Blockheizkraftwerk

Blockheizkraftwerk – gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen, als mikro- oder nano-BHKW

Mini-, Mikro- oder Nano-Blockheizkraftwerke werden, wie andere Verbrennungs-Heizsysteme, üblicherweise im Keller installiert.
In den meisten Fällen findet Erdgas Verwendung, das in Verbrennungsmotoren oder zum Erhitzen eines Stirlingmotors verbrannt wird. Bis zu 90% des Erdgases wird in einem modernen Mikro-BHKW in nutzbaren Strom und Wärme umgewandelt.
Mini-BHKW’s, Mikro-BHKW’s oder Nano-BHKW‘s sollten möglichst gleichmäßig laufen und eine hohe Auslastung haben, damit sie wirtschaftlich genutzt werden können. Überschüssiger Strom kann in das öffentliche Netz eingespeist werden.

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1. Funktionsweise eines BHKW’s

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Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und Gewinnung von Wärme. Das BHKW nutzt hierzu die Technologie der Kraft-Wärme-Kopplung. Die bei der Stromerzeugung entstandene Abwärme wird direkt über Wärmetauscher an den Heizkreislauf abgegeben.

Mini- oder Nano-BHKW – Wo liegt der Unterschied?

Neben großindustriellen Anlagen (ein bis mehrere 10 MW), wie Heizkraftwerke oder BHKW’s zur Versorgung von Fabriken, gibt es zur Beheizung und Versorgung mit Strom von größeren Wohnsiedlungen sogenannte mini-BHKW’s (ca. 10 – 50 kW). Mikro-BHKW’s (ca. 2 – 10 kW) werden besonders in Mehrfamilienhäusern eingesetzt, während nano-BHKW’s (bis ca. 2 kW) sich ideal für Einfamilienhäuser eignen.

Der Wirkungsgrad von nicht industriell eingesetzten Blockheizkraftwerken bei der Stromerzeugung liegt bei ca. 30%. Demnach können Gesamtwirkungsgrade von 90% erzielt werden. Solch hohe Wirkungsgrade lassen sich erreichen, da die bei der Stromerzeugung angefallene Abwärme direkt vor Ort eingesetzt werden kann. Dies erklärt auch die im Vergleich deutlich niedrigeren Wirkungsgrade bei der Nutzung von Fernwärme. Moderne Gas-Brennwertkessel erreichen zwar noch höhere Wirkungsgrade von ca. 100%, können dafür aber keinen Strom herstellen.

Wie funktioniert die Stromgewinnung?

Zur Stromerzeugung im eigenen oder Mehrfamilienhaus werden insbesondere Verbrennungs-Motoren oder Stirlingmotoren eingesetzt. Diese werden hauptsächlich mit Erdgas betrieben. Es gibt auch moderne Systeme, die zur Stromerzeugung die Brennstoffzellen-Technologie verwenden. Da in der Brennstoffzelle der Wirkungsgrad zur Stromerzeugung gegenüber Motoren deutlich erhöht ist (ca. 80%), lassen sich hier auch Gesamtwirkungsgrade erreichen, die nahe an die Gas-Brennwert-Technologie kommen.

2. Umweltbilanz – eine Kurzanalyse

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Steigende Strompreise, Energiewende… wer wünscht sich da nicht, selbst den Strom zu erzeugen. Und in der Tat sind BHKW’s, die das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) nutzen, hoch effiziente Anlagen zum Heizen und Strom erzeugen. Dezentrale Stromerzeugung bei gleichzeitiger Ausnutzung der Abwärme dieses Prozesses wird mehr und mehr an Bedeutung gewinnen.

