1 Stromkosteneinsparung im Berufsbildungszentrum der Stadt Nürnberg (BBZ) durch Umstellung der Computerräume auf Server-(Thin)Client- Systeme Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der VDI 2067/VDI 6025 als Entscheidungshilfe für künftige Ersatzinvestitionen
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Stromkosteneinsparung im Berufsbildungszentrum der … · der indischen Grenze zu Nepal die Stromverbrauchsdaten zusammen mit dem indischen Physiklehrer ... (vgl. Abb.2.1.2) ähneln
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Stromkosteneinsparung im Berufsbildungszentrum
der Stadt Nürnberg (BBZ) durch Umstellung der
Computerräume auf Server-(Thin)Client- Systeme
Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der VDI
2.1.1 Der Sachverhalt: .................................................................................................................................... 4
2.1.2 Darstellung einer Server-Client-Lösung: ............................................................................................... 4
2.1.3 Darstellung einer Server-Lösung mit Thin-Clients: .............................................................................. 4
2.1.4 Die Eigenschaften von Server-Client- und Einzelplatzkonzept im Vergleich: ...................................... 5
3. Die Stromverbrauchsmessungen in den PC-Räumen des BBZ ................................................................ 5
3.1 Das Messgerät ............................................................................................................................................... 5
3.2 Das Messdatenblatt ....................................................................................................................................... 6
3.3 Die Messergebnisse ...................................................................................................................................... 6
3.3.1 Beschreibung der Computerräume des BBZ in Nürnberg ..................................................................... 6
Abb. 3.3.1, aus Excel Wirtschaftlichkeitsberechnung, Anhang: A5, Tabelle D
3.3.2 Leistungsbetrachtung
Durch die Messungen im BBZ konnte man die durchschnittliche Leistung eines PCs sowie den
durchschnittlichen Standby-Verbrauch und den des dazugehörigen Bildschirms ermitteln. Die
dargestellten Minimal- und Maximalwerte beziehen sich auf die Messwerte einzelner Computer. In
Klammern steht der jeweilige Aufstellraum des PC. Die durchschnittliche Leistung wurde anhand aller
gemessenen Werte im BBZ errechnet (vgl. Tab. 3.3.2).
Leistungsaufnahme
Minimum Maximum Durchschnitt BBZ PC 40,00 W (B3/EDV Saal) 86,00 W (B11/G108) 49,04 W Bildschirm 17,00 W (B5/F139) 29,00 W (B8/C246) 21,32 W Standby 0,70 W (B8/C246) 2,57 W (B3/EDV Saal) 1,57 W Tabelle 3.3.2, vgl. auch Excel Wirtschaftlichkeitsberechnung, Anhang: A5-D
3.3.3 Laufzeitbetrachtung
Des Weiteren konnten wir die durchschnittliche Laufzeit eines einzelnen Rechners in einem Raum
durch die Raumbelegungspläne der einzelnen Schulen ermitteln (siehe Auszug 3.3.3).
Schulstunden pro Woche
Benutzungsstunden / Woche
[Anz/w] [h/Woche]
B2 19,09 14,32
B3 12,00 9,00
B5 21,10 15,83
B6 20,50 15,38
B8 23,25 17,44
B9 39,43 29,57
B11 16,00 12,00
Summe (BBZ) Durchschnitt (BBZ) 21,62 16,22
Abb. 3.3.3, aus Excel Wirtschaftlichkeitsberechnung, Anhang: A5, Tabelle D
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3.3.4 Energiebetrachtung Einzelplatzlösung
Mithilfe der Laufzeitangaben (Raumbelegungspläne + Auskünfte der Raumbetreuer) und der
Leistungsaufnahme [Watt] kann man die Energie, die für den Betrieb der PCs aufgewendet werden
muss, errechnen. Dazu multipliziert man die Leistung mit der Laufzeit, also W = P · t . Das Ergebnis
„Energie“ wird dann in Wh oder KWh angegeben.
