Blockheizkraftwerk

Um eine Kilowattstunde (kWh) Strom herzustellen, verfeuert ein gängiges Kohlekraftwerk 2,7 kWh an Primärenergie. Sein Nutzungsgrad bei der Stromerzeugung erreicht also kaum 40 Prozent – der Rest geht in Form von Wärme verloren. Zentrale Heizkraftwerke (ZHKW) beweisen seit Jahren, dass es besser geht. Sie nutzen das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Die Wärme, die bei der Stromproduktion entsteht, wird über ein Fernwärmenetz (vor allem private Haushalte) zur Verfügung gestellt. So erreichen ZHKW Gesamtnutzungsgrade von ca. 80 Prozent.

Bei einem dezentralen Blockheizkraftwerk sieht die Bilanz noch besser aus. Sie versorgen Siedlungen, Mehrfamilienhäuser, kleine Gewerbebetriebe mit Strom und Wärme und erreichen Gesamtnutzungsgrade von rund 90 Prozent – und damit eine Kohlendioxid-Einsparung bis 60 Prozent im Vergleich zu getrennter Erzeugung von Strom und Wärme. Kein Wunder, dass der Ausbau dezentraler KWK-Anlagen zurzeit einen hohen Stellenwert genießt. Denn es gehört zu den Klimaschutzzielen des Bundes, dass bis 2020 25 Prozent der deutschen Stromproduktion aus KWK-Anlagen stammen sollen.

Mit attraktiven Förderungen kann daher derjenige rechnen, der sich für ein Nano-BHKW entscheidet. Er erhält zehn Jahre lang für jede erzeugte Kilowattstunde Strom einen KWK-Bonus von bis zu 8 Cent – gleich, ob er den Strom selbst verbraucht oder ins Netz des Energieversorgers einspeist. Weiterhin wird die Energiesteuer für den verbrauchten Brennstoff erstattet. Darüber hinaus bezuschusst der Bund die Investition über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (www.bafa.de). Die Höhe richtet sich nach der elektrischen Leistung des Gerätes und den geplanten Vollbenutzungsstunden.

Je länger das Nano-BHKW jährlich läuft, desto höher ist die Stromproduktion und damit auch die Kohlendioxid-Minderung. Der maximale Zuschuss setzt mindestens 5000 Vollbenutzungsstunden voraus. Ist die Auslastung geringer, wird der Fördersatz anteilig gewährt. Anlagen mit besonders geringem Schadstoffausstoß erhalten zusätzlich einen Umweltbonus. Wirtschaftlich betriebene Nano-BHKW, die für Ein- oder Zweifamilienhäuser ausgelegt sind, werden Laufzeiten von 5000 Stunden kaum erreichen. Die in der schönen Jahreszeit anfallende Wärme könnte nicht genutzt werden – es sei denn, man hätte, z. B. durch einen Swimmingpool, einen besonders hohen Warmwasserbedarf. Ansonsten würde das Gerät abschalten, und der Haushaltsstrom müsste teuer vom Energieversorger bezogen werden.

Vorteile haben hier Nano-BHKW mit modulierender Betriebsweise. Sie regeln bei geringer Wärmeabnahme ihre Leistung automatisch herunter, die Stromproduktion wird aufrecht erhalten. Der Wärmebedarf des Hauses im Jahresmittel stellt daher die Planungsgröße bei der Auslegung eines Nano-BHKW dar. Auch wenn ein Pufferspeicher zur Wärmebevorratung Teil der Anlage ist, sollte man einen zweiten Wärmeerzeuger bereithalten, der sich an kalten Tagen zuschaltet.

Kraft-Wärme-Kopplung hat Zukunft: Zunehmend drängen sog. Mikro-BHKW auf den Markt, auch „stromerzeugende Heizung“ genannt. Mit elektrischen Leistungen um 1 kW und weniger ermöglichen sie auch in Einfamilienhäusern lange Motorlaufzeiten. Teilweise setzen sie dabei auf alternative Antriebstechniken.

Einen völlig neuen Ansatz verfolgt das Schwarm-Strom-Konzept des Ökostrom-Anbieters LichtBlick: Das Unternehmen will von Volkswagen hergestellte Mini-BHKW in 100 000 deutschen Haushalten aufstellen und zum größten deutschen Gaskraftwerk mit einer Gesamtleistung von 2000 Megawatt vernetzen, um so die schwankende Strommenge aus Windkraft auszugleichen. Der Hauseigentümer zahlt einen Installationszuschuss von 5000 Euro. Die dezentral anfallende Wärme wird zum Heizen des Hauses genutzt, der erzeugte Strom ins Netz eingespeist und vergütet. Ob ein wirtschaftlicher Betrieb der „Zuhause- Kraftwerke“ mit 20 kW elektrischer und 40 kW thermischer Leistung in Ein- bis Zweifamilienhäusern möglich ist, muss das Projekt erst noch beweisen.

In den meisten Mini-BHKW arbeiten bewährte Otto- oder Dieselmotoren, die mit Gas, Heiz- oder Pflanzenöl betrieben werden. Der Motor treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Zunehmend kommen – insbesondere bei den Mikro-BHKW – alternative Motoren zum Einsatz, wie der Stirling-Motor, eine Erfindung aus dem 19. Jahrhundert. Dabei wird eine konstante Gasmenge im einem geschlossenen Motor von außen erwärmt. Durch Komprimierung und Expansion des Gases wird der Arbeitskolben angetrieben. Dank dieses Prinzips lässt sich der Stirlingmotor mit beliebigen Wärmequellen betreiben, z. B. einem Gas- oder Pelletbrenner und sogar mit konzentrierter Sonnenenergie, denn die Verbrennung findet außerhalb des Motorraumes statt. Gute Abgaswerte, leiser Betrieb und geringer Wartungsaufwand zählen zu den Vorteilen. Ebenfalls mit externer Verbrennung arbeitet ein neues Dampfmotoren-Mikro-BHKW. Positiv auch hier: Brennstoff-Flexibilität, geringe Wartungskosten und guter Gesamtnutzungsgrad.

Fotos: SenerTec, Text: Margarete Grote

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