Der Gesamtwirkungsgrad von Blockheizkraftwerken liegt doppelt so hoch wie bei Anlagen zur separaten Erzeugung von Strom und Wärme. Dies bedeutet aber auch, dass bei Nutzung von Blockheizkraftwerken bis zu 50% weniger des Treibhausgases COentsteht im Vergleich zu Heizkraftwerken, bei denen die Abwärme nicht als Ferngas genutzt wird. Die Substitution von Strom aus Heizkraftwerken (besonders Braunkohle-Kraftwerke) durch dezentrale Stromerzeugung durch Blockheizkraftwerke ist ein zentraler ökologischer Gedanke. Dieser wird auch durch gesetzliche Regelungen wie das Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) unterstützt.

3. Kosten – Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks

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Am wirtschaftlichsten lässt sich ein BHKW für die private Nutzung im sogenannten wärmegeführten Betrieb nutzen. Diese Betriebsart orientiert sich an der Wärme-Grundlast eines Haushalts. Dies ist der Minimalwert, der zur Deckung des Bedarfs an Warmwasser- und Heizwärme notwendig ist.

Die Größe eines BHKW’s wird nach dieser Grundlast berechnet. Es müssen ca. 5000 Volllaststunden im Jahr erreicht werden um diesen Wert der Grundlast zu erreichen. Dieser Orientierungs-Wert führt dazu, dass ein relativ konstanter Betrieb gewährleistet ist, der wiederum zu einem niedrigeren Gasverbrauch und einer erhöhten Motor-Lebensdauer führt.

Mikro-BHKW’s sind ab ca. 18.000 € erhältlich, nano-BHKW’s ab ca. 10.000 €. Ein zusätzlicher Warmwasserspeicher (ca. 2.000 €) ist eine sinnvolle Anschaffung. Diesen recht hohen Investitionskosten stehen jedoch attraktive Fördermöglichkeiten und Vergütungen gegenüber.

4. Förderung von Mini-Blockheizkraftwerken

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Die neueste Richtlinie zur Förderung von Mini-KWK-Anlagen bis 20 kW wurde durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) novelliert und trat zum 01.01.2015 in Kraft. Die Förderung ist Teil der Nationalen Klimaschutzinitiative der Bundesregierung, wonach bis zum Jahr 2020 die CO2-Emissionen um mindestens 40 % reduziert werden sollen.

BHKW-Förderung durch die BAFA

Die Umsetzung oben genannter Richtlinie erfolgt über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Die Basisförderung beträgt demnach für Anlagen bis 1 kW einen Zuschuss von 1.900 €, für Anlagen zwischen 5 und 6 kW 2.900 €.

Betreiber von KWK-Anlagen erhalten nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz zeitlich befristete Zuschlagszahlungen. Voraussetzung für die Förderung ist die Zulassung der Anlage durch das BAFA. Ab dem 01.01.2016 gilt eine pauschalierte Einmalzahlung für fabrikneue Anlagen bis 2 kW von 4,0 Cent/kWh für 60.000 Vollbenutzungsstunden Vbh (= 4.800 € für 2 kW-Anlage).
Die Zuschlagssätze betragen für den selbst verbrauchten Strom 4,0 Cent/kWh und 8,0 Cent/kWh für den in das Stromnetz eingespeisten KWK-Strom.

KfW-Unterstützung

Neben den Zuschüssen und Krediten zum KfW-Effizienzhaus bietet die Kreditanstalt für Wiederaufbau KfW interessante Zuschüsse für BHKW’s mit Brennstoffzellen-Technologie an. Über das Programm 433 der KfW „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle“ werden folgende Zuschüsse gewährt:
Ein Festbetrag von 5.700 € plus Zusatzförderung von 450 € je angefangene 100W, d.h. für eine 1 kW-Anlage 10.200 € Zuschuss, für eine 2 kW-Anlage 14.700 € Zuschuss. Zu beachten ist jedoch, dass maximal 40% der förderfähigen Kosten bezuschusst werden.

5. Vorteile/Nachteile von BHKWs

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In nachfolgender Tabelle haben wir für Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile für die Anschaffung und den Betrieb eines privaten BHKW’s zusammengefasst: