BHKW, Mini-BHKW, Blockheizkraftwerk Installation in und um Berlin

In Deutschland wird der Strom noch zum größten Teil aus Großkraftwerken bezogen. Energieträger sind Braun- und Steinkohle, sowie Gas- und Wasser- und Atomkraft. Der erzielte Wirkungsgrad liegt bei ca. 40 %. über die Kühltürme wird 60 % der Brennstoffenergie an die Umwelt nutzlos abgegeben, weil am Standort des Kraftwerks die Wärmeabnehmer (Fernheizung) fehlen. In diesen 60 % Verlusten steckt eine gewaltige Energiereserve. Man spricht auch von s.g. Kondensationskraftwerken deren Nutzungsgrad bei ca. 37 % liegt. Die Leitungsverluste bis zum Verbraucher, schlagen dann noch mal mit 3 % zu Buche.

Hochspannungsleitungen vom Kraftwerk zum Verbraucher

Um die Brennstoffenergie besser auszunutzen, bedient man sich einer gemeinsamen Strom- und Wärmeerzeugung. Das nennt man Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Sie liefern zur Zeit ca. 12 % des bundesweiten Stromes in Deutschland. Die anfallende Wärme wird als Fernwärme mit ca. 75 % Nutzungsgrad ausgeschöpft.

Mit den weniger bekannten Blockheizkraftwerken (BHKW) ist eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades möglich. Ein BHKW besteht maßgeblich aus einem Verbrennungsmotor mit angekoppelten Stromgenerator, und wird so nah wie möglich am Verbraucher eingesetzt. Die eingesetzte Brennstoffenergie kann bis zu 90 % ausgenutzt werden. Dadurch kann die Emissionsbelastung stark verringert werden. In größeren Gebäuden und Mehrfamilienhäusern wo gleichzeitig ein hoher Strom- und Wärmebedarf anfällt, sind BHKWs sinnvoll. Weniger sinnvoll ist der Einsatz eines Mini-BHKW in Ein- und Zweifamilienhäusern, weil der Wärmebedarf meistens zu gering ist. Schließlich soll das BHKW laufen, damit es durch die Stromerzeugung auch Geld verdient.

Funktionsprinzip vom Blockheizkraftwerk

In Deutschland werden zur Zeit nur etwa 8 % des Stromes in BHKWs erzeugt, die meisten arbeiten mit Gas- und Dieselmotoren, darüber hinaus gibt es Gasturbinen- und Brennstoffzellen-BHKWs. In ländlichen Gegenden laufen auch BHKWs mit erneuerbaren Biokraftstoffen wie Pflanzenöl oder Biogas hergestellt durch nahestehende Biogasanlagen. Die abgegebene elektrische Leistung liegt zwischen 30 - 500 kW.

Wird ein BHKW mit Heizöl betrieben, so kann man für die verbrauchte Menge beim Hauptzollamt die Öko- und die Mineralölsteuer sich zurückerstatten lassen, was zu einer großen finanziellen Entlastung führt.

Unter 30 kW werden sie Klein-BHKWs genannt. Bei einer Leistung von unter 15 kW spricht man von Mini- oder Mikro-BHKWs. Diese dienen der Strom- und Wärmeversorgung von größeren Wohnanlagen oder Gewerbebetriebe wie z. B. Hotels. Die elektrischen Generatoren kleiner und mittlerer BHKWs arbeiten im 230 V bzw. 400 Volt Niederspannungsbereich. Nicht benötigter Strom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist, und vom Versorgungsnetzbetreiber (z. B. Vattenfall oder RWE) finanziell vergütet. Vergrößert sich die Anzahl der BHKWs, können Großkraftwerke die ausschließlich zur Stromerzeugung dienen und mit einem Wirkungsgrad von max. 45 % arbeiten, entlastet werden. Dadurch werden der Kohlendioxid- und anderer Schadstoffausstoß verringert. Für die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage ist eine hohe jährliche Betriebsstundenzahl maßgebend. Mehr als 4.000 Betriebsstunden sollten erreicht werden. Nur so rechnet sich die finanzielle Vergütung aus dem Stromverkauf.