Dabei steht „t“ für die durchschnittliche Laufzeit eines Rechners pro Woche in Höhe von ca. 16
Stunden und 13 Minuten. In den restlichen Wochenstunden in denen, die Computer nicht benutzt
werden, läuft der PC im Standby-Betrieb. Daraus resultiert die Differenz von 168h einer Woche zu
16,22h mit durchschnittlicher Benutzung. Der Rechner „läuft“ also überwiegend ca. 151 Stunden und
47 Minuten pro Woche im Standby-Betrieb. Die nachfolgenden Energiewerte in Tabelle 3.3.4a
beziehen sich auf die Messwerte von Tabelle 3.3.2 und Abb. 3.3.3.
In Tabelle 3.3.4b befinden sich die errechneten Energiewerte bezogen auf ein Schuljahr mit 39 Schulwochen. Innerhalb dieser verbrauchen die Rechner die Energie lt. Tabelle 3.3.4a, die restlichen 13 Kalenderwochen werden mit einem durchlaufenden Standby-Betrieb berechnet. Der durchschnittliche Gesamtverbrauch mit Standby-Betrieb der Schule beläuft sich daher auf ca. 55.000 kWh im Jahr (siehe Tabelle 3.3.4b). Da die Server-Client-Lösung vermutlich ein ähnliches Standby-Verhalten aufweisen wird, nehmen wir in der Gesamtenergiekostenbilanz keine Rücksicht auf die benötigte Energie im Standby-Betrieb, da bei gleichen Standby-Verbräuchen die Differenz gleich „0“ ist. Das heißt nicht, dass der Standbyverbrauch bedeutungslos ist (vgl. Kap. 7.)! Zunächst ergibt sich aber ein Referenzwert von ca. 41.700 kWh pro Jahr als Gesamtverbrauch für die 962 regelmäßig betriebenen Einzel PCs mit Bildschirm, den man als IST-Wert oder IST- Zustand ansehen kann.
Gerät Minimal ……….. Maximal Durchschnitt Ø aller PCs im BBZ
4. Ermittelter Stromverbrauch der Computerräume mit Server-(Thin)Client-System
4.1 Die Beschreibung der Server-Client-Lösung hinsichtlich Stromverbrauch
Bis zum Redaktionsschluss konnte keine Server-(Thin)Client-Lösung im BBZ ausfindig gemacht oder gemessen werden. Als Grundlage für die weitere Bearbeitung hatte man sich jedoch bereits frühzeitig auf die Auswertung der indischen Kooperationsschule gestützt. Dort betrug die Leistungsaufnahme nur 20 Watt, davon 8W für den Client und 12 Watt für den Bildschirm. 8-10 Watt Stromverbrauch für einen (Thin)Client ist realistisch, diesen geben auch Hersteller dieser Geräte an. Auf Grund von größeren Bildschirmen im BBZ verwenden wir im Wirtschaftlichkeitsvergleich später die durchschnittlich gemessenen 21,3 Watt, insgesamt also 29,3 Watt für Client und Bildschirm zusammen. Im Diagramm 4.1 ist die jeweilige Leistungsaufnahme für einen Arbeitsplatz der zwei Systeme exemplarisch gegenübergestellt. Geht man für das Server-Client-System mit Bildschirm von insgesamt 25 W aus, dann beträgt das Einsparpotential mit Server-Client-Systemen im BBZ gegenüber der derzeit vorherrschenden Lösung immerhin 65% (25W statt 72 W)!
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72
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80
W
Leistung [W]
Server / Client Einzelplatz PC
Server-Client
72
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80
W
Leistung [W]
Server / Client Einzelplatz PC
Server-Client
Einzelplatz
Diagramm 4.1
4.2 Angenommener Leistungsverbrauch pro Woche und errechnete Wirkarbeit pro Jahr
Mit den in 4.1 genannten Werten von 8 W pro Client und 21,3 W pro energiesparenden Bildschirm und der Laufzeit (vgl. 3.3.3) können wir den durchschnittlichen Energieverbrauch pro Arbeitsplatz mit Server-Client-Konzept im BBZ bestimmen. Zusätzlich zu dem Client und dem Bildschirm muss noch ein Server pro Raum hinzugerechnet werden. Ein Server wird mit durchschnittlich 200W angenommen (incl. der Netzwerkkomponenten und sonstiger Verbraucher). Da ein Server pro Klassenzimmer ausreicht, ist der Verbrauch für den Server auf durchschnittlich 15 PCs pro Computerraum aufzuteilen. Wie in Tabelle 4.2 dargestellt, ergibt sich dann der Gesamtverbrauch einer Server-Client Lösung inclusive dem Verbrauch des Servers. Der Verbrauch eines separaten Bildschirmes nur für den Server kann vernachlässigt werden, da dieser entweder über das Netzwerk gewartet wird oder nur kurzzeitig lokal bedient wird.
