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News vom 22.05.2019

Themenserie "Speicher für Energieautarkie und Mieterstromprojekte" - Teil 5

Wie erzeugt man selbst Strom? – BHKW

Die häufigste Art, Strom zur Eigenverwendung zu erzeugen, ist das Blockheizkraftwerk (BHKW). Fast alle in Deutschland installierten BHKW laufen mit Erdgas. In ihnen arbeitet ein Verbrennungsmotor, der aus dem Gas mittels Generator Strom und aus der Abwärme Wärme erzeugt. Deswegen ist das BHKW eine Technologie der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).

BHKW können effizient Strom und Wärme versorgen, sind aber auch wartungsintensiver. <br />Bild: VNG
BHKW können effizient Strom und Wärme versorgen, sind aber auch wartungsintensiver.
Bild: VNG

Die Technologie ist sehr effizient. Bezogen auf den Energiegehalt des Brennstoffes werden Wirkungsgrade von über 90 Prozent erreicht, wenn man Strom und Wärmeproduktion gemeinsam betrachtet. Da die Abwärme hochtemperaturig ist, muss diese schnell und meist vor Ort verbraucht werden. In einigen Fällen speisen BHKW die Wärme auch in Wärmenetze ein. Generell sorgt dieser Umstand jedoch dafür, dass BHKW sich nur dort rentieren, wo ein hoher Bedarf an Wärme und an Strom herrscht. Das ist in Einfamilienhäusern eher nicht der Fall, auch wenn des dafür einige Lösungen gibt. Stattdessen eigenen sie sich für große Gewerbegebäude, Hotels, gastronomische Betriebe oder auch öffentliche Einrichtungen.

Leistungsgrößen bestimmen Einsatzgebiete

Hier eine Übersicht, wie sich Blockheizkraftwerke nach Leistungsgröße und Verwendungszweck einteilen lassen:

Name

Leistungsbereich elektrisch in kW (bis)

Mögliche technische Lösungen

Vorrangige Verwendungen

Nano

2

Brennstoffzelle, Stirlingmotor, Dampfmotor

Einfamilienhäuser, Sonderanwendungen

Mikro

25

Stirlingmotor, Verbrennungsmotor, Mikrogasturbinen

Große Ein- und Zweifamilienhäuser, kleinere Mehrfamilienhäuser, Gewerbe, Handwerk

Mini

50

Verbrennungsmotor

Mehrfamilienhäuser, Hotels, Quartierslösungen, Gewerbe, kleine Industriebetriebe

Midi

250

Verbrennungsmotor

Quartierslösungen, Gewerbe, Industriebetriebe, große Hotels

Groß

Mehr als 250

Verbrennungsmotor, Gas- und Dampfturbine (GuD)

Netzbezogene Strom- und Wärmeproduktion, große Industriebetriebe

Quelle: BHKW-Infothek

Aus dieser Übersicht wird deutlich, dass der Verbrennungsmotor der dominierende Antrieb bei KWK-Lösungen ist – auch bei den kleinen. Stirlingmotor, Brennstoffzelle und Mikrogasturbine sind zwar auch am Markt etabliert, spielen jedoch nur in einer Nische.

Die motorische KWK ist auch deshalb so erfolgreich, weil sie auf eine erprobte Technologie zurückgreift: einen modifizierten Automotor. Sie ist zudem effizient. Bei kleineren Anlagen, die für 10 kW elektrische Leistung ausgelegt sind (womit man locker drei Einfamilienhäuser versorgen könnte), liegt der elektrische Nutzungsgrad bei 32 Prozent und der thermische bei gut 63 Prozent. Zusammen sind das 95 Prozent, bezogen auf den Energiegehalt des eingesetzten Brennstoffs.

Damit diese Effizienz ausgeschöpft werden kann, sollte ein BHKW gut 4.000 Stunden im Jahr laufen, am besten sogar 5.000 Stunden. Bei einer Lebensdauer von 80.000 Stunden bedeutet das eine Betriebszeit von 20 Jahren. So lange kann auch eine konventionelle Heizungsanlage leben. Die kann aber keinen Strom erzeugen.

