Brutto- vs. Netto-Wirkungsgrad: Eigenbedarf und Heizwert

Im Leistungsdatenblatt eines japanischen Kessel- oder Turbinenlieferanten stehen zwei Wirkungsgrade: 発電端効率 und 送電端効率. Eine dritte Zeile nennt den 所内率 in Prozent. Ihr Vertrag garantiert dagegen einen Netto-Wirkungsgrad oder einen spezifischen Wärmeverbrauch in kJ/kWh, und Ihr Betriebsteam erfasst den Eigenbedarf jeden Monat.

Die Begriffe lassen sich eindeutig zuordnen. 発電端 (hatsudentan, „Erzeugungsende“) ist die Bruttoleistung an den Generatorklemmen. 送電端 (sodentan, „Sendeende“) ist die Nettoabgabe nach Abzug des Kraftwerkseigenbedarfs. Der 所内率 (shonai-ritsu) ist der Eigenbedarfsanteil und verbindet beide Werte.

Dieser Leitfaden zeigt, wo die Werte gemessen werden, wie Sie zwischen Brutto- und Netto-Wirkungsgrad sowie spezifischem Wärmeverbrauch umrechnen und warum die Heizwert-Basis (H_i oder H_s) ebenso wichtig ist wie die Bilanzgrenze. Am Ende finden Sie eine Checkliste und Fragen an die japanische Seite.

Die folgende Tabelle nennt die japanischen Begriffe, die Ihnen in Spezifikationen, Leistungsgarantien und Betriebsberichten am häufigsten begegnen.

Japanisch	Lesung	Deutsch	Bedeutung
発電端	hatsudentan	Generatorklemmen, brutto	Elektrische Energie an den Generatorklemmen
送電端	sodentan	Abgabe, netto	Bruttoerzeugung abzüglich Eigenbedarf
所内率	shonai-ritsu	Eigenbedarfsanteil	Eigenbedarf in Prozent der Bruttoerzeugung
所内電力 / 所内消費電力	shonai denryoku / shonai shohi denryoku	Eigenbedarf (Kraftwerkseigenbedarf)	Strom, der für den Betrieb der Anlage selbst gebraucht wird
補機	hoki	Hilfsantriebe, Nebenanlagen	Pumpen, Gebläse und weitere Aggregate, die die Erzeugung unterstützen
受電端 / 需要端	judentan / juyotan	Übergabepunkt beim Abnehmer, Verbrauchsstelle	Ort, an dem der Abnehmer den Strom erhält
高位発熱量 / 低位発熱量	koi / tei-i hatsunetsuryo	Brennwert Hs / Heizwert Hi	Oberer und unterer Energieinhalt des Brennstoffs

Inhalt

1. Brutto (発電端) und Netto (送電端): Wo wird gemessen?
2. Brutto- und Netto-Wirkungsgrad: eine Energiebilanz im Beispiel
3. Formeln: Brutto-Wirkungsgrad, Eigenbedarfsanteil und Netto-Wirkungsgrad
4. Vom Wirkungsgrad zum spezifischen Wärmeverbrauch: kJ/kWh und Btu/kWh
5. Hi oder Hs: Basis prüfen, bevor Sie vergleichen
6. Übergabepunkt beim Abnehmer: Verluste jenseits der Anlage
7. Wie sinkender Eigenbedarf den Netto-Wirkungsgrad erhöht
8. Checkliste: Brutto- und Netto-Angaben in einer japanischen Spezifikation lesen
9. Fragen an den japanischen Lieferanten
10. Grenzen dieses Leitfadens
11. FAQ
12. Quellen

Brutto (発電端) und Netto (送電端): Wo wird gemessen?

Das Erzeugungsende ist die Stelle, an der die Leistung die Generatorklemmen verlässt. Das Sendeende ist die Nettoabgabe der Anlage: Das, was nach dem Eigenbedarf an das Netz oder an den Standort abgegeben wird. Es ist die Bilanzgrenze für die Bewertung der Gesamtanlage.

Die Abbildung arbeitet mit Relativwerten. Von 30 erzeugten Einheiten verbraucht die Anlage 3, sodass 27 am Sendeende ankommen.

Abbildung 1: Die Generatorleistung teilt sich auf Eigenbedarf und Netz auf

Verbraucht die Anlage 3 von 30 Einheiten an den Generatorklemmen, bleiben 27 am Sendeende.

Relativwerte zur Veranschaulichung. Die tatsächlichen Messstellen und Verlustgrenzen richten sich nach der Messspezifikation der jeweiligen Anlage.

