BHKW

In größeren Leistungsbereichen werden bereits eine Vielzahl von BHKW-Anlagen betrieben. Bei kleineren Leistung werden seit einiger Zeit ebenfalls kompakte, anschlussfertige Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (Mini-BHKW) angeboten. Diese werden direkt im Heizraum aufgestellt.

Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. Motor, Gasturbine) des BHKW's treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen Strom dem Verbraucher zur Verfügung. Evtl. kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Energie wird entweder zur Dampferzeugung (Prozeßwärme) genutzt und/oder durch Wärmetauscher zur Trinkwassererwärmung. Als konventionelle Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen die Dampfturbine, der Verbrennungsmotor sowie die Gasturbine zur Verfügung. Neuere Technologien wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor erweitern die bestehenden KWK-Technologien.

Eine Kraft-Wärme-Kopplung kann durch viele Technologien realisiert werden. Hauptprinzip ist dabei die dezentrale Nutzung der (gleichzeitig) bereitgestellten Elektrizität und Wärme.

Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. Motor, Gasturbine) treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen Strom dem Verbraucher zur Verfügung. Evtl. kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Energie wird ggf. zur Dampferzeugung (Prozeßwärme) genutzt und/oder mittels Wärmetauscher zur Trinkwassererwärmung.
Als konventionelle Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen die Dampfturbine, der Verbrennungsmotor sowie die Gasturbine zur Verfügung. Neuere Technologien wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor erweitern die bestehenden KWK-Technologien.
Die Verbrennungskraftmaschinen (Motor, Gasturbine) unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Art der Abwärme. Während bei Verbrennungsmotoren der größte Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, wird die Wärme beim Gasturbinenprozeß in einem höheren Temperaturbereich durch das Abgas abgegeben. Daraus resultieren u. a. auch die unterschiedlichen Anwendungsfelder dieser beiden Technologien. So werden Gasturbinen insbesondere im Bereich der Industrie zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozeßwärme (bis 500°C) eingesetzt, während die Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung ihre Anwendung finden.

In den meisten Fällen setzt sich eine BHKW-Anlage aus folgenden Hauptkomponenten zusammen

• Motor, Gasturbine oder Stirlingmotor als Generatorantrieb / Brennstoffzelle
• Generator zur Stromerzeugung
• Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Abgas, Motorabwärme und Ölkreislauf
• Diverse elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung bzw. zum Kraftmaschinenmanagement
• Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung

Insbesondere im Bereich der Raumwärmebereitstellung wird das BHKW-System meistens durch einen Spitzenkessel sowie einen Wärmespeicher ergänzt.

Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

Die Vorteile eines BHKW sind vielfältig, aber für eine objektive Beurteilung müssen auch die zugehörigen Nachteile berücksichtigt werden.

Vorteile

• Bis zu 50 % niedrigere Energiekosten durch gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme
• Bis zu 90 % Nutzung der Primärenergie (hoher Wirkungsgrad)
• Bis zu 1/3 weniger Ausstoß des klimaschädlichen CO₂ durch gekoppelte Energieproduktion von Strom und Wärme
• Schonung der Energieressourcen
• Hohe Nachhaltigkeit
• Je nach Betriebsweise – Verbrennungsmotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle – große Flexibilität in der Auswahl der Energieträger (Erdgas, Flüssiggas, Biogas, Heizöl, Holzpellets)
• Mehr Unabhängigkeit von Energieversorgern.
• Weniger Zukauf teuren Stroms aus dem Stromnetz
• Bei einem Stromausfall erzeugt das Blockheizkraftwerk weiterhin Strom
• Wetterunabhängige Energieproduktion
• Kompakte, ausgereifte und geräuscharme Technik
• Platzbedarf wie ein konventioneller Wärmerzeuger
• Einfache Umstellung vom Gaskessel oder Ölkessel zum BHKW
• Mit der Brennstoffzellenheizung ein zukunftsfähiges Heizsystem
• Ein BHKW ist ein fester Bestandteil der Immobilie, was zu einer Wertsteigerung des Hauses führt, weil die Optik des Gebäudes nicht verändert wird.
• Fördergelder von Bund und Ländern

Nachteile

• Hohe Anschaffungs- und Installationskosten (je nach Anlage [ca. 15.000 € Heizung mit Brennstoffzelle für Ein- und Zweifamilienhäuser, 20.000 bis 25.000 Euro; je nach Notwendigkeit Zusatzkosten für Gas-Spitzenlastkessel, Pufferspeicher und Abgasführung, mindestens 30.000 €] Stand 2021)
• Hohe Wartungskosten
• Ohne Wärmebedarf keine Stromerzeugung
• Lange Betriebslaufzeiten erforderlich
• Exakte, individuelle Planung notwendig
• Abhängigkeit von der Preisentwicklung fossiler Energien
Quelle: net4energy GmbH