BHKW der Firma Giese

Ist die Anlage richtig gebaut, werden so genannte Taktungen (d. h. häufiges Ein-und Ausschalten) vermieden. Wird die Wartung ordentlich und regelmäßig durchgeführt, erreichen manche BHKW-Motoren eine Betriebsdauer von über 80.000 Stunden. Im Vergleich bringt es ein PKW-Motor auf 3.000 - 4.000 Stunden, was einer Fahrstrecke von rund 200.000 km entspricht. Die höhere Lebensdauer der BHKW-Motoren ist auf den andauernden Betrieb mit bleibender Last begründet.

Eine bestehende Heizungsanlage kann meist mit geringfügigen Änderungen weiter genutzt werden.

Im Wohnbereich schwankt der jährliche Energiebedarf je nach Jahreszeit sehr stark. Im Hochsommer muss nur noch Energie für Warmwasser erzeugt werden. Deshalb besteht eine BHKW-Anlage aus mehreren kleinen BHKWs, auch Module genannt, die dem Wärmebedarf des Wohngebäudes angepasst sind. Die Anzahl solcher Module wird mit einer Wärmebedarfskennlinie errechnet. Außerdem können Wärmeschwankungen durch Wärmespeicher ausgeglichen werden. Bei ungünstigen Verhältnissen ist ein Betrieb mit einem herkömmlichen Brenner (bivalenter Betrieb) erforderlich, um die Spitzenlast an kalten Tagen abzudecken. Auch kann ein zusätzlicher Heizstab die Spitzenlast an den wenigen sehr kalten Tagen im Winter abdecken.

Die Zukunft der kleinen Blockheizkraftwerke in Deutschland wird entscheidend von der Strompreisentwicklung und damit der entsprechenden Vergütung für die Stromeinspeisung bestimmt. Wird für ein BHKW ein Brennstoff aus nicht erneuerbaren Energien verwendet schwankt der Strompreis nach Angebot und Nachfrage. Zur Zeit sind sind das unter 10 Cent pro kWh. Bei dem Preis ist es wesentlich wirtschaftlicher , den erzeugten Strom durch das BHKW möglichst selber zu verbrauchen. Ein wichtiger Punkt ist die richtige Planung eines Blockheizkraftwerkes. Stromverbraucher wie Waschmaschinen, Trockner oder Geschirrspüler sollten nacheinander während der Laufphase des BHKWs eingesetzt werden. Für den Betreiber eines BHKWs besteht auch die Möglichkeit den erzeugten Strom an andere zu liefern, wenn der Abnehmer im gleichen Netzverbund wohnt. In Berlin ist der Netzbetreiber Vattenfall; somit lassen sich mögliche Abnehmer im gesamten Stadtgebiet finden.

Besteht der Brennstoff aus erneuerbaren Energien wie Pflanzenöl, ist der Strompreis durch das erneuerbare Energien Gesetz (EEG) festgelegt und beträgt zur Zeit ca. 0,18 EUR pro KWh. Steigen die Einkaufspreise für Strom an der Leipziger Strombörse, was für die Zukunft nicht ausgeschlossen werden kann, könnte der variable Strompreis den festgelegten Strompreis nach dem EEG überschreiten. Da der Strompreis im Jahr 2011 auf ca. 23 Cent pro kWh gestiegen ist, ist auch hier der Selbstverbrauch sinnvoller. Leider sind die Preise für Biokraftstoffe gegenüber den fossilen Brennstoffen gestiegen. Da auch die Wartungskosten beim Betrieb mit Pflanzenöl gegenüber fossilen Brennstoffen höher sind, ist der Betrieb eines BHKWs mit Erdgas oder Heizöl zurzeit kostengünstiger.

Innenleben eines Mini-BHKWs

Der Betrieb von Blockheizkraftwerken mit Palmöl aus Südostasien ist umweltpolitisch ins Gerede gekommen. In diesen Ländern wird der Urwald durch Brandrodung vernichtet, um Palmölplantagen zu errichten. Durch unkontrollierte Brände wird dort in Urwäldern und Torfsümpfen mehr Kohlendioxid freigesetzt, als später durch die Palmölplantagen gebunden werden kann. Die Klimabilanz von Palmölplantagen ist vernichtend und zerstört zusätzlich den Regenwald.

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