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Für welche Region ist das BHKW geplant?

Fragen Sie sich, ob ein Blockheizkraftwerk für Sie das Richtige ist? Welche Gründe sprechen für die Installation und welche dagegen? Wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk überhaupt und wie kann es genutzt werden? Auf dieser Seite haben wir die wichtigsten Fakten und Informationen für Sie zusammengestellt. Sie erfahren zum Beispiel einiges über die Geschichte von Blockheizkraftwerken, über ihre Vor- und Nachteile und über ihre Funktionsweise.

Vorab: Blockheizkraftwerke sind effiziente Heizungen, die gleichzeitig Strom produzieren. Es gibt sie in nahezu allen Größenordnungen, von kleinsten Systemen für Einfamilienhäuser bis hin zu Anlagen für große Wohnkomplexe. Blockheizkraftwerke können mit vielen verschiedenen Brennstoffen betrieben werden.

Ein Blockheizkraftwerk (oder kurz BHKW) ist ein kompaktes kleines Kraftwerk, welches in einem etwa kühlschrankgroßen Gehäuse („Block“) ausgeliefert wird und gleichzeitig zur Wärme- und Stromversorgung eines Gebäudes beiträgt. Die Geräte sind mittlerweile längst technisch ausgereift, werden in Serie produziert und müssen vor Ort nur noch installiert werden.

Blockheizkraftwerke haben viele Vorteile: Sie sind wirtschaftlich, können gefördert werden, tragen zur Wertsteigerung des Gebäudes bei, dienen dem Umweltschutz und der Autarkie und einiges mehr.

1. Aus diesen 8 Gründen ist ein BHKW sinnvoll!

Sie denken über ein Blockheizkraftwerk nach? Gute Idee! Denn ein BHKW hat wirklich eine Menge Vorteile für Sie! Kurz und knapp haben wir sie in diesem Video zusammengestellt (und danach erklären wir Ihnen die einzelnen Vorteile noch ausführlicher):

1.1. Wirtschaftlichkeit: Rentabilität von BHKW

Bei Blockheizkraftwerken gilt: Je größer die erzeugte Leistung ist, umso rentabler ist die Anschaffung.

So kommt man bei einem größeren BHKW auf eine Amortisationszeit von etwa fünf Jahren bei einer Rendite von 15 bis 25 %. Ein Mini- oder Mikro-BHKW (die richtige Größe für ein Wohnhaus oder einen Wohnkomplex) kommt immerhin noch auf eine Rendite von 6 bis 15 % und hat sich nach etwa zehn Jahren amortisiert. Welche andere Investition bietet eine ähnlich gute Rendite?

1.2. Staatliche Förderung für BHKW auch 2020

Staatlich garantierte Subventionen für die Anschaffung des BHKW und für die Einspeisung überschüssigen Stroms tragen zur Rendite bei. Auch im Jahr 2020 werden weiterhin Blockheizkraftwerke/Geräte zur Kraft-Wärme-Kopplung mit unterschiedlichen Mitteln gefördert. Dazu gehören zum Beispiel

  • KfW-Darlehen und Zuschüsse,
  • BAFA-Förderung,
  • Förderungen nach dem KWKG (Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz) 2016 sowie
  • zusätzliche BHKW-Förderungen in einzelnen Bundesländern.

Mehr dazu finden Sie auf der Seite zu den BHKW-Fördermaßnahmen.

1.3. Hohe Effizienz durch gekoppelte Energieproduktion

BHKW Wirkungsgrad im Vergleich zu KraftwerkenDie meisten anderen modernen Energieerzeugungsanlagen produzieren ENTWEDER Strom (Photovoltaik) ODER Wärme (Solarthermie, Wärmepumpe). Aus einem Blockheizkraftwerk gewinnt man dagegen beides: Strom UND Wärme (das Prinzip nennt man Kraft-Wärme-Kopplung). Das ist ein entscheidender Vorteil, ganz besonders mit Blick auf die Rendite.