Bedarf genau ermitteln

Aus diesen Einsatzstunden ergibt sich für die Planung der Anlage auch eine genaue Analyse, was an Strom und Wärme gebraucht wird. Während der Stromverbrauch so gut wie immer komplett eigengenutzt werden kann, sieht das für die erzeugte Wärme, die mit einer Vorlauftemperatur von gut 70 °C auch für gewerbliche Vermietungen in ausreichendem Maße erzeugt wird, mitunter anders aus. Gerade im Sommer, wenn mit einem BHKW Strom erzeugt werden soll, besteht nur Bedarf an einer Trinkwassererwärmung. Deswegen werden BHKW meist mit kleinen Spitzenlastkesseln oder mit Solarthermie kombiniert, die dann diese Funktion übernehmen. Auf seine Laufzeiten muss das BHKW dann in der Übergangszeit und im Winter kommen.

Ein Sonderfall der motorischen KWK stellt der Stirlingmotor dar. In ihm wird ein Arbeitsgas erwärmt und abgekühlt. Dadurch wird der Druck in einem Zylinder dauernd verändert, was wiederum einen Kolben in Bewegung setzt. Dadurch ergibt sich ein Vorteil: Er ist nicht an einen Brennstoff gebunden und kann auch für kleine Leistungsklassen eingesetzt werden. Die Wirkungsgrade entsprechen auf die Leistung bezogen denen der verbrennungsmotorischen KWK.

Hier noch kurz die Nachteile der BHKW-Technologie: Sie sind in der Anschaffung deutlich teurer als konventionelle Heizungstechnik, was nur teilweise durch eine staatliche Förderung abgefedert wird (dazu eine Übersicht der Energieagentur NRW mit den Anschaffungskosten, bezogen auf die Leistung). Sie ist außerdem wartungsintensiv, weil motorisch und bedarf einer Schalldämmung.

Der nächste Teil der Themenserie am 24.05.2019 widmet sich ebenfalls einer Technologie der Kraft-Wärme-Kopplung, die aber nicht so erfolgreich wie das BHKW ist: die Brennstoffzelle.

Bisher erschienen:

1. Was ist Eigenversorgung und welche Komponenten braucht man dafür?
2. Wie ist die rechtliche Lage bei Strom-Eigenerzeugung und -verbrauch?
3. Welchen Bedarf hat ein Gebäude an Strom und wie plant man Eigenproduktion und  Eigenverbrauch?
4. Wie werden Stromspeicher in ein System zur Eigenversorgung eingebunden?
5. Wie erzeugt man selbst Strom? – BHKW

Demnächst erscheinen:

6. Wie erzeugt man selbst Strom? – Brennstoffzelle
7. Wie erzeugt man selbst Strom? – PV
8. Wie erzeugt man selbst Strom? – Andere Lösungen wie Miniwindanlagen
9. Welchen Wärmebedarf hat ein Gebäude?
10. Welche Rolle spielen Wärmespeicher bei der Deckung des Wärmebedarfs?
11. Welche Wärmeerzeuger sind zukunftsfähig?
12. Wie sollte die Warmwasserbereitung erfolgen?
13. Praxisbeispiele von Gebäuden mit hoher Eigenabdeckung an Strom und Wärme
Aktuelle Forenbeiträge
Mastermind1 schrieb: Wieviel Wärme wird denn pro Jahr benötigt? Hat die Heizung einen Wärmemengenzähler? Nur auf der Basis kann man sagen, ob eine Wärmepumpe überhaupt Sinn macht, bzw. welche Leistungsklasse benötigt wird. Vielleicht...
HFrik schrieb: Schliesse mich Old Bo an. Hydraulischer Abgleich ist der "quick and dirty" Ansatz, der auf die errechneten WErte abgleicht. DA der heizungsbauer nicht in dem Haus wohnt kenn er es realistisch aber nicht...
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