BBZ Woche Jahr Client + Bildschirm 458 kWh 17.378 kWh Server 15 kWh 558 kWh Gesamt 563 kWh 17.936 kWh Tabelle 4.2, Stromverbrauchswerte im BBZ (Komplette Server-(Thin)-Client Lösung mit Bildschirm)
Insgesamt ergibt sich sodann der hochgerechnete Stromverbrauch für die benötigen Arbeitsplätze im
BBZ nach einer sukzessiven Umstellung auf Server-(Thin)Klient-Systeme mit jährlich insgesamt
17.936 kWh.
5. Energiebilanz zwischen Server-Client und eines Einzelplatzrechners
5.1 Veranschaulichung des Einsparpotentials beim Stromverbrauch
Aus der Stromverbrauchsdifferenz der beiden Systeme ergibt sich das Einsparpotential in Höhe von jährlich 23.764 KWh für das BBZ (= 41.700- 17.936) bei Berücksichtigung aller Komponenten, also auch einen leistungsfähigen Server pro PC-Raum. Damit verbleibt immerhin ein Einsparpotential
von 57% ! Im Diagramm 5.1 ist dies anschaulich dargestellt.
Diagramm 5.1, Jährliches Energieeinsparpotential im BBZ
Durch die Auswertung der Stromrechnung (2015) konnten Daten zum Gesamtverbrauch im BBZ analysiert werden. Der jährliche Verbrauch des BBZ betrug ca. 1.940 MWh, das sind 1.940.000 KWh (vgl. auch Anhang: A5-B2). Darauf entfallen 41.700 kWh für die Nutzung der Computer. Dies entspricht zwar lediglich ca. 2% des jährlichen Gesamtbedarfs des BBZ. Absolut gesehen ist jedoch das Einsparpotential von jährlich 23.700 KWh ausschlaggebend. Dies entspricht etwa dem jährlichen Vollstrombedarf von 8 Haushalten. Eine weitere energiewirtschaftliche Bedeutung hat die Tatsache, dass die geringere Leistungsaufnahme der Thin-Client-Lösung zusätzlich bei der Reduktion der täglichen Lastspitze des BBZ ins Gewicht fallen wird. Das hat eine Auswirkung auf den Strompreis für das BBZ, wie im nachfolgenden Kapitel 5.2 erläutert wird.
5.2 Veranschaulichung des Lastspitzenverhaltens
Der Vergleich der Lastspitzen ist wichtig, da das BBZ aus der Sicht des Lieferanten und Verteilnetzbetreibers auf Grund der großen Abnahme einen Sonderverbraucher darstellt. In der Stromrechnung muss also neben dem Verbrauch in KWh aus die im Jahr auftretende, maximale Lastspitz in KW bezahlt werden. Die Lastspitzen im BBZ werden mit 7,41€ pro kW und Monat berechnet (88,92 €/KW/a). Die Reduzierung der Lastspitzen ist deshalb ein wichtiger Aspekt, der nicht vernachlässigt werden darf, wenn man die eingesparten Kosten ermitteln möchte. Pro Computer, bestehend aus Rechner und Bildschirm, entsteht eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von 72W (siehe 3.3.2 Tabelle) im Einzelplatzkonzept. Die Gesamtleistungsaufnahme aller PCs im BBZ beträgt ca. 67,34kW. Bei der Server-Client-Lösung beträgt der vergleichbar Wert nur 36,35 kW. In der Differenz beträgt also ca. 30 kW (Diagramm 5.2). Es kommt nunmehr darauf an abzuschätzen, wie viele PCs zum Zeitpunkt der täglichen Höchstlast für das gesamte BBZ gleichzeitig angeschaltet werden. Man kann in erste Näherung davon ausgehen, dass etwa 1/3 