Motor, Generator und Wärmetauscher — diese drei Komponenten bilden das Herzstück jedes Blockheizkraftwerks. Wie sie zusammenspielen, entscheidet über Wirkungsgrad, Stromausbeute und letztlich über die Wirtschaftlichkeit Ihrer Anlage. Auf dieser Seite erfahren Sie, welche Technologien es gibt, wie sie funktionieren und welche Kombination zu Ihrem Gebäude passt.
Das Wichtigste in Kürze (TL;DR)
Ein BHKW wandelt Brennstoff gleichzeitig in Strom und Wärme um. Der Motor treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Die dabei entstehende Abwärme wird über einen Wärmetauscher zum Heizen genutzt. Je nach Motortyp erreichen moderne BHKW Gesamtwirkungsgrade von 85 bis 95 Prozent. Die Wahl der Motortechnologie hängt von Ihrem Brennstoff, Ihrem Wärmebedarf und Ihrem Anspruch an Wartungsaufwand ab.
Unabhängig von steigenden Energiepreisen
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Die drei Kernkomponenten eines BHKW
Ein Blockheizkraftwerk besteht im Kern aus drei Baugruppen, die wie ein eingespieltes Team zusammenarbeiten:
Der Motor verbrennt den Brennstoff (Gas, Öl, Biogas) und wandelt die chemische Energie in mechanische Bewegungsenergie um. Er ist das Kraftzentrum der Anlage.
Der Generator ist direkt mit dem Motor gekoppelt. Er verwandelt die Drehbewegung der Motorwelle in elektrischen Strom — nach dem gleichen Prinzip wie ein Fahrraddynamo, nur deutlich leistungsfähiger.
Der Wärmetauscher fängt die Abwärme des Motors und der Abgase auf und überträgt sie auf das Heizungswasser. Ohne den Wärmetauscher ginge mehr als die Hälfte der eingesetzten Energie ungenutzt verloren.
Ergänzt werden diese drei Kernkomponenten durch eine Steuerungseinheit, die den Betrieb überwacht und regelt. Moderne Steuerungen lassen sich per App oder über das Internet bedienen — Sie können Ihr BHKW also auch vom Sofa oder von unterwegs überwachen.
Das Besondere an der Kraft-Wärme-Kopplung: Während ein konventionelles Kraftwerk rund 60 Prozent der Energie als Abwärme verliert, nutzt ein BHKW genau diese Wärme zum Heizen. So erreichen Sie Gesamtwirkungsgrade von 85 bis 95 Prozent.
BHKW-Motoren im Überblick
Der Motor ist die wichtigste Entscheidung beim BHKW-Kauf. Er bestimmt, welchen Brennstoff Sie verwenden können, wie viel Strom und Wärme erzeugt wird und wie hoch der Wartungsaufwand ausfällt. Wir stellen Ihnen die wichtigsten Technologien vor.
Der Ottomotor (Gasmotor)
Der Ottomotor ist der beliebteste Antrieb in Blockheizkraftwerken — vom kleinen Nano-BHKW für Einfamilienhäuser bis zur industriellen Großanlage. Die verwendeten Motoren stammen meist aus dem Automobilbereich und wurden für den Dauerbetrieb im BHKW weiterentwickelt.
Ottomotoren arbeiten mit Gesamtwirkungsgraden von über 90 Prozent. Davon entfallen etwa ein Drittel auf elektrische Energie und zwei Drittel auf Wärme. Es wird also deutlich mehr Wärme als Strom erzeugt — ideal für Gebäude mit hohem Wärmebedarf.
Ein Gasmotor ist besonders sinnvoll, wenn bereits ein Gasanschluss im Gebäude vorhanden ist. Sie sparen sich den Aufwand für einen Brennstofftank.
Typische Brennstoffe: Erdgas, Flüssiggas, Biogas. Durch die konstante Drehzahl im Dauerbetrieb erreichen Gasmotoren eine lange Lebensdauer. Allerdings ist ein regelmäßiger Ölwechsel erforderlich, was die Wartungskosten in die Höhe treibt.
