Zuordnungsproblem

Bennene Kennzahlen des Finanzkennzahldreiecks

1) Liquidität

2) Stabilität

3) Rentabilität

Was bedeutet ein Kapitalwert einer Anlage kleiner Null?

Anlegen zur angesetzten Verzinsung über den Zeitraum ist lohnenswerter

Was ist eine Investition?

Investitionen sind Ausgaben die man gezielt tätigt, um langfristig einen Gegenwert zu schaffen oder Gewinn zu erwirtschaften.

Was sind Kosten?

Kosten sind kurzfristige Ausgaben die notwendig sind um den Betrieb weiter zu gewährleisten, die aber langfristig keinen Mehrwert schaffen.

Was beschreibt der Kalkulationszinssatz?

Der Kalkulationszinssatz beschreibt die entgangene Rendite, die man mit dem angelegten Kapital hätte erwarten können, wenn man dieses anderweitig angelegt hätte.

Wovon ist die Heizperiode von Dammstandards abhängig?

Von der Heizgrenztemperatur. Also der Temperatur, ab dem geheizt werden muss.

Je höher, desto früher wird geheizt, umso länger die Heizperiode

Bennen Kategorien von Unsicherheiten in der thermischen Bedarfsrechnung

Bauphysik
Nutzverhalten
Anlagentechnik
Wetter

Bennene die beiden Lösungsansätze welche die Problematik der fehlenden Gleichzeitigkeit von Verbrauch und Erzeugung adressieren

Speicher
Sektorkoppelung

Handelsmöglichkeiten an der Strombörse

Terminhandel EEX
Day Ahead Auktion EXAA
Day Ahead Auktion EPEX Spot
Intraday Auktion EPEX Spot
Intraday Handel EPEX Spot
Day After Handel
Over the Counter Handel
Regelenergiemarkt

Was ist der Unterschied zwischen EBIT und EBITDA?

Bei EBITDA werden auch die Abschreibungen auf Wirtschaftsgüter und auf Firmenwerte hinzuaddiert

Unter der Annahme, dass alle anderen Faktoren konstant bleiben, wie verändert sich jeweils der Rentenbarwertfaktor wenn:

a) die Laufzeit n erhöht wird?

b) der Zinssatz i erhöht wird?

a) Bei einer längeren Laufzeit wird der RBF größer.

b) Bei einem höheren Zinssatz wird der RBF kleiner.

Welche Problem löst Contractin?

Konflikt zwischen Wirtschaftlichkeit einer Investition und langer Kapitalrücklaufzeit

Warum wird ein Blockheizkraftwerk (BHKW) in der Regel nicht nach der thermischen Spitzenlast ausgelegt?

Das BHKW würde damit häufig im Teillastbereich arbeiten und dies wäre in den meisten Fällen unwirtschaftlich, da der elektrische Wirkungsgrad stark sinkt.

Wie berechnet sich die Stromkennzahl von Blockheizkraftwerken?

Benenne die tyischen Anlagen für KWKK im Gebäudebereich

Blockheizkraftwerk
Absorptionskältemaschine

Vervollständige das Black-Box-Modell der KWKK:

Benenne vier notwendige Bestandteile die zur Formulierung eines Optimierungsproblems aufgestellt und definiert werden müssen

Entscheidungsvariablen (Lösungsraum)
Zielfunktion (Welche Größe muss min. oder max werden)
Restriktionen (Nebenbedingungen)
Parameter (Annahmen oder unterschiedliche Fallbetrachtungen)

Beispiele für Bestandteile eines Optimierungsproblems

Benennen Sie die Bestandteile der SWOT-Analyse und geben Sie anhand des Beispiels „Förderung der erneuerbaren Energien durch das EEG“ jeweils ein Beispiel zu jedem der Bestandteile an.

Benenne die zwei Maßnahmen im Europäischen Emissionshandelssystem, die dem Preisverfall der Caps entgegenwirken sollen

Backloading (Zurückhalten von Caps)
Marktstabilitätsreserve (MSR)

Benenne die drei Reservearten für Regelleistung im Stromnetz.

Wann müssen diese spätestens vollständig zur Verfügung stehen?

Primärreserve / Primärregelleistung (nach 30s)
Sekundärreserve / Sekundärregelleistung (nach 5 min)
Tertiärreserve (Minutenreserve) / Tertiärregelleistung (nach 15 min)

Benenne drei Unterschiede zwischen Strom- und Wärmemarkt bezüglich wirtschatlicher und/oder technischer Aspekte

Wozu dient der Primärenegriefaktor?

Gewichtungsfaktor zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher eingesetzter Energieträger

Vorteil Contracting

Übernahme eienr Investition durch einen externen Anbierter (Liquiditätsenpäse des Nuters werden umgangen)

Welche Faktoren sind für Heizlastberechnungen von Gebäuden zu beachten?

Transmissionsverluste und -gewinne
Lüftung / Infiltration
Interne Gewinne
Solare Gewinne

Unterschied zwischen statischer und dynamischer Simulation ; stichpunktartig

Statische Simulationen

Keine Zeitabhängigkeit der Variablen
Konstante Randbedingungen über diskrete Zeitspanne (z. B. Monat)
Keine Berücksichtigung der Regelung
Einfache Anwendung

Dynamische Simulationen

Explizite Betrachtung des zeitlichen Verhaltens von Systemen
Betrachtung der Speicherkapazität von thermischer Masse (Wände, Pufferspeicher, stehendes Wasser in Rohrleitungen)
Kopplung von Gebäude und Anlagensimulation (Betriebsweise, Regelung)

Erläutern Sie, warum die Sektorenkopplung für die Integration erneuerbarer Energien ein Schlüsselkonzept darstellt (ca. 2 Sätze und mindestens ein Grund).

Nennen Sie eine der sogenannten Verbindungstechnologien, welche ermöglichen Sektoren miteinander zu koppeln.

Nennen Sie außerdem, welche Sektoren durch die von Ihnen gewählte Verbindungstechnologie verbunden werden.

Anteile der klassischen Preiszusammensetzung für Wärme

Grundpreis (ca. 30%)
Arbeitspreis (ca. 68%)
Dienstleistung-/ Messpreis (ca. 2%)

Welche Sektoren werden durch das Emissionshandelssystem (EHS) beeinflusst?

Wärme
Verkehr

Formel für Heizlast / Wärmebedarf eines Gebäudes?

In der Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs ist der Ausnutzungsgrad der solaren Gewinne normalerweise < 1. Erklären Sie den Grund hierfür

Die solaren Gewinne können in den Übergangsmonaten/Sommer zur Überhitzung führen und können daher nicht genutzt werden.

Nennen Sie zwei konkrete Beispiele, bei dem der Unterschied zwischen Wärmebedarf und Wärmeverbrauch für ein Gebäude besonders groß ist.

Annahme: Sowohl Wärmebedarf als auch Wärmeverbrauch wurden korrekt bestimmt.

z.B.

• Reale Wetterbedingungen weichen von der Berechnungsgrundlage ab

• Reale Innenraumtemperaturen sind deutlich höher als in der Berechnung berücksichtigt, aufgrund von z.B. Dämmung/Nutzer/Anlagen

• Trinkwarmwasserbedarf hängt stark vom Nutzer ab -> Pauschalwerte unterscheiden sich vom realen Bedarf

Bis zu welcher maximalen Nennleistung können Solaranlagen nach dem Mieterstromzuschlag gefördert werden?

Bis zu einer maximalen Nennleistung von 100 kW

Elemente des Risikomanagment

Was ist der Unterschied zwischen Energiebedard und Energieverbrauch?

Der Energiebedarf beschreibt die Energiemenge die ein System, unter festgelegten technischen Randbedingungen, benötigt. Der Energiebedarf ist in der Regel eine berechnete Größe.
Der Energieverbrauch beschreibt die Energiemenge, die ein System, unter realen Bedingungen, benötigt. Der Energieverbrauch ist immer eine gemessene Größe.

In welchem Temperaturbereich arbeiten die Wärmenetze der 5. Generation und welche Flussrichtung trifft auf die genutzten Fluide zu?

Wärmenetze der 5. Generation arbeiten mit Fluidtemperaturen zwischen 5 und 25 °C. Dabei ist die Flussrichtung, anders als bei allen Vorgängernetzen, bidirektional.