der PCs gleichzeitig eingeschaltet werden (mit anteilig 12 KW von 36,35 KW) und somit einen Beitrag zur gesamten Lastspitze des BBZ in Höhe von bis zu 960KW beitragen (vgl. auch A5-B2). Dies verändert den spezifischen Strompreis pro Kilowattstunde für die Berechnung der Kosteneinsparung. Im Anhang: A5-B2 werden Daten aus einer Stromrechnung des BBZ analysiert und der Einfluss auf den spezifischen Strompreis erläutert-dieser wird oft vernachlässigt. Der spezifische Strompreis aus der Rechnung für das BBZ beträgt für das Jahr 2015 22,04 ct/KWh. Berücksichtigt man eine Leistungsreduktion von 12 KW auf Grund der Server-Client-Lösung, dann errechnet sich eine zusätzliche jährliche Einsparung in Höhe von 1.312,10 € incl. Mwst. Die spezifische Einsparung pro KWh Energie kann deshalb statt mit 24,51 ct/KWh statt mit 22,04 ct/KWh höher angesetzt werden. Diese Auswirkung auf den Strompreis ist nicht unbedeutend. Insbesondere
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67,34
36,35
0 10 20 30 40 50 60 70 80
kW
Anschlussleistung [KW]
Server / Client Einzelplatz PC
bei Ersatzinvestitionen der Technik, z.B. bei der Erneuerung der elektrischen Leitungsanlage, ggf. bei der Trafoauslegung kann diese später zusätzlich größere Kosteneinsparungen mit sich bringen.
Diagramm 5.2
Bei den folgenden Energiekostenbetrachtungen in der Wirtschaftlichkeitsberechnung wird dieser
„Leistungsbonus“ bei der Server-Client-Lösung mit der absoluten Kosteneinsparung in Höhe von
1.312,10 € berücksichtigt (A5-B2, Zelle G47). Er führt, anders ausgedrückt, zu einem spezifischen
Strompreis von nur noch 18,77 ct/KWh (vgl. Anhang A5-B, Zelle I14).
6. Wirtschaftlichkeitsvergleich der beiden Lösungen – Einzelplatz und Server-Client
Für den nachfolgenden Wirtschaftlichkeitsvergleich wurden durch die Bearbeiter für sinnvoll erachtete
Varianten ausgewählt. Dabei gingen die real gemessenen Stromverbräuche und technische Annahmen
in die Betrachtung ein.
In einer weitergehenden Betrachtung mögen für die Entscheider in der Stadt Nürnberg und in den
jeweiligen Schulen zusätzlich die Ansätze für Investitionskosten und Lebensdauer der Anlagen von
großer Bedeutung sein. Aus diesem Grund wurde die Excel- Kalkulationstabelle für den
Wirtschaftlichkeitsvergleich so umfangreich und flexibel aufgebaut, dass alle möglichen Eingaben auf
der Ergebnisseite (vgl. gelb markierte Zellen in der Excel-Datei „Wirtschaftlichkeitsberechnung“, vgl.
A5-Erg.) zentral verändert werden können und die Auswirkungen auf das Ergebnis, d.h. die
Wirtschaftlichkeit, abgelesen werden können. Zum Ende der Betrachtung untersuchen wir noch die
Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit, wenn man z.B. für die Server-Client-Lösung eine abweichende
Lebensdauer von 8 oder 10 Jahren wählt. Das Excel Programm wird für weitergehende Betrachtungen
im Anhang auf einen Datenträger zur Verfügung gestellt oder auf Anfrage gerne zugestellt.