Der Dieselmotor
Wenn es rein um den Wirkungsgrad geht, ist der Dieselmotor kaum zu schlagen: Bis zu 95 Prozent des eingesetzten Brennstoffs werden nutzbar gemacht. Gegenüber dem Gasmotor liegt der thermische Wirkungsgrad auf ähnlichem Niveau, doch der elektrische Wirkungsgrad ist beim Diesel spürbar höher.
Das ist ein wichtiger finanzieller Vorteil. Denn nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) werden Stromüberschüsse vergütet — nicht Wärmeüberschüsse. Ein höherer Stromertrag bedeutet also direkt mehr Einnahmen.
Typische Brennstoffe: Heizöl, Pflanzenöl, Diesel (auch Biodiesel). Der Nachteil: Diesel-BHKW sind teurer in der Anschaffung und ähnlich wartungsintensiv wie Gas-BHKW. Zudem sind die Emissionen höher als bei Gasmotoren — insbesondere der Feinstaubausstoß erfordert bei manchen Modellen einen Partikelfilter.
Beachten Sie: In einigen Gemeinden gelten Immissionsschutzauflagen, die den Betrieb von Diesel-BHKW in Wohngebieten einschränken. Informieren Sie sich vorab bei Ihrer zuständigen Behörde.
Der Stirlingmotor
Der Stirlingmotor geht auf den schottischen Erfinder Robert Stirling (1816) zurück und funktioniert nach einem faszinierend anderen Prinzip: Die Verbrennung findet außerhalb des geschlossenen Zylinders statt. Dadurch kann praktisch jeder Brennstoff verwendet werden — von Gas über Öl bis hin zu Biomasse wie Hackschnitzeln, Pellets oder Holz.
Im Inneren des Motors befindet sich ein geschlossenes Arbeitsgas (meist Helium oder Stickstoff), das von außen erhitzt wird. Durch den Temperaturunterschied zwischen heißer und kalter Zone bewegt sich ein Kolben und erzeugt mechanische Energie. Da das Gas den geschlossenen Raum nie verlässt, gibt es auch keine Abgase im klassischen Sinne — lediglich die Verbrennung im externen Brenner erzeugt Emissionen.
Die Vorteile im Vergleich zu Verbrennungsmotoren sind beachtlich:
Deutlich leiser und vibrationsärmer als Otto- oder Dieselmotoren
Geringerer Schadstoffausstoß (abgasärmer)
Weniger Wartungsaufwand, da kaum Schmieröl benötigt wird
Sogar die Kombination mit einer Solaranlage ist möglich — dann läuft das BHKW komplett emissionsfrei
Der Stirlingmotor eignet sich durch seine kompakte Bauweise besonders für Mikro-BHKW und Mini-BHKW. Allerdings liegt der Gesamtwirkungsgrad unter 90 Prozent und der elektrische Wirkungsgrad ist mit nur 10 bis 15 Prozent deutlich geringer als bei Verbrennungsmotoren.
Die Mikrogasturbine
Mikrogasturbinen sind eine moderne Alternative zu Kolbenmotoren. Sie arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Flugzeugtriebwerke — nur im Miniaturformat. Ihr großer Vorteil: extrem wartungsarm, weil sie nur ein einziges rotierendes Bauteil besitzen.
Die Turbine saugt Luft an, verdichtet sie und verbrennt den Brennstoff in einer Brennkammer. Die heißen Abgase treiben ein Turbinenrad an, das direkt mit dem Generator gekoppelt ist. Da es keine Kolben, Ventile oder Schmierölkreisläufe gibt, entfallen typische Verschleißteile und die Wartungsintervalle liegen bei bis zu 60.000 Betriebsstunden.