Ein Kraftwerk braucht Strom für den eigenen Betrieb. Kesselspeisepumpen und Gebläse fördern zum Beispiel Wasser und Verbrennungsluft in den Kessel, und ihre Leistungsaufnahme geht von der Leistung ab, die die Anlage abgeben kann.

Diese unterstützenden Aggregate heißen hoki (補機, Hilfsantriebe). Ihr Verbrauch bildet den Eigenbedarf (auf Englisch „station service“ oder „house load“). Betrachtet man nur den Generator, erhält man den Bruttowert. Betrachtet man die gesamte Anlage einschließlich der Hilfsantriebe, erhält man den Nettowert.

Was zum Eigenbedarf zählt

In einem Dampfkraftwerk sind die typischen Eigenbedarfsverbraucher die Maschinen, die Wasser, Luft und Kühlwasser bewegen. Anlagen mit Kühlturm betreiben zusätzlich Kühlturmventilatoren und Kühlwasserpumpen, sodass die Zusammensetzung des Eigenbedarfs vom Kühlsystem abhängt.

Die drei Gruppen in der Abbildung zeigen, wofür der Hilfsstrom eingesetzt wird.

Abbildung 2: Drei Aufgaben des Eigenbedarfs

Der Eigenbedarf drückt Wasser, bewegt Luft und führt Wärme ab.

KesselspeisepumpenFördern Wasser gegen den Kesseldruck in den Kessel. Erforderlicher Volumenstrom und Druck bestimmen die Leistung.

GebläseBewegen Verbrennungsluft und Rauchgas. Volumenstrom und Druckverlust im Strömungsweg bestimmen die Leistung.

KühlsystemFührt die im Kondensator aufgenommene Wärme ab. Bei Kühlturmbetrieb zählen auch die Ventilatoren zum Eigenbedarf.

Die Pumpenleistung hängt von Volumenstrom, Förderhöhe und Pumpenwirkungsgrad ab, nicht allein davon, dass Wasser fließt. Schlüsselt man den Eigenbedarf nach Aggregaten auf, sieht man, wo sich Einsparungen lohnen.

Zur Gebläselast gehört auch der Strömungswiderstand des Luftvorwärmers. Wenn Sie die Wärmerückgewinnung im Luftvorwärmer bewerten, stellen Sie Brennstoffeinsparung und zusätzliche Gebläseleistung in dieselbe Bilanz, um den Nettoeffekt zu erkennen.

Der Eigenbedarfsanteil bezieht sich auf die Bruttoerzeugung

Der Eigenbedarfsanteil ist die Eigenbedarfsenergie geteilt durch die Bruttoenergie an den Generatorklemmen. Bei 30 erzeugten und 3 selbst verbrauchten Einheiten beträgt er 10 %. Es sind weder 3 % (3 bezogen auf die Brennstoffwärme von 100) noch 3 bezogen auf die Netto-Einheiten 27.

Das entspricht der Definition des Institute of Electrical Engineers of Japan (IEEJ). Auch die indischen Tarifvorschriften (CERC) geben den Eigenverbrauch in Prozent der Bruttoenergie an den Generatorklemmen an, und die US-amerikanische EIA definiert die Nettoerzeugung genauso: Bruttoerzeugung minus Eigenbedarf.

Der Umfang des Eigenbedarfs ist jedoch nicht überall gleich. Die IEEJ-Definition schließt die Pumpleistung von Pumpspeicherwerken aus, die EIA zählt sie zum Eigenbedarf. CERC rechnet Transformatorverluste innerhalb der Erzeugungsanlage dazu und schließt den Strom für Wohnsiedlung und Bauarbeiten aus.

Der Anteil ändert sich außerdem mit Anlagentyp, Ausstattung der Hilfsantriebe und Last. Halbiert sich die Erzeugung bei gleichem Eigenbedarf, verdoppelt sich der Anteil. Verwenden Sie Messwerte derselben Anlage und desselben Zeitraums, nicht einen Wert, der aus Anlagengröße oder Anlagentyp angenommen wurde.

Brutto- und Netto-Wirkungsgrad: eine Energiebilanz im Beispiel

Nehmen wir zur Veranschaulichung eine Brennstoffwärme von 100. Kessel-, Rohrleitungs- und weitere Verluste betragen 10, die Wärme, die vom Kondensator an das Kühlsystem abgeführt wird, 60. Die verbleibenden 30 werden zu elektrischer Energie, der Brutto-Wirkungsgrad (発電端効率) beträgt also 30 %.

Die Abbildung trennt zwei Schritte: die Wärmebilanz bis zum Generator und die Verwendung des erzeugten Stroms.