6.1 Erläuterungen zum Berechnungsverfahren für die Wirtschaftlichkeit- und VDI Normen
Für den Wirtschaftlichkeitsvergleich der einzelnen Varianten wurde die Systematik der VDI-Norm
2067 Teil 1 verwendet, welche die Grundlagen der Kostenrechnung für die Wirtschaftlichkeit
gebäudetechnischer Anlagen beschreibt. So werden im Wesentlichen folgende jährliche
Kostengruppen zu Jahresgesamtkosten addiert:
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+ A) Kapitalgebundenen Kosten der Investition
+ Instandsetzung und -haltung
+ B)Verbrauchsgebundene Kosten (Strom)
+ C)Sonstige Kosten
= Jahresgesamtkosten
Die Wirtschaftlichkeit verschiedener Varianten kann verglichen werden, indem man deren Jahresgesamtkosten gegenüberstellt. Die Anlage mit den niedrigsten Jahresgesamtkosten ist dabei die wirtschaftlichste. Bildet man die Differenz der Jahresgesamtkosten aus zwei Varianten, so ergibt sich die jährliche Einsparung der einen gegenüber der anderen Variante. Die Investition geht dabei nicht unmittelbar, sondern über die rechnerische Nutzungsdauer der PC´s und dem Zinssatz ein. Eine Investition in Höhe von 1.000 € ergäbe ohne Berücksichtigung von Zinsen einen jährlichen Kapitaldienst von 1.000 € / 5a = 200 €/Jahr. Durch die Berücksichtigung von Zinsen, ergibt sich ein etwas höherer Betrag, nämlich die sogenannte Annuität A nach folgender Formel: A = I ∙ 1/aN Dabei ist: I Investition 1/aN Annuitätsfaktor abhängig vom Zinssatz und Lebens-/Nutzungsdauer
Bei einem niedrigen Zinssatz von 2% und einer Betrachtungs-/Lebensdauer von fünf Jahren ergibt sich der Annuitätsfaktor mit 21,84%. Damit ergibt sich die jährliche Annuität A = 1.000 € ∙ 24,84% = 248,4 € / Jahr Damit entstehen innerhalb der fünf Jahre also nicht 1.000 € sondern 5 x 248,4 € = 1.242 € an kapitalgebundenen Kosten. Darin sind dann 242 € an Zinsen enthalten, die man im Rahmen der Tilgung eines annuitätischen Darlehens in Höhe von 1.000 € innerhalb der fünf Jahre bezahlen müsste. Man spricht deshalb auch von der Annuitätenmethode, die auch in der VDI-Richtlinie 6025 mit finanzmathematischen Variationen erläutert wird. Im Anhang wird für den interessierten Leser die Systematik der VDI 2067 und auch näher beschrieben (Anhang: A6). Dort wird auch erläutert, wie der Annuitätsfaktor für beliebige Zinssätze und Nutzungsdauern berechnet werden kann und die Inhaltsverzeichnisse der beiden VDI Richtlinien abgebildet (Anhang: A7). In der vom Wahlfach „Photovoltaik II- Energieeffizienz“ erstellte Excel-Tabelle für den Wirtschaftlichkeitsvergleich wird lediglich der Zinssatz und die Nutzungsdauer vorgegeben. Der Annuitätsfaktor, die Annuität und damit die jährlich anfallenden kapitalgebundenen Kosten der Investition werden automatisch in Excel berechnet, so dass man sich nicht mit finanzmathematischen Formeln beschäftigen muss (Anhang: A5-Erg.).
6.2 Erläuterungen zu Investitionen
Bei einer Wirtschaftlichkeitsberechnung müssen die Investitionskosten berücksichtigt werden. So sind
Festlegungen für die Ausgaben zu treffen. Ein Einzelplatz-PC wird mit 600 € angesetzt. Dazu
kommen noch die Anschaffungskosten von ungefähr 150 € für den Bildschirm hinzu. Bei einem
Server-Client System wird ebenso der Bildschirm benötigt, der PC wird im Rahmen einer
Ersatzinvestition oder Neuanschaffung durch einen Client ersetzt. So entstehen keine Mehrkosten
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gegenüber der Einzelplatzlösung. Bei den drei untersuchten Varianten der Server-Client-Lösung (siehe
Abschnitt 6.4) gehen wir in der Variante 1 von identischen Kosten gegenüber der Einzelplatzlösung
aus, damit die Stromkostenersparnis in der Variante 1 nicht durch finanzmathematische
Einflussgrößen verzerrt wird. Bei späteren Varianten (2 und 3) variieren wir bei den Kostenannahmen
des System zwischen 100 € Mehr- und Minderkosten je Arbeitsplatz.
In der nachfolgenden Abbildung 6.2 werden die Eingaben in die Exceltabelle der
Wirtschaftlichkeitsberechnung dargestellt (vgl. auch A5-Ergebnis). Im Programm können die „gelb“
hinterlegten Zellen frei entsprechend den jeweiligen konkreten Gegebenheiten und individuellen
Spezifischer Energiepreis d. eingesparten Energie 24,51 ct/kWh
Abbildung 6.3.1: Eingaben der „Wirtschaftlichkeitsberechnung“, vgl. Anhang: A5-Ergebnis
6.3.2 Schulspezifische Daten
Für die Berechnung der genutzten Energie ist die Laufzeit der Computer, wie in Abschnitt 3.3.3 erwähnt, von entscheidender Bedeutung. Die Räume wiesen eine deutlich unterschiedliche Tages- und Wochenauslastung auf, die in der Excel-Datei „Wirtschaftlichkeitsberechnung“ in Tabelle „D_Auswertung_Messergebnisse“ dargestellt wird (vgl. nachfolgende Abb. 6.3.2). Diese „gelb“ hinterlegten Eingabedaten sind wieder individuell vorzugeben. In der Berechnung wird das Ergebnis bei einer Änderung der Werte dann automatisch aktualisiert. Allgemeine Angaben zum Schulbetrieb / BBZ
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Schulwochen im Jahr 38 Wo/a
Durchschn. Laufzeit/ Woche 16,22 h
Anzahl Räume 66 St
Durchschn. Anzahl PCs / Raum 14,57 St
Abbildung 6.3.2: Eingaben der „Wirtschaftlichkeitsberechnung“, vgl. Anhang: A5-Ergebnis
6.4 Berechnete Varianten
6.4.1 Kostengleiche Variante V1
Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung wurde angenommen, dass der Anschaffungspreis einer
Einzelplatzlösung gleich dem Anschaffungspreis der Server-Client-Lösung entspricht. Dadurch sind
die kapitalgebundenen Kosten durch die Investition identisch. An diesem Beispiel kann aufgezeigt
werden, wie sich die Kosteneinsparung nur durch die Reduzierung des Energieverbrauchs auswirkt,
weil zunächst andere Kostenaspekte der unterschiedlichen Systeme ausgeblendet bzw. durch die
Differenzbildung der beiden Lösungen herausgekürzt werden (siehe Abb 6.4.1).
Einzel- Serverclient V0
Platzlösung V0
A) Kapitalgebundene Kosten (-) 153.012 p.a. 153.012 B) Verbrauchsgebundene Kosten (-) 9.191 p.a. 3.366
C) Betriebsgebundene Kosten (-) 50 p.a. 50
D) Sonstige Kosten (-) p.a. 0
Jahresgesamtkosten -162.253 p.a. -156.428
Ersparung jährlich 0 5.825
Abbilung 6.4.1: Ergebnis der „Wirtschaftlichkeitsberechnung“ Variante V0, vgl. Anhang: A5-
Ergebnis
Die Berechnung der kapitalgebunden Kosten in Höhe von jährlich 153.012 € sind in der
Wirtschaftlichkeitsberechnung in Tabelle „A_Kapitalkst“ berechnet (vgl. A5-A). Sie ergeben sich aus
der Investition in Höhe von 721.215 €, die für die 961 Arbeitsplätze bei der Erneuerung der
Einzelplatzrechner, wenn man eine 5 jährige Betriebs- und Tilgungsdauer bei derzeit 2% Zinssatz
berücksichtigt. Es entstehen dadurch inclusive Zinsen jährliche Kosten in Höhe von 153.012 €. Der
Betrag entspricht einem jährlich annuitätisch getilgtem Darlehnsbetrag für 721.215 € Darlehnssumme.
Im Anhang: A5-A werden auf diese Weise für jede Investitionsvariante jeweils die Zusammensetzung
Gesamtinvestition in Zeile 33 (Summe Zeile 20+21) und die daraus berechneten, jährlichen
kapitalgebundenen Kosten / Annuität in der Zeile 41 angegeben.
Bei den betriebsgebunden Kosten wurden hier 50 € pauschal angesetzt- diese haben nur bei
weitergehenden Betrachtungen eine Bedeutung.
Bildet man die Differenz der Jahresgesamtkosten aus Einzelplatzlösung und Serverclientlösung V0 so
ergibt sich jährliche Einsparung in Höhe von 5.825 € für das BBZ, die dann exakt der
Stromkosteneinsparung entspricht, da die Differenz von A) Kapitalgebundene Kosten und B)
Betriebsgebundene Kosten B) jeweils gleich „0“ ist.