1.4. Steigerung des Gebäudewertes durch ein BHKW

Ein BHKW ist ein fester Bestandteil des Gebäudes und bleibt über mindestens zwei Jahrzehnte bestehen. Dadurch erfährt das Gebäude definitiv einen Wertanstieg. Solarmodule verändern die Optik des Hauses unter Umständen negativ. Im Gegensatz dazu wird das BHKW in einem Kellerraum oder Hauswirtschaftsraum installiert. Dadurch ist es von außen und vom Wohnraum aus unsichtbar.

1.5. Unabhängigkeit von Stromversorgern

Mit einem Blockheizkraftwerk produzieren Sie Ihren eigenen Strom und müssen weniger (vielleicht sogar gar keinen) Strom zukaufen. Das bedeutet: Sie sind unabhängig von Stromversorgern. Selbst bei einem Stromausfall sitzen Sie als BHKW-Betreiber im Hellen und im Warmen. Und auch die steigenden Strompreise müssen Sie nicht mehr schrecken: Je höher der Strompreis steigt, umso mehr freuen sich die BHKW-Betreiber.

Strompreis-Entwicklung 2002 bis 2023

1.6. Unabhängigkeit von Wind und Wetter

Im Gegensatz zur reinen Stromversorgung über Windkraft- oder Photovoltaikanlagen kann ein BHKW bei jedem Wetter rund um die Uhr arbeiten.

Außerdem gibt es keine Übertragungsverluste. Ein bisher nicht gelöstes Problem bei Kraftwerken ist der Energie- und Wärmeverlust aufgrund der zu überbrückenden Entfernung zum Abnehmer. Da es sich bei Blockheizkraftwerken um dezentrale Systeme direkt in Ihrem Haus oder in unmittelbarer Nähe handelt, gibt es dieses Problem hier nicht.

1.7. Moderne Technik und leiser Betrieb

Manche Menschen befürchten, ein Blockheizkraftwerk könnte ziemlich laut sein. Diese Sorge ist unbegründet: Ihr BHKW wird in einem kompakten Gehäuse ausgeliefert, das dafür sorgt, dass die Geräusche des Motors die Zimmerlautstärke nicht überschreiten. Die Bedienung erfolgt einfach von außen über eine Steuereinheit.

1.8. Hohe Effizienz und Umweltschutz

Ein Blockheizkraftwerk setzt die genutzten Ressourcen viel effektiver in nutzbare Energie um als andere Systeme. Dadurch wird der Einsatz der Primärenergie (Brennstoff) erheblich reduziert: Moderne BHKW arbeiten mit Wirkungsgraden von über 90 %, herkömmliche Kraftwerke liegen nur bei etwa 50 %. Anders ausgedrückt: In herkömmlichen Kraftwerken wird etwa die Hälfte der eingesetzten Primärenergie verschwendet. Das ist beim BHKW anders.

Auch beim Thema CO2-Ausstoß hat das BHKW Vorteile: Durch die Kraft-Wärme-Kopplung liegt der CO2-Ausstoß um etwa ein Drittel niedriger als bei getrennter Wärme- und Stromgewinnung. Beim Betrieb mit einer Photovoltaikanlage liegen die Werte sogar noch darunter.

Mit der Anschaffung eines BHKW tragen Sie ganz persönlich dazu bei, dass die Gesellschaft in Zukunft auf Atomkraft verzichten kann.

Funktion Blockheizkraftwerk

Moderne BHKW-Anlagen arbeiten mit Wirkungsgraden von 80 bis 95 %. Zum Vergleich: Photovoltaikanlagen haben einen Wirkungsgrad von unter 20 %. Allerdings muss man hier fairerweise sagen, dass die eingesetzte Energie kostenlos vorhanden ist, währen Sie beim BHKW Brennstoff brauchen.

2. Wie ist ein BHKW aufgebaut?

Ein Blockheizkraftwerk besteht aus drei wichtigen Komponenten:

Der Motor wird mit einem Brennstoff betrieben. Der Generator wandelt die erzeugte Energie in elektrischen Strom um. Und die abfallende Wärme wird durch den Wärmetauscher als Heizenergie nutzbar gemacht.

Bei den verwendeten Motoren handelt es sich um Weiterentwicklungen von Motoren aus PKW, LKW, Schiffen oder anderen Nutzungsbereichen. Durch den konstanten Betrieb haben die BHKW-Motoren jedoch eine bedeutend höhere Laufleistung und eine deutlich längere Produkt-Lebensdauer.

Zur Erklärung: In Kilowatt wird die Leistung eines BHKW gemessen. Daher ist es sehr wichtig, diesen Wert zu verstehen. Man kann das sehr gut mit einem Fluss veranschaulichen. Dieser hat eine bestimmte Breite, Tiefe und Fließgeschwindigkeit. An einem bestimmten Punkt würde man jetzt die Wassermenge messen. Diese ergibt sich aus den vorhergehenden Werten. Diese Wassermenge könnte man mit Kilowatt vergleichen. Die Kilowattstunde wäre dann die Menge Wasser in einer Stunde.

Ein Beispiel: Für ein bestimmtes Blockheizkraftwerk finden Sie folgende Herstellerangaben: „1kWel und 5 kWth“. Dies bedeutet, dass das Blockheizkraftwerk 1 Kilowatt Strom (el = elektrische Leistung) und 5 Kilowatt Heizwärme (th = thermische Leistung) in einer Stunde erzeugen kann.

Bei einer Laufleistung von jährlich 5.000 Stunden ergibt dies 5.000 kW Strom und 20.000 kW Wärme. Dies würde den Energiebedarf eines typischen Einfamilienhauses decken.

3. Mit welchen Brennstoffen arbeitet ein BHKW?

Blockheizkraftwerke können mit ganz verschiedenen Brennstoffen genutzt werden, zum Beispiel mit:

  • Diesel (und Biodiesel),
  • Gas (Erdgas, Biogas),
  • Öl,
  • Pellets und Hackschnitzeln.

Je nach Brennstoff werden unterschiedliche Motoren verwendet. Am gebräuchlichsten sind weiterhin Verbrennungs- und Stirlingsmotoren. Seit einigen Jahren werden auch Blockheizkraftwerke mit Brennstoffzellen auf den Markt gebracht und verbaut. Die Funktionsweise dieser Geräte basiert auf der Erzeugung von Strom aus Gas in einem chemischen Prozess.

4. In welchen Größen gibt es Blockheizkraftwerke?

Grundsätzlich stehen Blockheizkraftwerke für jeden Bedarf zur Verfügung. Die Größe sollte an das Gebäude angepasst sein, um den Strom- und Heizbedarf zu decken. Folgende Tabelle zeigt eine grobe Kategorisierung der einzelnen Bezeichnungen:

Elektrische Leistung>BezeichnungAnwendungsbeispiele, Funktionen
unter 2,5 kWNano-BHKWEin- bis Zweifamilienhäuser
zwischen 2,5 und 15 kWMikro-BHKWEin- bis Mehrfamilienhäuser
zwischen 15 und 50 kWMini-BHKWMehrfamilienhäuser, Wohnblocks, Kleingewerbe, Ämter
zwischen 50 kW und 5 MW(Groß-)BHKWWohnblocks, Industrie, Ämter
ab 5 MWHeizkraftwerkganze Stadtviertel

Bei diesen Werten handelt es sich nicht um offizielle Grenzen! Sie werden feststellen, dass jeder Hersteller, jeder Experte und jede Internetseite andere Abgrenzungen verwendet. Fest steht aber auf jeden Fall: Wer von Nano-Blockheizkraftwerken redet, meint kleine Anlagen, und wer von Mikro- und Mini-BHKW spricht, meint mittelgroße Anlagen.

5. Was bedeutet Kraft-Wärme-Kopplung?

Bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) werden Strom und Wärme gekoppelt – also in einem Prozess – erzeugt. So produziert ein BHKW in einem Motor Strom und die dabei entstehende Abwärme wird auf das Heizungssystem übertragen. Da sowohl in Privathäusern als auch in fast jedem Industriebetrieb Strom und Wärme benötigt werden, bietet sich der Einsatz einer Kraft-Wärme-Kopplung an.

Der Begriff „Wirkungsgrad“ gibt an, wie viel Prozent des eingesetzten Brennstoffs in brauchbare Energie umgesetzt werden konnte. Ein BHKW-Wirkungsgrad bedeutet daher: Bei einem Einsatz von 100 % Brennstoff gehen nur 10 % verloren, 90 % werden in nutzbaren Strom und in Heizwärme umgewandelt. Bei den meisten BHKW setzt sich der Gesamtwirkungsgrad aus etwa einem Drittel Strom (elektrischer Wirkungsgrad) und zwei Dritteln Wärme (thermischer Wirkungsgrad) zusammen.

Heizkraftwerk Berlin-MitteWie funktioniert das effiziente Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung? Macht man sich diese Form der Energieerzeugung in Deutschland bereits zunutze? Die Kraft-Wärme-Kopplung beruht auf dem Prinzip, dass Strom und Wärme immer gleichzeitig – also gekoppelt – entstehen. Dampf- und Rauchwolken, die aus Kühltürmen in den Himmel aufsteigen, sind sicherlich ein Symbol für verschwendete Wärmeenergie. Doch selbst bei konsequenter Nutzung dieser Abwärme wäre es in den großen Kraftwerken leider nur bedingt möglich, dieses Verfahren anzuwenden. Der Grund: Durch die räumliche Entfernung zu den Abnehmern der Wärme ist der Verlust zu hoch. Blockheizkraftwerke kommen daher als dezentrale Ergänzungen hinzu.

Die Kraft-Wärme-Kopplung setzt sich in Deutschland weiter durch. Laut Studien des Bundeswirtschaftsministeriums stieg der Anteil der Stromerzeugung durch die KWK an der gesamten Nettostromerzeugung deutlich an: Im Jahr 2002 lag er bei nur 1,5 %, im Jahr 2010 auf 15,4 %. Nach den Zielen der Bundesregierung soll möglichst bald ein Anteil von 25 % erreicht werden.

In der Studie wurde auch deutlich, welchen Beitrag die KWK-Anlagen zur Senkung der CO2-Emissionen leisten: 46 Millionen Tonnen CO2 konnten gegenüber ungekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung eingespart werden.

Übrigens: In der Industrie und im Gewerbe ist man im Bereich der konsequenten Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung längst Vorreiter: Bereits 2010 lag der Anteil in Deutschland bei 62 %. Dies ist sicherlich durch eine wichtige Gesetzmäßigkeit der Kraft-Wärme-Kopplung begründet: Je größer die Anlage, desto rentabler ist sie. Doch nicht nur im Gewerbe kommt das KWK-Prinzip zur Anwendung: Mittlerweile werden Wohnblocks, Schulen, Krankenhäuser, Hotels und Schwimmbäder so beheizt und mit Energie versorgt.

6. Was sind die Nachteile von Blockheizkraftwerken?

Haben BHKW nur Vorteile? Natürlich nicht. Die Nachteile von BHKW werden im Vergleich zu anderen Heizsystemen sichtbar. Ganz ausführlich haben wir das in unserem großen Heizsysteme-Vergleich dargestellt. Aber natürlich stellen wir Ihnen die Nachteile von BHKW hier auch im Überblick vor:

6.1. höherer Anschaffungspreis

Jede Investition muss erst einmal finanziert werden. Natürlich kosten Pellet-, Gas- oder Ölheizungen auch Geld, allerdings ist der Anschaffungspreis bei einem BHKW höher. Dafür spart und verdient man aber später auch Geld damit.

6.2. hohe Laufleistung erforderlich

Damit ein BHKW wirtschaftlich ist, braucht es relativ lange Laufzeiten am Stück. Es sollte so dimensioniert werden, dass es möglichst selten ein- und ausgeschaltet wird.

6.3. Abhängigkeit vom Rohstoff-Preis

Mit einem BHKW sind Sie zwar ein Stück weit unabhängiger von den Energieversorgern, aber eine 100%ige Unabhängigkeit ist das nicht. Schließlich müssen Sie weiterhin Rohstoffe einkaufen, zum Beispiel Öl oder Gas. Und hier unterliegen Sie der Preisgestaltung der Konzerne, müssen also Preissteigerungen hinnehmen. Ein kleiner Trost: Das gilt natürlich auch dann, wenn Sie bei Ihrer herkömmlichen, unrentablen Öl- oder Gasheizung bleiben würden.

Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung

7. Wie kann man ein Blockheizkraftwerk zur Klimatisierung nutzen?

Bei der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung wird das Kraft-Wärme-Prinzip um den Aspekt der Klimatisierung ergänzt. Das BHKW erhält zusätzlich ein Absorptionskälteaggregat, das durch die erzeugte Wärme betrieben wird und das Gebäude mit Kälte versorgt.

Das hat einen großen Vorteil: BHKW sind leider nicht ganzjährig gleichbleibend ausgelastet. Im Sommerhalbjahr wird natürlich nicht so viel Wärme benötigt. Die KWKK gewährleistet, dass die eingesetzte Primärenergie auch in den wärmeren Monaten effizient eingesetzt wird. So steigt nicht nur der durchschnittliche Wirkungsgrad eines BHKW, sondern auch die Lebensdauer des BHKW-Moduls an. Absorptionskältemaschinen enthalten keine beweglichen mechanischen Teile und sind daher wartungsfrei.

Prinzip der Kraft-Wärme-Kälte-KopplungLeider hat sich das KWKK-Prinzip noch nicht bei Mikro-, Mini- oder Nano-Blockheizkraftwerken durchgesetzt. Es findet bisher eher Anwendung in größeren Blockheizkraftwerken, die Supermärkte, Ämter oder andere große Gebäude nutzen, in denen ganzjährig eine stetige Klimatisierung benötigt wird. Hier kommt auch ein Kältespeicher zum Einsatz, um Spitzenlasten auszugleichen. In jedem Fall ist die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eine sehr zukunftsweisende Technologie, von der man sicher noch einiges hören wird.

Weitere Infos auf unter:

8. Die geschichtliche Entwicklung von Blockheizkraftwerken

Welche Erfindungen legten die Basis für die Entwicklung des Blockheizkraftwerkes? Nachfolgend finden Sie einige Meilensteine.

  • 1791: Der englische Erfinder John Barber entwickelt den Gasturbinen-Motor, einen Vorläufer moderner BHKW-Gasmotoren.
  • 1816: Der Schotte Robert Stirling erfindet den Stirling-Motor, einen Heißgasmotor, der heute noch oft für BHKW eingesetzt wird.
  • 1832: Der Franzose Hippolyte Pixii entwickelt die erste magneto-elektrische Wechselstrommaschine. Sie ist die Basis für heute in BHKW verwendete Generatoren.
  • 1902: Das erste Fernheizwerk Deutschlands mit Kraft-Wärme-Kopplung „Beelitz-Heilstätten“ nimmt den Betrieb auf.
  • 1986: Der Automobilzulieferer Fichtel & Sachs beginnt mit der Emtwicklung von Prototypen von Mikro-BHKW und startet zehnjährige Feldversuche.
  • 1996: Die Firma Senertec beginnt mit der Produktion des „Dachs“, dem ersten serienreifen Mikro-Blockheizkraftwerk.
  • 1997: Bürger der Stadt Schönau (die sogenannten „Stromrebellen“) kaufen mit den selbst gegründeten „Elektrizitätswerken Schönau“ das Stromnetz vom Atomkraftwerksbetreiber frei und versorgen seitdem bundesweit zehntausende Haushalte und hunderte Unternehmen mit Ökostrom. Dazu nutzen sie unter anderem die Kraft-Wärme-Kopplung.
  • 2000: Das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz tritt in Kraft.
  • 2005: In Dänemark werden erstmals über 50 % der gesamten Energieversorgung des Landes aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen gewonnen.
  • 2009: Volkswagen steigt in den BHKW-Markt ein und beginnt zusammen mit der Firma „Lichtblick“ mit der Installation von 100.000 „Zu-Hause-Kraftwerken“.

 

Geschrieben von: Jascha Schmitz , 01. Oktober 2020


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