Abbildung 3: 100 Einheiten Brennstoffwärme in zwei Schritten verfolgt

Trennen Sie die Wärmebilanz bis zu den Generatorklemmen von der Verwendung des Stroms.

Brennstoffwärme: 100

106030

Wärmeverluste der Anlagenteile 10 / Abwärme an das Kühlsystem 60 / Strom 30

Erzeugter Strom: 30

327

Eigenbedarf 3 / Abgabe 27

Jeder Balken ist für seine eigene Summe mit 100 % Breite gezeichnet; der untere Balken vergrößert die 30 des oberen. Die Aufteilung zeigt keine typischen Verluste einer realen Anlage.

Verbrauchen die Hilfsantriebe 3 der 30 Einheiten, können 27 abgegeben werden. Der Netto-Wirkungsgrad (送電端効率) ist 27 geteilt durch die Brennstoffwärme 100, also 27 %. Die Leistung des Generators selbst ändert sich dabei nicht.

In diesem Beispiel sind die Wärme am Kondensatoraustritt und der Eigenbedarfsstrom getrennte Ströme. Die 60 Einheiten Wärme, die das Kühlwasser abführt, entsprechen nicht den 3 Einheiten Strom für Pumpen und Kühlturmventilatoren. Zählen Sie Wärme und Strom getrennt.

Das Abkühlen des Dampfs zu Wasser gehört zum Clausius-Rankine-Prozess, und ein Wärmeschaltbild hilft, Wärmezu- und -abfuhr je Komponente zu verfolgen.

Anlagenwirkungsgrad und Komponentenwirkungsgrad

Der Anteil der Brennstoffwärme, den der Kessel an den Dampf überträgt, ist nicht der Anteil, den die Anlage in Strom umwandelt. Nicht die gesamte Wärme im Dampf wird zu Leistung. Wer den Kesselwirkungsgrad als Brutto-Anlagenwirkungsgrad verwendet, kommt daher zu einem falschen Ergebnis.

Die Turbinenarbeit ergibt sich aus den Dampfzuständen am Ein- und Austritt. Verknüpft man diese Rechnung mit dem Kesselwirkungsgrad (Brennstoff zu Dampf), sieht man, in welcher Stufe die Verluste gesenkt werden sollen.

Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung, die Abwärme an Produktionsprozesse liefern, rechnen auch die Nutzwärme mit. Elektrischer Wirkungsgrad und Gesamtnutzungsgrad (Strom plus Wärme) beantworten verschiedene Fragen, prüfen Sie also, worauf sich eine Zahl bezieht.

Formeln: Brutto-Wirkungsgrad, Eigenbedarfsanteil und Netto-Wirkungsgrad

Bringen Sie Brennstoffwärme und elektrische Energie vor der Division auf dieselbe Einheit. Eine kWh entspricht 3.600 kJ. Wird der Strom in kWh und die zugeführte Wärme in kJ erfasst, multiplizieren Sie die kWh mit 3.600.

Verwenden Sie einen Heizwert, der zur Einheit der Brennstoffmenge passt: kJ/kg bei Masse, kJ/m³ bei Gasvolumen. Halten Sie bei Gas Volumina im Normzustand und Volumina bei Betriebstemperatur und -druck auseinander.

Bei einem Eigenbedarfsanteil von 10 % setzen Sie e = 10 ein; geteilt durch 100 ergibt das 0,10. In der Dezimalform „Netto-Wirkungsgrad = Brutto-Wirkungsgrad × (1 − Eigenbedarfsanteil)“ setzen Sie direkt 0,10 ein.

Rechenbeispiel: von den Brennstoffdaten zum Netto-Wirkungsgrad

Angenommen, die Anlage verfeuert in einem Zeitraum 10.000 kg Brennstoff mit einem Heizwert von 36.000 kJ/kg. Die Bruttoerzeugung beträgt 30.000 kWh, der Eigenbedarf 3.000 kWh. Damit können Sie ab der zugeführten Wärme alles berechnen.

Die Abbildung zeigt die drei Aufzeichnungen, die Sie brauchen, alle für denselben Zeitraum.

Abbildung 4: Beide Zählerstände und die Brennstoffaufzeichnung auf einen Zeitraum abstimmen

Mit zugeführter Wärme, Bruttoerzeugung und Eigenbedarf lassen sich beide Wirkungsgrade gegenrechnen.

Fiktive Rechenannahmen. In kWh entsprechen die Zählerstände 30.000 kWh und 3.000 kWh.

