Blockheizkraftwerke

In großen Kraftwerken bleibt die bei der Stromerzeugung entstehende Wärme meist ungenutzt und führt so zu hohen Energieverlusten. Deshalb liegt der Wirkungsgrad von fossilen Kraftwerken nur zwischen 30 und 40 Prozent. Mit Blockheizkraftwerken hingegen können Werte von bis zu 95 Prozent Gesamtwirkungsgrad erreicht werden. Das liegt an der Kraft-Wärme-Kopplung der Anlagen, die dafür sorgt, dass die entstehende Wärme der Stromerzeugung gespeichert wird und zum Heizen verwendet werden kann. Neben Blockheizkraftwerken, die in großen Gebäudekomplexen, wie Krankenhäusern oder Siedlungen eingesetzt werden, gibt es mittlerweile auch kleinere Abstufungen, die den Einsatz von Blockheizkraftwerken auch für private Haushalte zuhause möglich macht. Wird ein BHKW mit regenerativen Rohstoffen, wie Biogas, Pflanzenöl oder Holz betrieben, sind sie besonders umweltfreundlich.

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Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung

Durch das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Hierzu wird die Abwärme, die bei der Stromerzeugung produziert wird, nicht an die Umwelt abgegeben, sondern über Wärmeübertrager gespeichert. Dadurch werden deutlich höhere Wirkungsgrade erreicht als bei der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme. Große Kraftwerke können ebenfalls nach dem KWK-Prinzip funktionieren, allerdings geht auf dem Weg zum Verbraucher wieder viel Energie verloren. Deshalb sind kleinere Blockheizkraftwerke von Vorteil, denn sie stehen direkt beim Verbraucher zuhause, meistens im Keller. So entsteht nur ein äußert geringer Energieverlust und bis zu 95 Prozent der Primärenergie können tatsächlich genutzt werden. Dementgegen erreichen herkömmliche Kraftwerke oft nur einen Wirkungsgrad zwischen 30 und 40 Prozent.

Blockheizkraftwerk – was ist das?

Die Funktion eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) ist es, Strom und Wärme zu generieren. Dazu wird ein Brennstoff verbrannt. Die Bewegungsenergie wird dann zu einem Generator gespeist, wo Strom erzeugt wird. Die dabei entstehende Wärme wird durch Wärmeübertrager in den Wärmespeicher geleitet. Dort gespeichert, kann die Wärme von der Heizung genutzt werden oder warmes Wasser aufbereiten.

In Einfamilienhäuser kommen meist Blockheizkraftwerke mit Erdgas, Flüssiggas oder Öl zum Einsatz. Die BHKWs können aber auch mit Brennstoffzellen oder natürlichen Rohstoffen, wie Holz (z. B. Pellets oder Hackschnitzel) betrieben werden.

Wärmegeführtes oder stromgeführtes BHKW – Was ist der Unterschied?

KWK-Anlagen, die darauf ausgelegt sind, möglichst viel Strom zu erzeugen, bezeichnet man als stromgeführte Anlagen. Diese bilden allerdings nur die Ausnahme unter den Blockheizkraftwerken. Sinnvoll sind die stromgeführten BHKWs nur, wenn die Anlagen mit nachwachsenden Rohstoffen betrieben und der entstehende Strom nach dem Erneuerbare Energien Gesetz vergütet werden kann. Häufiger zum Einsatz kommen wärmegeführte Heizkraftwerke. Deshalb ist die Größe und Betriebsweise des Hauskraftwerkes abhängig vom jeweiligen Wärmebedarf der Verbraucher.

Die verschiedenen Betriebsarten von BHKWs

Zur Energiegewinnung in Blockkraftwerken gibt es verschiedene Methoden. Ähnlich wie bei einem Dieselmotor im Auto, kann die Energie mit einem Verbrennungsmotor und fossilen Brennstoffen gewonnen werden. Die Wärme- und Stromerzeugung mit BHKWs kann aber auch durch das Verbrennen von nachhaltigen Rohstoffen, in Form von Pellets oder Hackschnitzeln, erfolgen. Zudem ist die Energieerzeugung mit einem BHKW und Brennstoffzellen möglich. Hier findet keine Verbrennung statt, sondern eine chemische Reaktion.

Gasbetriebenes BHKW mit Verbrennungsmotor

Bei einem gasbetrieben Blockheizkraftwerk wird chemische Energie mittels interner Verbrennung in mechanische Energie umgewandelt. Dieser Prozess ist vergleichbar mit einem Diesel-PKW und wird mit einem Verbrennungsmotor durchgeführt. Statt die gewonnene Energie zur Fortbewegung zu nutzen, wird ein Generator angetrieben, der Strom erzeugt. Während der Stromerzeugung gibt der Verbrennungsmotor Abgase und Wärme ab, aus denen ein Wärmeübertrager thermische Energie gewinnt und in den Wärmespeicher führt. So wird die Wärme nutzbar für die Heizung und zur Aufbereitung von Warmwasser. Läuft ein Blockheizkraftwerk mit Gas und Verbrennungsmotor werden Wirkungsgrade bei der Stromerzeugung zwischen 10 und 30 Prozent erzielt. Der Wirkungsgrad zur Erzeugung von Wärme liegt hierbei zwischen 60 und 75 Prozent. So können Sie problemlos Ihre Gasheizung mit Wärme beliefern.

Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor

Zur Gewinnung von mechanischer Energie wandelt eine BHKW Anlage mit Stirlingmotor die Wärme einer externen Energiequelle um. Hierzu wird Gas in einem abgeschlossenen Raum immer wieder erhitzt und abgekühlt. Auf die Temperaturänderung reagiert das Gas mit wandelndem Volumen und treibt somit einen Kolben an, der Strom erzeugt. Ebenso wie bei den KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotor wird die Restwärme und Abwärme durch einen Wärmeübertrager nutzbar gemacht. Verglichen mit den Werten eines Verbrennungsmotors liegt der Wirkungsgrad für Strom beim Stirlingmotor nur zwischen 12 und 15 Prozent. Allerdings ist bei der Wärmeerzeugung ein Wirkungsgrad von rund 85 Prozent erzielbar.

KWK-Anlage mit Brennstoffzelle

KWK-Anlagen, bei denen Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, setzen nicht auf eine Verbrennung zur Energiegewinnung, sondern auf eine chemische Reaktion. Zur Erzeugung von Strom und Wärme lassen Brennstoffzellen Wärme und Wasser kontrolliert miteinander reagieren. Wasserstoff kann mit Hilfe eines Elektrolyseurs aus überschüssigem Solarstrom selbst hergestellt werden, viele BHKW-Anlagen gewinnen den Energieträger aber aus Erdgas oder Flüssiggas. Ein Blockheizkraftwerk, das mit Brennstoffzellen betrieben wird, kann bei der Stromerzeugung einen hohen Wirkungsgrad von über 40 Prozent erreichen. Durch den hohen Stromertrag kann der Einsatz eines solchen BHKW unter Umständen auch in Gebäuden mit kleinerem Wärmebedarf sinnvoll sein.

Pellet BHKW

Umweltschonender als mit einem Verbrennungsmotor und Erdgas ist die Variante, das Blockheizkraftwerk mit Holz zu betreiben. Beispielsweise mit einem Stirlingmotor werden preiswerte und klimaneutrale Pallets verbrannt, wodurch Strom und Wärme erzeugt wird. Mit diesen Anlagen können besonders gute Wirkungsgradwerte bei der Erzeugung von Wärme erreicht werden, die zwischen 80 und 90 Prozent liegen. Allerdings benötigen diese BHKWs mehr Platz im Haus, da die Brennstoffe gelagert werden müssen. Möchten Sie eine reine Heizlösung, die auf nachwachsende Rohstoffe setzt, können Sie sich auch über Holzheizungen oder Pelletheizungen informieren.

Mini-, Mikro- und Nano-Blockheizkraftwerke – Diese Leistung steckt dahinter

Blockheizkraftwerk für Ein- und Mehrfamilienhäuser

Ein BHKW ist keine günstige Anschaffung und lohnt sich nicht für jedes Zuhause. Der Einsatz lohnt sich nur bei einer hohen Laufzeit der KWK-Anlage. Als Verbraucher mit privatem Blockheizkraftwerk profitiert man von der Unabhängigkeit von Konzernen. Bei einem über das Jahr gleichmäßigen und hohen Wärmebedarf kann man zudem Geld sparen. Das BHKW für zuhause muss aber nicht nur zum Eigenbedarf verwendet werden, sondern kann auch gegen Einspeisevergütungen in das öffentliche Netz abgeführt werden. Für Einfamilienhäuser und kleine Mehrfamilienhäuser ist die Leistung eines Nano-Blockheizkraftwerkes ausreichend. Bei größeren Mehrfamilienhäusern sollte die Wahl auf ein Mikro-Blockheizkraftwerk fallen. 

Lohnt sich ein BHKW für Zuhause?

Ob sich ein Blockheizkraftwerk für zuhause lohnt, ist von Fall zu Fall unterschiedlich. Gemeinsam mit einem Installateur wird zunächst ein individuelles Lastenprofil erstellt, das Ausschluss über den Wärmebedarf des Haushaltes gibt. Anhand verschiedener Berechnungen wird die Größe des BHKWs errechnet und wie viele Stunden es in Betrieb sein muss, damit es rentabel ist.

Zur Bewertung, ob sich ein Blockheizkraftwerk lohnt, sollte die Wirtschaftlichkeit immer an erster Stelle betrachtet werden. Zentrale Fragen, die es bei der Beurteilung eines BHKW für zuhause zu beantworten gilt, sind:

• Wie hoch ist der Wärmebedarf?
• Wie hoch ist der Strombedarf?
• Welcher Wirkungsgrad wird mit der Anlage erreicht?
• Wie lange dauert die Amortisation der anfänglichen Blockheizkraftwerk Kosten?

Bei diesen und weiteren Fragen rund um das Thema Strom im Saarland stehen wir Ihnen gerne beratend zur Seite.