Mit Gesamtwirkungsgraden von 80 bis 85 Prozent liegen Mikrogasturbinen unter den Kolbenmotoren. Dafür punkten sie mit einem sehr niedrigen Schadstoffausstoß (NOx-Werte unter 15 ppm) und kompakter Bauweise. Sie eignen sich besonders für gewerbliche Anwendungen mit einem elektrischen Leistungsbedarf ab 30 kWel — etwa in Hotels, Krankenhäusern oder Produktionsbetrieben.
Mikrogasturbinen sind für typische Einfamilienhäuser nicht geeignet — sie beginnen erst ab Leistungsgrößen von 30 kWel und sind damit für größere Gewerbeimmobilien oder Nahwärmenetze konzipiert.
Die Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle funktioniert grundlegend anders als alle bisher beschriebenen Motoren. Hier gibt es keine Verbrennung und keine mechanisch bewegten Teile. Stattdessen wird in einer elektrochemischen Reaktion Wasserstoff (meist aus Erdgas gewonnen) direkt in Strom und Wärme umgewandelt.
Der entscheidende Vorteil: ein elektrischer Wirkungsgrad von bis zu 50 Prozent — mehr als doppelt so hoch wie bei Verbrennungsmotoren. Außerdem arbeiten Brennstoffzellen nahezu geräuschlos und sind praktisch wartungsfrei.
Brennstoffzellen-Heizgeräte werden oft nicht mehr als klassische BHKW bezeichnet, weil sich die Funktionsweise grundlegend von Verbrennungsmotoren unterscheidet. Auf dem Markt sind unter anderem Geräte von Viessmann (Vitovalor) und SolidPower (BlueGEN) erhältlich.
Der Nachteil: Brennstoffzellen benötigen in der Regel einen Gasanschluss, da der Wasserstoff vor Ort aus Erdgas reformiert wird. Die Anschaffungskosten liegen mit 25.000 bis 35.000 Euro (vor Förderung) deutlich über konventionellen BHKW-Motoren. Allerdings gibt es attraktive BAFA-Förderprogramme, die bis zu 40 Prozent der Investitionskosten abdecken können.
Langfristig könnte grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energien die Erdgas-Reformierung ersetzen. Dann würde die Brennstoffzelle komplett emissionsfrei arbeiten. Bis dahin bleibt sie auch mit Erdgas eine der effizientesten Heiztechnologien auf dem Markt.
Der Generator: Strom aus Bewegung
Der Generator wandelt die mechanische Drehbewegung des Motors in elektrischen Strom um. Das Prinzip kennen Sie vom Fahrraddynamo: Die Bewegungsenergie des Rades wird durch den Dynamo in Strom verwandelt, der dann das Licht betreibt. Im Auto heißt der Generator „Lichtmaschine".
Physikalisch basiert die Stromerzeugung auf der elektromagnetischen Induktion: Eine Spule rotiert in einem Magnetfeld und erzeugt dabei eine Wechselspannung. Je schneller die Rotation, desto mehr Strom wird produziert. Dieses Prinzip wurde bereits 1831 von Michael Faraday entdeckt und ist bis heute die Grundlage nahezu jeder Stromerzeugung weltweit.
Synchrongenerator vs. Asynchrongenerator
Nicht jeder Generator ist gleich. Für die Wahl des richtigen Generatortyps spielen vor allem zwei Fragen eine Rolle: Soll das BHKW auch bei einem Stromausfall weiter Strom liefern (Inselbetrieb)? Und wie groß ist die Anlage?
In BHKW kommen zwei Generatortypen zum Einsatz:
Synchrongeneratoren erzeugen Strom mit exakt der Netzfrequenz (50 Hz). Sie können auch im Inselbetrieb (ohne Netzanschluss) arbeiten und eignen sich für Notstromversorgung. Die meisten kleinen und mittleren BHKW nutzen Synchrongeneratoren.
Asynchrongeneratoren sind einfacher aufgebaut und günstiger, benötigen aber immer eine Netzanbindung. Sie werden vor allem in größeren Anlagen eingesetzt.
