Mini-Block-Heizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist ein modular aufgebaute Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird, bzw. Nutzwärme in ein Nahwärmenetz eingespeist. Sie setzt dazu das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ein.

Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Grosskraftwerk resultiert aus der Nutzung der Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengrösse, zwischen 25 und 50%. Durch die ortsnahe Nutzung der Abwärme wird die eingesetzte Primärenergie aber zu 80 bis über 90% genutzt. Blockheizkraftwerke können so bis zu 40% Primärenergie einsparen.

Übliche BHKW-Module haben elektrische Leistungen zwischen 5 Kilowatt und 5 Megawatt. Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d.h. Diesel- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen verwendet werden.

Liegt die Leistung unter 15 Kilowatt , so werden diese als Mini-Block-Heizkraftwerk bezeichnet und dienen zur Versorgung von einzelnen Gebäuden.

Ökologischer Gedanke

Der wirtschaftliche und ökologische Grundgedanke liegt darin, erzeugte Wärme vollständig und auch den Strom möglichst vor Ort zu nutzen. Nicht gebrauchter Strom wird gegen Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Da auf diese Weise weniger an herkömmlicher Kraftwerkskapazität für die Stromerzeugung benötigt wird, substituiert die verstärkte Nutzung von BHKW´s den Strom aus fossilen Kondensationskraftwerken und ermöglicht somit einen geringeren Kohlendioxid- (CO2)Ausstoss.

Ein BHKW erreicht einen deutlich höheren Nutzungsgrad ((Nutzenergie Strom + Nutzenergie Wärme) / Energieeinsatz) gegenüber dem herkömmlichen Mischbetrieb aus lokaler Heizung und zentraler Stromversorgung. So erreicht ein modernes Grosskraftwerk auf Steinkohlebasis einen Wirkungsgrad von ca. 45%. Das heisst, dass rund die Hälfte der erzeugten Energie als Abwärme anfallen, deren Nutzung als Fernwärme aber deutliche Transportverluste (10-15%) sowie ein aufwendiges und teueres Rohrleitungsnetz bedingen würden, da bei zentralen Grosskraftwerken Wärmeerzeuger und Wärmeabnehmer in der Regel weit auseinander liegen. Auch durch Umspannen und Transport der Elektrizität gehen nochmals ca. 2 – 5% der Energie verloren. BHKW besitzen einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 25 – 46%, der Gesamtwirkungsgrad von ca. 90% resultiert aus der kombinierter Nutzung von Strom und Wärme und deren Einsatz direkt vor Ort.

Mini-BHKW von ca. 1 – 5 KW elektrischer und ca. 3 – 15 KW thermischer Leistung eignen sich für den Heizbetrieb von Ein- und Mehrfamilienhäusern im Winter. Mittelgrosse BHKW mit einer elektrischen Leistung von mehreren Hundert KW werden häufig von Stadtwerken zur Beheizung von Wohnsiedlungen oder Hallenbädern genutzt und der Strom ins eigene Netz gespeist.

Im Wohnbereich schwankt jedoch der Heizenergiebedarf jahreszeitlich sehr stark, im Hochsommer entsteht er nur für die Brauchwassererwärmung. Zur Zeit existieren erst wenige BHKW-Modelle, welche die erzeugte Wärme und damit auch den gekoppelt produzierten Strom verändern können (modulierender Betrieb). Bedarfsschwankungen –begrenzt durch den Wärmespeicher- können jedoch ausgeglichen werden, ansonsten ist ein Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Brenner anzuraten. Fehlen für solche Schwankungen des Wärmebedarfs ausgleichende Massnahmen, kommt es zu häufiger An- und Abschaltung (Taktung) der BHKW-Anlage, was zu einer Minderung von Effizienz und Lebensdauer führen kann.

Im Sommer kann zum Beispiel für die Abnahme der Wärme bei fehlendem Heizenergiebedarf eine zusätzliche zu investierende Absorptionskältemaschine eingesetzt werden, die Kälte zur Klimatisierung erzeugt. Man spricht dann von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.

Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist geboten, alle Investitions- und Betriebskosten wie Abschreibung, Brennstoff, Wartung und Generalüberholung unter diesem Gesichtspunkt zu bewerten und den Erlösen für Strom und Wärme bzw. den eingesparten Beträgen hierfür gegenüber zu stellen.

BHKW werden seit dem 01. April 2002 durch das Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK- Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz) gefördert.

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