Die 30 % und 27 % beruhen auf Brennstoff- und Stromdaten desselben Zeitraums. Wer eine Tagesenergie mit dem Monatsbrennstoffverbrauch kombiniert, erhält ein bedeutungsloses Verhältnis. Gleichen Sie daher zuerst Beginn und Ende aller Aufzeichnungen ab. Hilfreich ist auch, die Messstellen in einem einpoligen Schaltbild zu markieren, bevor Sie die Gleichungen aufstellen.

Die Leistung in kW ist eine Momentanrate, die Energie in kWh die über die Zeit aufsummierte Leistung. Bei konstanter Leistung multiplizieren Sie die Leistung mit den Betriebsstunden und erhalten die Energie.

Umrechnung zwischen Brutto und Netto

Teilen Sie den Netto-Wirkungsgrad durch (1 − Eigenbedarfsanteil als Dezimalzahl), erhalten Sie den Brutto-Wirkungsgrad zurück. Im Beispiel ergibt 27 % ÷ 0,90 genau 30 %, entsprechend der Energie vor dem Eigenverbrauch.

Vom Wirkungsgrad zum spezifischen Wärmeverbrauch: kJ/kWh und Btu/kWh

Der spezifische Wärmeverbrauch (englisch „heat rate“) ist der Kehrwert des Wirkungsgrads: die Wärmezufuhr, die für eine kWh nötig ist. Japanische Unterlagen geben meist den Wirkungsgrad in Prozent an, während Verträge mit US-Bezug oft den Wärmeverbrauch nennen. Die Umrechnung erfolgt über den Energieinhalt einer kWh.

• kJ/kWh: Wärmeverbrauch = 3.600 ÷ Wirkungsgrad (als Dezimalzahl)
• Btu/kWh: Wärmeverbrauch = 3.412 ÷ Wirkungsgrad, der von der US-amerikanischen EIA verwendete Faktor

Auf das Rechenbeispiel angewandt, ergibt sich die folgende Tabelle. Da der Wärmeverbrauch der Kehrwert des Wirkungsgrads ist, erhält man den Netto-Wärmeverbrauch, indem man den Brutto-Wärmeverbrauch durch den abgegebenen Anteil teilt, nicht indem man ihn damit multipliziert.

Bezug	Wirkungsgrad	Wärmeverbrauch (kJ/kWh)	Wärmeverbrauch (Btu/kWh)
Brutto (Generatorklemmen)	30 %	12.000	ca. 11.370
Netto (Sendeende)	27 %	ca. 13.330	ca. 12.640

Die Bezeichnungen unterscheiden sich je nach Markt. Die EIA gibt den Wärmeverbrauch je Netto-kWh an, während die indischen CERC-Vorschriften einen „Gross Station Heat Rate“ in kcal/kWh an den Generatorklemmen definieren und den Eigenverbrauch als eigene Norm festlegen.

Ein japanischer 発電端-Wert entspricht einem Brutto-Wert, ein 送電端-Wert einem Netto-Wert. Die Bilanzgrenze muss dennoch geprüft werden, wie die Checkliste weiter unten zeigt.

Hi oder Hs: Basis prüfen, bevor Sie vergleichen

Brennstoffe haben einen Brennwert (oberen Heizwert, H_s, englisch HHV oder GCV, japanisch 高位発熱量) und einen Heizwert (unteren Heizwert, H_i, englisch LHV oder NCV, japanisch 低位発熱量). Der Brennwert enthält die Wärme, die frei wird, wenn der bei der Verbrennung entstandene Wasserdampf kondensiert; der Heizwert enthält sie nicht. Bei gleicher Brennstoffmenge ist die auf H_s bezogene Wärmezufuhr größer.

Teilt man dieselbe Leistung durch eine größere Wärmezufuhr, ist der auf H_s bezogene Wirkungsgrad niedriger als der auf H_i bezogene. Der Abstand hängt vom Brennstoff ab: Der Heizwert liegt bei Steinkohle etwa 4 % und bei Erdgas etwa 10 % unter dem Brennwert. Eine Anlage mit 40 % bezogen auf H_s käme bei Steinkohle auf rund 42 % und bei Erdgas auf rund 44 % bezogen auf H_i.

Die Konventionen unterscheiden sich nach Land und Anlagentyp:

• Japan: Japanische Fachliteratur bezieht den thermischen Anlagenwirkungsgrad in der Regel auf den Brennwert (HHV), und die staatlichen Effizienz-Benchmarks für Wärmekraftwerke sind auf Bruttobasis (発電端) und HHV festgelegt. Gerätekataloge geben dennoch teils LHV an, prüfen Sie also die Fußnote.
• Deutschland und übriges Europa: Wirkungsgrade werden hier üblicherweise auf den Heizwert H_i bezogen. Ein japanischer HHV-Wert wirkt deshalb auf den ersten Blick niedriger, ohne dass die Anlage schlechter ist.
• USA: Bei Kohlekraftwerken ist HHV die übliche Basis, Wirkungsgrade von Erdgaskraftwerken werden dagegen häufig auf LHV-Basis genannt.
• Indien: Die CERC-Tarifnormen arbeiten mit dem Brennwert (GCV) und dem Gross Station Heat Rate in kcal/kWh.