Der elektrische Wirkungsgrad des Generators liegt bei modernen BHKW zwischen 90 und 97 Prozent. Das bedeutet: Fast die gesamte mechanische Energie des Motors wird tatsächlich in Strom umgewandelt.
Der Generator bestimmt auch die Qualität des erzeugten Stroms. Für die Einspeisung ins öffentliche Netz muss der Strom exakt 50 Hz und 230 Volt (bzw. 400 Volt Drehstrom) aufweisen. Moderne BHKW-Generatoren mit Wechselrichter erfüllen diese Anforderungen zuverlässig und speisen netzkonformen Strom ein.
Der Wärmetauscher: Abwärme sinnvoll nutzen
Der Wärmetauscher (auch Wärmeübertrager genannt) ist die Komponente, die ein BHKW so effizient macht. Er überträgt die Abwärme des Motors und der Abgase auf das Heizungswasser.
Stellen Sie sich das vereinfacht so vor: Die heißen Abgase des Motors strömen durch ein Rohrsystem. In einem parallel verlaufenden Rohrsystem fließt kaltes Heizungswasser. Durch die Wand zwischen beiden Systemen überträgt sich die Wärme — ohne dass sich die beiden Medien vermischen. Das erhitzte Wasser wird dann zum Heizen Ihres Gebäudes verwendet.
Wärmetauscher-Typen
Die Effizienz des Wärmetauschers hängt von seiner Bauform und der verfügbaren Übertragungsfläche ab. Je größer die Kontaktfläche zwischen heißem und kaltem Medium, desto mehr Wärme wird übertragen. Moderne Wärmetauscher erreichen Übertragungsraten von über 90 Prozent.
Je nach BHKW-Größe und Einsatzzweck kommen verschiedene Bauformen zum Einsatz:
Plattenwärmetauscher: Bestehen aus gestapelten, gewellten Metallplatten. Sie bieten die größte Oberfläche auf kleinstem Raum und sind daher besonders effizient. Standard bei kleinen und mittleren BHKW.
Rohrbündelwärmetauscher: Mehrere dünne Rohre in einem Mantelrohr. Robuster als Plattenwärmetauscher, aber größer. Werden in industriellen BHKW-Anlagen eingesetzt.
Spiralwärmetauscher: Zwei spiralförmig gewickelte Kanäle. Kompakt und selbstreinigend, ideal bei verschmutzten Medien.
Brennwertnutzung steigert den Wirkungsgrad
Moderne BHKW nutzen einen zusätzlichen Brennwert-Wärmetauscher, der die Restwärme aus den Abgasen gewinnt. Dabei wird der Wasserdampf im Abgas kondensiert und die frei werdende Kondensationswärme ebenfalls dem Heizsystem zugeführt. Das steigert den Gesamtwirkungsgrad um weitere 5 bis 10 Prozentpunkte.
Welche Motortechnologie passt zu Ihrem BHKW?
Die folgende Vergleichstabelle hilft Ihnen bei der Orientierung. Die richtige Wahl hängt vor allem von drei Faktoren ab: Ihrem verfügbaren Brennstoff, der gewünschten Anlagengröße und Ihrem Wartungsbudget.
