Das Kraftwerk im Haus

Als Mikro-BHKW (Blockheizkraftwerke) bezeichnet man kleine Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit einer elektrischen Leistung von bis zu 10 kW. Sie eignen sich besonders für den Einsatz in Ein- und Mehrfamilienhäusern.

Technik

Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung beruht auf der gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme aus einem Primärenergieträger, wie z. B. Erdgas oder Heizöl. Im Inneren des BHKWs arbeitet ein Verbrennungsmotor, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Dabei entsteht Abwärme, die über einen Plattenwärmetauscher ausgekoppelt und als Heizenergie und zur Warmwassererzeugung genutzt wird. Die im Generator erzeugte elektrische Energie kann selbst genutzt und überschüssige Energiemengen in das Stromnetz eingespeist werden.

Ein besonderer Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung liegt dabei in der effizienten Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie. Etwa 90 % der Energie können direkt als Wärmeenergie oder Strom genutzt werden. Für die gleiche Menge an Wärme und Strom aus konventionellen Kraftwerken und z. B. einer Erdgas-Brennwertheizung muss gut ein Drittel (36 %) mehr Primärenergie aufgewendet werden. So arbeiten BHKWs auch besonders umweltschonend und reduzieren deutlich den CO2-Ausstoß.

Natürlich benötigt ein Privathaushalt nicht ständig die gleiche Menge an Wärmeenergie und Strom. Moderne BHKWs sind daher mit einer sogenannten Leistungsmodulation ausgestattet. Die Heiz- und Stromleistung dieser Geräte richtet sich unabhängig von der Jahres- und Tageszeit nach dem aktuellen Bedarf. So wird immer genau so viel Energie produziert, wie benötigt wird.

Alle Bestandteile des BHKWs sind dabei kompakt in einem Gerät verbaut und benötigen nicht mehr Platz als eine normale Heizungsanlage.

Neben den oben beschriebenen Mikro-BHKWs mit Verbrennungsmotor kommen vermehrt auch Anlagen mit Stirlingmotor, Dampfmotor oder Brennstoffzelle auf den Markt. 

Der Stirlingmotor

Stirlingmotoren sind Wärmekraftmaschinen, in denen ein abgeschlossenes Arbeitsgas in einem Zylinder an zwei verschiedenen Bereichen abwechselnd erhitzt und abgekühlt wird. Dadurch dehnt sich das Gas im Zylinder zunächst durch die Wärmezufuhr aus und zieht sich dann durch die Abkühlung wieder zusammen. Mittels dieses Prozesses wird im Inneren des Zylinders ein Kolben bewegt und so mechanische Energie erzeugt. Anders als in einem Verbrennungsmotor liegt die Wärmequelle außerhalb des Kolbens. Dadurch entstehen im Verbrennungsprozess deutlich weniger Abgase, der Motor arbeitet leiser, und als Energiequelle für die Verbrennung können unterschiedlichste Energieträger eingesetzt werden.

Der Dampfmotor

Im Dampfmotor wird Wasser in einem geschlossenen Kreislauf erhitzt und verdampft. Der so entstehende Wasserdampf treibt einen Kolben an, kondensiert und gibt dabei Wärme ab und gelangt schließlich in den Verdampfer zurück.

Genau wie beim Stirlingmotor arbeitet der Dampfmotor mit externer Verbrennung und bringt daher die gleichen Vorteile hinsichtlich Abgasentstehung und Energieeinsatz mit. Allerdings ist der elektrische Wirkungsgrad deutlich geringer als bei anderen Motoren.

Brennstoffzelle

Brennstoffzellen wandeln die eingesetzte Energie nicht thermodynamisch, sondern per elektrochemischer Reaktion in elektrische Energie um. Die dabei entstehende Abwärme wird als Heizenergie genutzt. Brennstoffzellen haben von allen beschriebenen Systemen den höchsten Wirkungsgrad und arbeiten daher am effizientesten. Allerdings ist diese Technik noch sehr jung und wird gerade in verschiedenen Feldstudien getestet.

Anwendungsbereiche

Mikro-BHKWs dienen der dezentralen Energieerzeugung in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Sie haben meist eine elektrische Leistung von 1 bis 3 kW und eine thermische Leistung von 4 bis 12 kW. Rein rechnerisch können mit einem kW Leistung im Vollzeitbetrieb 8760 kWh Energie im Jahr erzeugt werden.

Geht man von durchschnittlich 5.600 Arbeitsstunden des BHKWs im Jahr aus, kann ein 4-Personen-Haushalt seinen eigenen Energiebedarf mit einem Mikro-BHKW mit einer elektrischen Leistung zwischen 1 und 3 kW und einer thermischen  Leistung von 4 bis 8 kW decken.

Damit Mikro-BHKWs auch bei kleineren Verbrauchern wie im Einfamilienhaus effizient arbeiten, liegt der Schwerpunkt des Betriebs auf der Deckung des lokalen Wärmebedarfs. Man spricht in einem solchen Fall auch von einer stromerzeugenden Heizung, da die Stromproduktion quasi nebenbei anfällt. Bei der Auswahl eines geeigneten BHKWs sollte also der Schwerpunkt auf den eigenen Wärmebedarf gelegt werden.

Wirtschaftlichkeit

Die Anschaffungskosten für ein Mikro-BHKW liegen bei durchschnittlich 16.000 Euro, wobei die genauen Kosten, je nach Art des eingesetzten Energieträgers und der Leistung, zwischen 13.000 Euro und 28.000 Euro schwanken. Hinzu kommen für den laufenden Betrieb die Kosten für die Primärenergie (Erdgas, Öl, Flüssiggas, Pellets) und die Wartung.

Dem gegenüber stehen Einsparungen durch den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms und/oder die Vergütung des eingespeisten Stroms durch den Netzbetreiber. Kommen Erdgas oder Flüssiggas als Primärenergien zum Einsatz, wird die Energiesteuer zurückerstattet. Zudem erhält der Betreiber der Anlage pro Kilowattstunde Strom noch einen KWK-Bonus in Höhe von derzeit 5,11 Cent/kWh.

Förderung

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert in der Regel die Anschaffung eines BHKWs. Allerdings ist diese Förderung zurzeit aufgrund der hohen Nachfrage ausgesetzt. Bis jetzt ist noch nicht klar, ob es für 2011 wieder Fördermittel geben wird. Aktuelle Informationen dazu finden Sie hier.

Je nach eingesetztem Primärenergieträger erhalten Betreiber von Mikro-BHKWs eine Förderung nach dem KWK-Gesetz oder nach dem EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz). Letzteres kommt nur zur Anwendung, wenn als Betriebsstoff nachwachsende Rohstoffe, also z. B. Pellets, eingesetzt werden.

Die Anschaffung eines Mikro-BHKW kann über einen zinsgünstigen Kredit der KfW-Bank gefördert werden. Genauere Informationen dazu gibt es bei jeder Hausbank, über die der Kredit auch beantragt werden muss.