Brutto oder Netto (wo die Leistung gemessen wird) und H_s oder H_i (was im Nenner steht) sind zwei getrennte Fragen. Prüfen Sie beide, bevor Sie einen japanischen Wert mit Ihrem eigenen vergleichen.

Leistungstabellen nennen auch Last und Umgebungsbedingungen. Eine Garantie bei Nennlast und ein Jahresmittel aus dem Betrieb werden von Anfahrten, Abfahrten und Teillastbetrieb unterschiedlich beeinflusst, gleichen Sie also auch die Betriebsbedingungen ab, selbst wenn der Wirkungsgrad denselben Namen trägt.

Übergabepunkt beim Abnehmer: Verluste jenseits der Anlage

Der Übergabepunkt beim Abnehmer, 受電端 (judentan), ist die Stelle, an der ein Abnehmer den Strom erhält. Zwischen Sendeende und diesem Punkt entstehen in Leitungen und Transformatoren Verluste (Netz- und Verteilverluste, englisch „T&D losses“). Der auf den Abnehmer bezogene Wirkungsgrad liegt daher unter dem Netto-Wirkungsgrad der Anlage.

Zwischen Kraftwerk und Werk wird der Strom hochgespannt, übertragen, umgespannt und verteilt. Ist der Übergabepunkt der Netzanschlusszähler des Werks, gehören Verluste in der werksinternen Verkabelung und in den Produktionsanlagen zur eigenen Energiebilanz des Werks.

Angenommen, der Netto-Wirkungsgrad beträgt 27 % und der Gesamtverlust bis zum Übergabepunkt 5 %. Dann ergibt 27 × 0,95 einen Wirkungsgrad von 25,65 % am Übergabepunkt. Die 5 % sind eine Rechenannahme, kein Messwert eines realen Netzes.

Manche Unterlagen führen die Netz- und Verteilverluste und den Eigenverbrauch des Umspannwerks getrennt auf. Dann multiplizieren Sie mit dem jeweils verbleibenden Anteil. Enthält ein Gesamtverlustsatz den Umspannwerksverbrauch bereits, würde ein nochmaliges Anwenden des Umspannwerkssatzes denselben Verlust doppelt abziehen.

Ein historisches japanisches Beispiel: Wirkungsgrad am Übergabepunkt und Primärenergie

Ein Q&A von J-Net21, betrieben von der japanischen Organisation für kleine und mittlere Unternehmen und regionale Innovation (SMRJ), nennt ein Tagesbeispiel auf Basis von Daten des Geschäftsjahrs 2003. Es verwendet einen Brutto-Wirkungsgrad von 40,44 %, einen Eigenbedarfsanteil von 4,6 %, einen Netz- und Verteilverlust von 6,3 % und einen Umspannwerksverbrauch von 0,13 %.

Mit dem Gesamtverlust von 10,7 % derselben Quelle ergeben sich etwa 36,11 %, geringfügig abweichend von 36,10 % aus den Einzelsätzen. Beide runden auf 36,1 %, und 3.600 geteilt durch 0,361 ergibt etwa 9.972 kJ/kWh.

Das Beispiel zeigt, wie Wirkungsgrad und Primärenergie zusammenhängen. Es ist nicht der Faktor, der für die aktuelle Berichterstattung nach dem japanischen Energiesparengesetz gilt; prüfen Sie dazu die offiziellen Formulare des jeweiligen Geschäftsjahrs.

Wie sinkender Eigenbedarf den Netto-Wirkungsgrad erhöht

Motorgetriebene Pumpen wie die unten abgebildete sind typische Eigenbedarfsverbraucher.

Auch bei gleichem Brutto-Wirkungsgrad steigt der Netto-Wirkungsgrad, wenn die Hilfsantriebe weniger Strom verbrauchen. Die Abbildung hält den Brutto-Wirkungsgrad bei 40 % und ändert nur den Eigenbedarfsanteil.

Abbildung 5: Eigenbedarfsanteil und Netto-Wirkungsgrad bei 40 % brutto

Sinkt der Eigenbedarfsanteil, steigt der Netto-Wirkungsgrad um diesen Rückgang mal Brutto-Wirkungsgrad.

Eigenbedarfsanteil

Abgegebener Anteil

Netto-Wirkungsgrad

10 %

90 %

36,0 %

8 %

92 %

36,8 %

5 %

95 %

38,0 %

Hypothetischer Vergleich. Von 10 % auf 8 % sinkt der Anteil um 2 Prozentpunkte, der Netto-Wirkungsgrad steigt um 0,8 Prozentpunkte.

Ein Beispiel: Die Bruttoerzeugung bleibt bei 100.000 kWh, der Eigenbedarfsanteil sinkt von 10 % auf 8 %. Der Eigenbedarf geht um 2.000 kWh zurück, und diese Energie kann stattdessen abgegeben werden. Brennstoffeinsatz und Brutto-Wirkungsgrad bleiben gleich.

Hält man stattdessen die Nettoabgabe konstant, braucht die Anlage weniger Bruttoerzeugung. Der Brutto-Wirkungsgrad ändert sich jedoch mit der Last, ermitteln Sie die tatsächliche Brennstoffeinsparung daher aus den Erzeugungs- und Brennstoffdaten vor und nach der Maßnahme.

Beim Vergleich vorher und nachher prüfen Sie die Energie jedes Hilfsantriebs anhand der Betriebsaufzeichnungen. Stellen Sie Last und Betriebsstunden neben die Erzeugung, damit sich Änderungen durch Betriebsbedingungen vom Effekt der Maßnahme selbst trennen lassen.

Maßnahmen an Hilfsantrieben halten den erforderlichen Wasser- und Luftstrom und senken die überschüssige Leistung. Betrachten Sie den Pumpenwirkungsgrad zusammen mit den Betriebsbedingungen und beurteilen Sie das Ergebnis am Sendeende der Anlage, nicht an der einzelnen Maschine.

Die Tabelle fasst die drei Wirkungsgrade nach Messstelle und nach dem zusammen, was jeweils abgezogen wird.

Merkmal	Brutto (発電端)	Netto (送電端)	Übergabepunkt (受電端)
Messstelle	Generatorklemmen	Stelle, an der der Strom nach dem Eigenbedarf die Anlage verlässt	Stelle, an der der Abnehmer den Strom erhält
Strom im Zähler	Bruttoenergie	Bruttoenergie minus Eigenbedarfsenergie	Nettoenergie minus Netz- und Verteilverluste
Abgezogen wird	Nichts	Eigenbedarf: Kesselspeisepumpen, Gebläse usw.	Zusätzlich Leitungs- und Transformatorverluste
Rechenbeispiel	30 %	27 % (10 % Eigenbedarf)	25,65 % (5 % Gesamtverlust)
Relative Größe	Höchster der drei Werte	Niedriger als brutto	Niedriger als netto

Checkliste: Brutto- und Netto-Angaben in einer japanischen Spezifikation lesen

Bevor Sie einen japanischen Wirkungsgrad oder Wärmeverbrauch mit Ihren eigenen Zahlen vergleichen, klären Sie jeden der folgenden Punkte. Zwei Werte können allein deshalb voneinander abweichen, weil sich einer dieser Punkte unterscheidet.

• Bilanzgrenze: Ist der Wert 発電端 (brutto, Generatorklemmen) oder 送電端 (netto, Sendeende)?
• Heizwert-Basis: Bezieht sich die Wärmezufuhr auf H_s oder H_i? Achten Sie in den Anmerkungen auf 高位 (oberer Heizwert, Brennwert) oder 低位 (unterer Heizwert).
• Umfang des Eigenbedarfs: Welche Verbraucher sind enthalten? Brennstoffhandhabung, Kühltürme, Umwelttechnik (Rauchgasreinigung), Gebäude und Klimatisierung können mitgezählt sein oder nicht.
• Transformatorverluste: Gehören die Verluste von Maschinentransformator und Eigenbedarfstransformator zum Eigenbedarf, oder liegen sie außerhalb der Bilanzgrenze?
• Messstellen: Wo genau werden Bruttoleistung, Eigenbedarf und Nettoabgabe gemessen, und welche Zählerklassen kommen zum Einsatz?
• Nenner des Anteils: Ist der 所内率 auf die Bruttoerzeugung bezogen, wie in der üblichen Definition?
• Zeitraum und Art des Werts: Handelt es sich um einen Auslegungswert bei Nennlast, ein Testergebnis oder ein Jahresmittel aus dem Betrieb?
• Bedingungen: Welche Last, Umgebungstemperatur, Kühlwassertemperatur und welcher Brennstoff werden angenommen?
• Einheiten: Ist der Wärmeverbrauch in kJ/kWh, kcal/kWh oder Btu/kWh angegeben? Ist der Wirkungsgrad in Prozent oder als Dezimalzahl angegeben?
• Kraft-Wärme-Kopplung: Bezieht sich ein Wert nur auf den elektrischen Wirkungsgrad oder auf den Gesamtnutzungsgrad einschließlich Nutzwärme?

Fragen an den japanischen Lieferanten

Beantwortet die Spezifikation die Checkliste nicht, senden Sie Fragen wie diese. Sie passen für Kessel, Turbine, Kraft-Wärme-Kopplung oder ein komplettes Kraftwerkspaket.

• Bezieht sich der garantierte Wirkungsgrad (oder Wärmeverbrauch) auf die Generatorklemmen (発電端) oder auf das Sendeende (送電端)?
• Basiert die Brennstoffwärme auf dem Brennwert (高位発熱量) oder dem Heizwert (低位発熱量)? Welche Brennstoffanalyse und welcher Heizwert wurden verwendet?
• Bitte listen Sie die im Eigenbedarf (所内電力) enthaltenen Verbraucher auf. Sind Brennstoffhandhabung, Kühlturmventilatoren, Rauchgasbehandlung und Gebäudelasten enthalten?
• Sind Transformatorverluste (Maschinen- und Eigenbedarfstransformator) im Eigenbedarf enthalten oder von der Bilanzgrenze ausgenommen?
• Wo werden Bruttoleistung, Eigenbedarf und Nettoabgabe gemessen? Bitte markieren Sie die Messstellen im einpoligen Schaltbild.
• Ist der Eigenbedarfsanteil (所内率) auf die Bruttoerzeugung bezogen?
• Für welche Last, Umgebungsbedingungen und Kühlwassertemperatur gilt der Garantiewert? Gibt es eine Korrekturkurve für andere Bedingungen?
• Nach welcher Prüfvorschrift oder welchem Verfahren wird die Garantie nachgewiesen, und ist dies mit uns abgestimmt?

Eine kurze Anfrage zum Anpassen:

Betreff: Klärung der Wirkungsgrad-Basis in den Leistungsdaten
Sehr geehrte Damen und Herren,
wir prüfen das Leistungsdatenblatt für [Anlage/Gerät]. Bitte bestätigen Sie uns: (1) ob der angegebene Wirkungsgrad und Wärmeverbrauch auf die Generatorklemmen (brutto) oder das Sendeende (netto) bezogen ist; (2) ob die Wärmezufuhr auf den Brennwert H_s oder den Heizwert H_i bezogen ist; (3) welche Verbraucher und Transformatorverluste im Eigenbedarf enthalten sind; (4) wo Bruttoleistung, Eigenbedarf und Nettoabgabe gemessen werden. Ein markiertes einpoliges Schaltbild würde uns helfen, Ihre Werte mit unseren Vertragsbedingungen abzugleichen.
Mit freundlichen Grüßen

Für Abnahmeversuche vereinbaren Sie Prüfvorschrift und Bilanzgrenze vor dem Versuch, nicht danach. In Europa werden Garantiemessungen häufig nach Normen wie DIN EN 12952-15 (Abnahmeversuche an Dampferzeugern) oder DIN EN ISO 2314 (Abnahmeprüfungen an Gasturbinen) vereinbart. Für ganze Anlagen wird auch ASME PTC 46 (Overall Plant Performance) herangezogen, das korrigierte Nettoleistung und korrigierten Wärmeverbrauch ausweist.

Ob und welche dieser Vorschriften für Ihr Projekt gilt, ist eine Vertragsfrage, und die Normen sind vor Verwendung in der jeweils gültigen Fassung zu prüfen.

Grenzen dieses Leitfadens

• Die Zahlen in den Rechenbeispielen und in Abbildung 5 sind fiktiv und geben keine typische Anlagenleistung wieder.
• Die Definition des Eigenbedarfs unterscheidet sich je nach Organisation, Regulierer und Vertrag. Pumpspeicher-Pumpleistung, Transformatorverluste und Nebeneinrichtungen am Standort werden unterschiedlich behandelt.
• Die Konventionen zu H_s und H_i sind übliche Praxis, keine Vorschriften. Prüfen Sie immer die Basis, die im jeweiligen Dokument genannt ist.
• Das Beispiel aus dem Geschäftsjahr 2003 ist historisch. Es ist kein aktueller Faktor für eine gesetzliche Berichterstattung.
• Leistungsgarantien und Prüfverfahren hängen vom Vertrag ab. Dieser Leitfaden beschreibt, was zu prüfen ist, nicht wie ein Test durchzuführen ist.

FAQ

Welcher Wert ist höher, der Brutto- oder der Netto-Wirkungsgrad?

Der Brutto-Wirkungsgrad, sofern beide auf dieselbe Wärmezufuhr und denselben Zeitraum bezogen sind und die Anlage einen Teil ihres Stroms selbst verbraucht. Ein Teil der erzeugten Energie geht in den Eigenbedarf, je mehr die Anlage verbraucht, desto größer ist der Abstand.

Muss ich bei 10 % Eigenbedarfsanteil 10 Punkte abziehen?

Nein. Der Anteil bezieht sich auf die Bruttoerzeugung, multiplizieren Sie den Brutto-Wirkungsgrad also mit 0,90. Bei 40 % brutto beträgt der Netto-Wirkungsgrad 36 %, also 4 Punkte weniger, nicht die 30 %, die sich beim Abziehen von 10 Punkten ergäben.

Kann ich den Eigenbedarfsanteil aus der Leistung (kW) statt aus der Energie (kWh) berechnen?

Ja, für einen einzelnen Zeitpunkt, wenn beide Werte gleichzeitig erfasst werden. Für einen Zeitraum verwenden Sie die aufsummierte Energie (kWh). Bei schwankender Last kann ein einfacher Mittelwert der Momentanverhältnisse vom energiebezogenen Anteil abweichen.

Ist der Wirkungsgrad am Übergabepunkt gleich dem Netto-Wirkungsgrad der Anlage?

Nein. Zwischen dem Sendeende des Kraftwerks und dem Übergabepunkt des Abnehmers liegen Netz- und Verteilverluste. Welcher Übergabepunkt gemeint ist, verändert den Umfang. Wenn Sie den Strombezug eines Werks bewerten, bilanzieren Sie bis zum Netzanschlusszähler.

Heißt ein hoher Netto-Wirkungsgrad, dass der Generator selbst effizient ist?

Nicht unbedingt. Der Netto-Wirkungsgrad spiegelt sowohl die Umwandlung von Wärme in Strom als auch den Eigenbedarf wider. Um die Ursache einer Änderung zu finden, trennen Sie Brutto-Wirkungsgrad und Eigenbedarfsanteil und bewerten den Generator allein anhand von Wellenleistung und elektrischer Leistung.

Quellen

• Definition von Eigenbedarf und Eigenbedarfsanteil: IEEJ, Elektrotechnisches Fachwörterbuch „Eigenbedarf“ (Japanisch)
• Brutto- und Netto-Wirkungsgrad, Brennwert als übliche Basis in Japan: Power Academy, Elektrotechnik-Glossar „Thermischer Wirkungsgrad“ (Japanisch)
• Japanische Effizienz-Benchmarks für Wärmekraftwerke auf Brutto- und HHV-Basis: METI, Unterlage der Arbeitsgruppe Wärmekraft (Japanisch)
• Weg des Stroms vom Kraftwerk zum Abnehmer: Verband der japanischen Elektrizitätsunternehmen, „Wie der Strom ankommt“ (Japanisch)
• Beispiel zum Wirkungsgrad am Übergabepunkt, Geschäftsjahr 2003: SMRJ J-Net21, „Wie wird der Primärenergiefaktor für Strom im Energiesparengesetz hergeleitet?“ (Japanisch)
• Definitionen von HHV und LHV: Mitsubishi Heavy Industries, Pressemitteilung zur Forschung am dreifachen Kombiprozess (Japanisch)
• Unterschied zwischen HHV und LHV je Brennstoff und regionale Konventionen: National Research Council, Coal: Energy for the Future (1995)
• Nettoerzeugung und Eigenbedarf einschließlich Pumpspeicher: US EIA Glossary, „Net generation“
• Wärmeverbrauch, 3.412 Btu/kWh und Btu je Netto-kWh: US EIA FAQ, „What is the efficiency of different types of power plants?“
• Eigenverbrauch, Gross Station Heat Rate und GCV: CERC (Terms and Conditions of Tariff) Regulations, 2024
• Umfang und Prüfgrenze von ASME PTC 46: ANSI Webstore, ASME PTC 46-2015 (R2025)
• Speisewasser- und Umwälzpumpen in Wärmekraftwerken: Mitsubishi Heavy Industries, Pumpen für Wärmekraftwerke (Japanisch)
• Volumenstrom, Förderhöhe, Luftmenge, Druck und Motorleistung: Japan Electrical Engineers' Association, Berechnung der erforderlichen Motorleistung (Japanisch)