Motortyp |
Typische Brennstoffe |
Leistungsbereich |
Wartungsaufwand |
Besonders geeignet für |
|---|---|---|---|---|
Ottomotor (Gas) |
Erdgas, Flüssiggas, Biogas |
1 kWel bis 10 MWel |
Mittel (Ölwechsel alle 2.000-4.000 h) |
Gebäude mit Gasanschluss |
Dieselmotor |
Heizöl, Pflanzenöl, Biodiesel |
5 kWel bis 20 MWel |
Mittel bis hoch |
Gebäude ohne Gasanschluss, hoher Strombedarf |
Stirlingmotor |
Gas, Öl, Biomasse, Solar |
1 kWel bis 10 kWel |
Gering |
Einfamilienhäuser, besonders leise Aufstellung |
Mikrogasturbine |
Erdgas, Biogas |
30 kWel bis 200 kWel |
Sehr gering |
Gewerbe, Industrie |
Brennstoffzelle |
Erdgas (→ Wasserstoff) |
0,7 kWel bis 1,5 kWel |
Sehr gering |
Einfamilienhäuser, höchster Stromertrag |
Wirkungsgrade im Vergleich
Der Wirkungsgrad ist die zentrale Kennzahl für die Effizienz eines BHKW. Er gibt an, wie viel Prozent der eingesetzten Brennstoffenergie tatsächlich in nutzbare Energie umgewandelt werden. Dabei unterscheidet man zwischen elektrischem Wirkungsgrad (Strom), thermischem Wirkungsgrad (Wärme) und dem Gesamtwirkungsgrad.
Motortyp |
Elektrischer Wirkungsgrad |
Thermischer Wirkungsgrad |
Gesamtwirkungsgrad |
|---|---|---|---|
Ottomotor |
25 – 35 % |
55 – 65 % |
85 – 95 % |
Dieselmotor |
30 – 40 % |
50 – 60 % |
85 – 95 % |
Stirlingmotor |
10 – 15 % |
70 – 80 % |
80 – 90 % |
Mikrogasturbine |
25 – 33 % |
50 – 55 % |
80 – 85 % |
Brennstoffzelle |
35 – 50 % |
30 – 50 % |
85 – 95 % |
Zum Vergleich: Ein konventionelles Kohlekraftwerk erreicht einen elektrischen Wirkungsgrad von nur 35 bis 45 Prozent — die restliche Energie geht als Abwärme über Kühltürme verloren. Bei einem BHKW wird diese Wärme sinnvoll genutzt.
Besonders auffällig ist der Unterschied bei der Brennstoffzelle: Sie liefert den höchsten elektrischen Wirkungsgrad aller Technologien (bis 50 Prozent), erzeugt dafür aber weniger Wärme als Verbrennungsmotoren. Das macht sie ideal für Gebäude, in denen viel Strom, aber vergleichsweise wenig Heizwärme benötigt wird — etwa gut gedämmte Neubauten oder Niedrigenergiehäuser.
Der Stirlingmotor steht am anderen Ende des Spektrums: Nur 10 bis 15 Prozent der Energie werden in Strom umgewandelt, dafür liefert er mit 70 bis 80 Prozent den höchsten thermischen Wirkungsgrad. Er ist die beste Wahl, wenn der Wärmebedarf deutlich überwiegt.
Was bedeutet der Wirkungsgrad finanziell?
Nehmen wir ein BHKW mit 5 kWel Leistung und einem Gesamtwirkungsgrad von 90 Prozent. Bei 5.000 Vollbenutzungsstunden pro Jahr erzeugen Sie 25.000 kWh Strom und rund 50.000 kWh Wärme. Das entspricht einer jährlichen Energiekostenersparnis von 3.000 bis 5.000 Euro — abhängig von Ihrem aktuellen Strom- und Gastarif. Mehr zur Berechnung finden Sie unter BHKW-Wirtschaftlichkeit und Rendite.
Die ASUE (Arbeitsgemeinschaft für sparsamen Energieverbrauch) bietet weiterführende technische Informationen und Marktübersichten zu allen BHKW-Technologien.
Häufige Fragen zu BHKW-Komponenten
Welcher BHKW-Motor ist der beste für ein Einfamilienhaus?
Für Einfamilienhäuser eignen sich vor allem drei Technologien: Der Ottomotor (Gasmotor), wenn ein Gasanschluss vorhanden ist und Sie eine bewährte, zuverlässige Technik wünschen. Der Stirlingmotor, wenn leiser Betrieb und geringer Wartungsaufwand besonders wichtig sind. Und die Brennstoffzelle, wenn Sie den höchstmöglichen Stromertrag anstreben. Die meisten Einfamilienhaus-BHKW nutzen heute Gasmotoren oder Brennstoffzellen.