Stellt man auf die reine Stromverbrauchseinsparung bei angenommenen, gleichen Investitionskosten
der Einzelplatz- oder der der Server-Client-Lösung ab, dann kann man hier bereits das Hauptergebnis
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der bezüglich der Energieeinsparung festlegen: Bei gleichen Investitionskosten kann eine
Stromkosteneinsparung in Höhe von jährlich 5.825 € realisiert werden, wenn man sukzessive bei
der Ersatzbeschaffung auf Server- (Thin)Client- Systeme im BBZ umstellt.
6.4.2 Spezifischer Anschaffungspreis je Server–Client höher (V2) oder niedriger (V3) als die Einzelplatzlösung
In einem weiteren Berechnungsbeispiel wurde nunmehr angenommen, dass die spezifischen Kosten
für eine Server-Client-Lösung je Arbeitsplatz um 100 € teurer sind als bei der Einzelplatzlösung (700
€ statt 600 €). Die kapitalgebundenen Kosten sind in der Folge unterschiedlich, die Einsparung bei den
verbrauchsgebundenen Kosten (B)) sind gleich denen in Abschnitt 6.4.1. In Abb. 6.4.2 ist das
Ergebnis dargestellt (V2): Vergleicht man die Serverlösung V2 mit der Einzelplatzlösung entstehen
bereits Mehrkosten („ - “) in Höhe von jährlich 14.577 €.
In Variante V3 sind geringere spezifischen Kosten für eine Server-Client-Lösung je Arbeitsplatz
angenommen worden (500 € statt 600 €). Die niedrigeren Investitionskosten ergeben jährlich
Kapitalgebundene Kosten in Höhe von nur noch 136.027 € statt 162.253 € für die Einzelplatzlösung.
Insgesamt steigert dies die jährliche Einsparung von 5.825 € auf 26.226 € (vgl. Abb 6.4.2).
Einzel- Serverclient V0
Serverclient V1 Serverclient V2
Platzlösung V0 V1 V2
A) Kapitalgebundene Kosten (-) 153.012 p.a. 153.012 173.413 132.610 B) Verbrauchsgebundene Kosten (-) 9.191 p.a. 3.366 3.366 3.366
Abbilung 6.4.2: Ergebnis der „Wirtschaftlichkeitsberechnung“ Variante V0-V2, vgl. Anhang: A5-
Ergebnis bei jeweils 5 Jahren Nutzungsdauer
6.4.3 Die Server-Client-Varianten V1, V2 und V3 mit Nutzungsdauer 10 Jahre
Die nachfolgenden Varianten unterscheiden sich gegenüber den vorherigen nur durch eine Variation
der Nutzungsdauer bei den Server-Client Lösungen (V1 bis V3).
Für die Einzelplatzlösung: 5 Jahre
Für die Server-Client- Lösung: 10 Jahre
Diese Annahme ist durchaus realistisch, weil die Hardware bei Server-Client-Systemen tatsächlich
durchaus 10 Jahre Nutzungsdauer erreicht.
Die Auswirkung auf die jährliche Einsparung ist hier außerordentlich groß, weil die Reduktion der kapitalgebundenen Kosten insbesondere bei dem niedrigen Zinssatz von 2% extrem vorteilhaft ist (vgl. Abb 6.4.3). Bereits bei gleichen ! Investitionskosten für die Einzelplatzlösung und der Server-Client Variante V0 halbieren sich die jährlichen, kapitalgebundenen Kosten nahezu (jährlich 80.290 € statt 153.012 €). Zusammen mit der jährlichen Stromkosteneinsparung ergibt sich eine jährliche Einsparung von
78.546 €.
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Die realistische Einschätzung der Lebensdauer für die Client- Varianten hat danach die entscheidendste Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit des Systems. Hier spielt es nur noch eine untergeordnete Rolle, ob die Server-Client Lösung z.B. 100 € Mehrkosten gegenüber der Einzel-PC- Lösung verursachen würde. Vergleicht man die beiden Varianten (also V1 mit Einzelplatz) dann beträgt die Einsparung trotz Mehrkosten bei der Investition immerhin noch 67.841 € jährlich!