Elemente der Wärmewende

Wie hoch muss der Füllstand der Gasspeicher in Deutschland nach dem Gesetz zur nationalen Gasreserve zum 1. November des jeweiligen Jahres sein?

min. 90%

Was sind die Stromgestehungskosten und wie werden sie ganz allgemein berechnet?

Kosten, die zur Umwandlung eines Energieträger in elektrischen Strom innerhalb eines Erzeugers anfallen

Woraus setzten sich die Grenzerzeugungskosten zusammen?

Aus den variablen Kosten der Stromgestehungskosten. Also aus den Brennstoff- und Emmisionskosten

Nenne 5 Eigenschaften eines MILP

min. eine Variable ist ganzzahlig
Funktinen sind linear
Funktion muss maximiert oder minimiert werden
Variablen sind größer gleich 0
Optimale Lösung muss nicht auf Eckpunkten/Kanten liegen

Formeln für den Brennstoffausnutzungsgrad von BHKW

Was für Lösungsansätze gibt es für Optimierungsprobleme

Exakte Verfahren ; sehr genau, jedoch langsam und nur bei vereinfachten Modellen anwendbar
Heuristische Verfahren sind ungenau, aber schnell und leicht anwendbar

Was ist Branch and Bound? Welche Hilfsmittel werden benötigt?

Eine Methode zur Lösung von MILP
- Branching: Aufteilung der Lösungsmöglichkeiten in Untermengen
- Boundind: Frühzeitiges Aussortieren suoboptimaler Lösungen
Benötige Hilfsmittel:
- Relaxation eines Optimierungsproblems
- Suchmethoden (Breiten- oder Tiefensuche)
- Lösungsalgorithmen für relaxiertes Optimierungsproblem

Was ist ein Pareto Optimum?

Ein Pareto-Optimum liegt vor, wenn die Zielgröße nicht mehr verbessert werden kann ohne eine andere Zielgröße zu verschlechtern

Nenne die unterschiedlichen Anwendungsgebiete und Detailtiefen von MILP und LP

Wonach werden die Variablem im Greedy-Algorithmus sortiert?

Nutzen zu Gewicht Verhältnis
Beispiel : Kapitalwert / Investition

Wie berechnet man den Jahresprimärenergiebedarf?

mit e_p: Anlagenaufwandszahl (Bilanzgrenze Primär- zu Nutzenergie)

Elektrischer Wirkungsgrad Pumpwasserkrafwerk?

Welche Suchmethode des Branch-and-Bound ist speichereffizienter und warum?

Tiefensuche, da nur ein Pfad gemerkt/gespeichert werden muss

Wirkungsgrade Solarthermie und Photovoltaik

Umwandlung von GJ in kWh

Elektrischer Beiwert einer Windkraftanlage (WKA)

Stromkennzahl BHKW

Welche 3 Sektoren gibt es und wer sind die Hauptverursacher?

Welche Speicherarten werden unterschieden? Nenne jeweils ein Beispiel

Thermische Speicher : Fernwärmespeicher, Warm-Wasser Pufferspeicher, Latent Wärmespeicher
Elektrische Speicher : Pumpspeicherkraftwerke, Batterie, Druckluftspeicherkraftwerke

Was ist ein Speicher?

Ein Energiespeicher ist eine energetische Anlage zur Speicherung von Energie in Form von innerer, potentieller oder kinetischer Energie.

Ein Energiespeicher umfasst die drei Prozesse Einspeichern(Laden), Speichern(Halten), Ausspeichern(Entladen) in einem Zyklus.

Blackboxmodell einer Wärmepumpe

Nenne einige Kopplungen von Erzeugnern zu einem Energiesystem

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK)
Gas- und Dampf-Kombikraftwerk (GuD)
PV+ Wärmepumpe
Solarthermie + Absorptionskältemaschine

Was muss man bei der Kopplung von Einzelsystemen beachten?

Gleichzeitigkeit des Betriebs
- Abhilfe Speicher
Temperaturniveau bei Wärmeströmen
Wirkungsgrade der Einzelsysteme

Was ist die Gradtagszahl und wie wird sie berechnet?

Die Gradtagszahl ist der Zusammenhand zwischen Innen- und Außentemperatur und wird dazu genutzt den Heizwärmebedarfs eines Gebäudes zu ermitteln

Wie lange ist die Heizperidoe in Deutschland?

9 Monate

(01.09-31.05)

Benenne die Entwicklungsphasen eines Contracting-Projektes

Risiken des Contracting

Wofür wird die Risikomatrix verwendet

Risikobewertung- und Aggregation

Strategien zur Risikosteuerung

Aktive (präventive) Maßnahmen
- Auswahl der Kunden, Qualitätsmanagement. Regelmäßige Wartung, Notfallpläne
Passive (korrektive) Maßnahmen
- Risikodiversifikation (Liferanten und Markt)
- Risikotransfer (Übertragung auf Partner, Versicherungen)

Was ist das Bernoulli-Prinzip?

Für jede Investition gibt es einen eindeutigen Nutzen

Definiere Kosten und Erlöse

Kosten : negative finanzielle Auswirung einer Handlung

Erlöse : Mittelfluss als Gegenleistung für Waren und Dienstleistungen

Ziele einer Investition

Erwirtschaftung von Erträgen durch zielgerichteten Einsatz finanzieller Mittel
Vorteilhaft, d.h. ertragssteigernd bzw. mit hohen Renditen verbunden
Risiken sollen berechenbar sein und reduziert werden

Kategorien zur Einordnung von Investitionen

Objekt
Zielsetzung
Nutzungsdauer
Zeitablauf

Nenne Beispiele für Statische Investitionsrechnung und dynamische Investitionsrechnung

statisch:

Rentabilitätsvergleichsrechnung (Renditemax.)

Statische Amortisationsrechnung (Kapitalrückflussopt.)

dynamisch:

Kapitalwertmethode (Vermögensmax.)
Anuitätenmethode (Entnahmemax.)
Interner-Zinsfuß-Methode (Renditemax.)
Dynamische Amortisationsrechnung (Kapitalrückflussopt.)

Was ist der Barwert (present value) ?

Wert einer Zahlungsreihe zum Bezugszeitpunkt t_ref unter Annahme eines Kalkulationszuinssatzes i

Was ist die goldene Bilanzregel?

Langfristig investierte Vermögen sollte auch langfristig finanziert sein

Kostenbeeinflussung im Gebäudelebenszyklus (Diagramm)

Formel für Anlagendeckungsgrad I ?

Formel für Anlagendeckungsgrad II

Was ist die Annuitätenmethode?

Spezialfall der Kapitalwertmethode
Umwandlung einer ungleichmäßig strukturierten Zahlungsreihe in eine Zahlungsreihe mit gleich großen Zahlungen (Annuitäten)
- -> Periodisierung des Kapitalwertes
Annuität besteht aus Zins- und Tilgungsanteil
Annuität dem Entnahmebetrag, um das Anfangskapital (inkl. Zinsen) in N Jahren aufzubrauchen

Unterschied von statischen zu dynamischen Verfahren in der Investionsrechnung

Was sind Vermeidungsgrenzkosten (VKG) ?

Kosten je Einheit vermiedenem CO2 in [€/t]

Diagramm :

Benenne die notwendigen Bestandteile die zur Formulierung eines Optimierungsproblems aufgestellt werden müssen und erläutere diese ausführlich

Formel für Warmwasserbedarf

Was ist die statische Reichweite von Energiereserven und wie wird sie berechnet?

Zeitspanne in der die Energiereserve unter konstanem jährlichen Verbrauch reichen würde

Was ist die dynamische Reichweite von Energiereserven und wie wird sie berechnet

Mit Einberechnung steigender Verbräuche infolge der Verbesserung des Lebensstandard und des Bevölkerungswahstums

Was ist :

Primärenergie

Sekundärenergie

Endenergie

Nutzenergie

Zielenergie

Nenne jeweuls ein Beispiel

Primäremergie (PE)

Natürlich vorkommende Energieform oder Quelle. Es wird zwischen unerschöpflichen (rgenerativen) und fossilen Energieträgern unterschieden
- Beispiel: Öl, Erdgas

Sekundärenergie (SE)