Wie oft muss ein BHKW-Motor gewartet werden?
Die Wartungsintervalle hängen stark von der Motortechnologie ab. Gasmotoren benötigen alle 2.000 bis 4.000 Betriebsstunden einen Ölwechsel — das entspricht bei 5.000 Vollbenutzungsstunden ein bis zwei Mal pro Jahr. Stirlingmotoren und Brennstoffzellen sind deutlich wartungsärmer. Die Deutsche Energie-Agentur (dena) empfiehlt in jedem Fall den Abschluss eines Wartungsvertrags mit dem Hersteller oder einem zertifizierten Fachbetrieb.
Was kostet der Austausch eines BHKW-Motors?
Ein Motoraustausch (auch „Motorrevision" genannt) wird je nach Technologie nach 40.000 bis 80.000 Betriebsstunden fällig. Die Kosten liegen bei kleinen BHKW zwischen 3.000 und 8.000 Euro, bei größeren Anlagen entsprechend höher. Planen Sie diese Kosten bereits bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung ein.
Kann ein BHKW auch ohne Wärmetauscher betrieben werden?
Technisch ja — aber wirtschaftlich wäre es unsinnig. Ohne Wärmetauscher erreicht das BHKW nur den elektrischen Wirkungsgrad (25 bis 50 Prozent je nach Motor). Die restliche Energie ginge als ungenutzte Abwärme verloren. Erst der Wärmetauscher macht die Kraft-Wärme-Kopplung zur effizientesten Form der Energieerzeugung. Das Umweltbundesamt bezeichnet KWK-Anlagen daher als Schlüsseltechnologie für die Energiewende.
Fazit: Die richtige Kombination macht den Unterschied
Motor, Generator und Wärmetauscher — diese drei Komponenten entscheiden darüber, ob Ihr BHKW ein wirtschaftlicher Erfolg wird. Jede Komponente erfüllt eine eigene Aufgabe, doch erst das Zusammenspiel macht die Kraft-Wärme-Kopplung so effizient.
Motor, Generator und Wärmetauscher bilden zusammen ein hocheffizientes System zur dezentralen Energieerzeugung. Welche Motortechnologie für Sie die richtige ist, hängt von Ihrem Brennstoff, Ihrem Leistungsbedarf und Ihren Prioritäten bei Wartung und Lautstärke ab.
Für die meisten Privathaushalte mit Gasanschluss ist der Ottomotor die bewährteste Wahl. Wer maximale Stromausbeute möchte, greift zur Brennstoffzelle. Und für Gebäude, in denen Lautstärke und Wartungsarmut entscheidend sind, bietet der Stirlingmotor klare Vorteile.
Unsere Empfehlung als Checkliste:
Klären Sie Ihren Brennstoff: Gasanschluss vorhanden? Öltank? Biomasse-Option?
Bestimmen Sie Ihren Wärmebedarf: Ein BHKW lohnt sich ab ca. 20.000 kWh Jahreswärmebedarf.
Wählen Sie die Motortechnologie: Gasmotor (Standard), Stirling (leise), Brennstoffzelle (max. Strom).
Holen Sie mindestens drei Angebote ein und vergleichen Sie Wartungsverträge.
Prüfen Sie Fördermöglichkeiten: KfW-Kredit und BAFA-Zuschuss für KWK-Anlagen.
Lassen Sie sich die Anlage von einem zertifizierten Fachbetrieb dimensionieren. Die Grundlagen der BHKW-Technik kennen Sie jetzt — der nächste Schritt ist die individuelle Berechnung für Ihr Gebäude.
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Quellen: ASUE — Blockheizkraftwerke · BAFA — Kraft-Wärme-Kopplung · dena — KWK · Umweltbundesamt — Kraft-Wärme-Kopplung · BMWK — Kraft-Wärme-Kopplung