Einzel- Serverclient V0
Serverclient V1 Serverclient V2
Platzlösung V0 V1 V2
A) Kapitalgebundene Kosten (-) 153.012 p.a. 80.290 90.996 69.585 B) Verbrauchsgebundene Kosten (-) 9.191 p.a. 3.366 3.366 3.366
Verschiedene betriebstechnische und wirtschaftliche Grundlagen sowie Wirtschaftlichkeits-berechnungsverfahren werden in der VDI 6025 (Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen, Nov. 96 S.1-150) erläutert. Mit Hilfe der Annuitätenmethode kann man die Wirtschaftlichkeitsberechnung von energietechnischen Anlagen durchführen. Zur betriebswirtschaftlichen Beurteilung der Investition einer technischen Anlage dienen (in Anlehnung an die Grundsätze der VDI 2O67) die Gegenüberstellungen der Jahresgesamtkosten pro Zeitabschnitt. Unter Jahresgesamtkosten wird die Summe aus folgenden Kostengruppen verstanden: (+) Einnahmen
(-) A) Kapitalgebundene Kosten (Zins + Tilgung, Instandsetzung und Erneuerung),
(-) B) Verbrauchsgebundene Kosten (bzw. arbeitsabhängige, wie Brennstoffe o.ä.),
(-) C) Betriebsgebundene Kosten (z.B. Wartung, Betätigung),
(-) D) Sonstige Kosten (Versicherungen)
Jahresgesamtkosten
Die Anlage kann wirtschaftlich betrieben werden / ist wirtschaftlich, wenn gilt: Jahresgesamtkosten > 0 ( also Einnahmen > Ausgaben) pro Zeitabschnitt Überschuss: ( + ), Verlust ( - ) Die Investitionen gehen nicht unmittelbar, sondern über die rechnerische Nutzungsdauer n (in Jahren) und über den Aufwand für Instandsetzung und Erneuerung in die Kostenberechnung ein (vgl. Beispielrechnung weiter unten). Die kapitalgebundenen Kosten sind die Summe der Kapital- und Instandsetzungskosten. Die Instandsetzung ist der Aufwand, der während der (rechnerischen) Nutzungsdauer zur Erhaltung des bestimmungsgemäßen Gebrauchs erbracht werden muss, um die
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Projekt Photovoltaikanlage
Wirtschaftlichkeitsberechnung Datum:
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durch Abnutzung, Alterung und Witterungseinwirkung entstehenden baulichen oder sonstigen Mängel ordnungsgemäß zu beseitigen. Dabei folgt die Berechnung der Kapitalgebundenen Kosten, der auch in der Investitionsrechnung der Elektrischen Energieversorgung üblichen Annuitätenmethode. Sie trifft eine Aussage über die
finanzmathematischen durchschnittlichen Einnahmen und Ausgaben pro Zeitabschnitt. Als Zeitabschnitt wird meist das Jahr gewählt. Die Annuitätsmethode verwendet zur Ermittlung dieser Werte die aus der Rentenrechnung bekannten Regeln für die Umwandlung eines Kapitalbetrages in einen, jeweils am Jahresende fälligen Betrag von gleichbleibender Höhe. Die Umwandlung erfolgt in der Weise, dass die Investiton mit dem Annuitätsfaktor 1/an multipliziert wird, der vom gewählten Kalkulationszinssatz (p), den Faktor q =
1+p und der Zeitdauer (n) der Betrachtung abhängt. Der Annuitätsfaktor kann aus Tabellen entnommen oder mit Hilfe folgender Formel berechnet werden:
1
)1(/1
−
−=
n
n
nq
qqa (1)
Die jährliche Annuität A (oder Kapitaldienst) ergibt sich dann mit der Investition I aus folgender Formel: naIA /1⋅= (2)
Berechnungsbeispiel:
Mit Berücksichtigung der prozentualen Instandsetzungskosten ergibt sich dann folgendes Beispiel zur Berechnung der jährlichen kapitalgebundenen Kosten für eine Kostengruppe: Gegeben: Investition I: 10.000 € Zinsatz p: 5 % q = 1+p: 1,05 (=1+5% = 1,05) Rechnerische Nutzungsdauer: 10 Jahre Annuitätsfaktor: 12,95 % (0,1295) nach (1)