Blockheizkraftwerk

So funktioniert ein Blockheizkraftwerk

Bei einem Blockheizkraftwerk – kurz BHKW – handelt es sich um eine modular aufgebaute Anlage, die sowohl Strom als auch Heizwärme produziert. Die Funktion eines Blockheizkraftwerks basiert auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Ein Motor beziehungsweise eine Turbine treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Dieser kann entweder selbst genutzt oder ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Die im Zuge des Verbrennungsprozesses entstehende Wärme lässt sich verwenden, um mithilfe des Blockheizkraftwerks das Haus zu heizen und Wasser zu erwärmen. Sie wird über einen Plattenwärmetauscher nutzbar gemacht und entweder unmittelbar an das Heizungssystem abgegeben oder an einen Pufferspeicher übertragen.

Die Wärmenutzung erweist sich jedoch nur in direkter Nähe zur Abnahmestelle als sinnvoll, denn die Verteilung der Wärme geht mit hohen Verlusten einher. Anlagen wie das Blockheizkraftwerk werden deshalb verbrauchsnah installiert. Dann fällt der Gesamtwirkungsgrad mit bis zu 90 Prozent sehr hoch aus. Das bedeutet, die Anlage wandelt die eingesetzte Primärenergie fast vollständig in Strom und Wärme um. Zum Vergleich: Kernkraftwerke haben beispielsweise lediglich einen Wirkungsgrad von 30 bis 40 Prozent.

Wärme- oder stromgeführt? – Die Betriebsarten des Blockheizkraftwerks

Die Funktion der modularen Anlagen besteht zwar stets darin, Strom und Wärme zu erzeugen. Worauf der Fokus liegt, kann jedoch je nach Ausführung unterschiedlich ausfallen. Meist finden in Ein- und Mehrfamilienhäusern wärmegeführte Blockheizkraftwerke Verwendung, bei denen die Leistungsabgabe vom lokalen Wärmebedarf abhängt. Anders verhält sich das bei einem stromgeführten Blockheizkraftwerk. Hier richtet sich die Leistungsabgabe nach dem Strombedarf oder der Leistungsfähigkeit des Aggregats. Dies lohnt sich vor allem bei Anlagen, die im Inselbetrieb laufen oder Strom aus erneuerbaren Ressourcen produzieren, der über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet wird.

Mit welchen Brennstoffen lässt sich ein Blockheizkraftwerk betreiben?

Blockheizkraftwerke können mit nahezu jedem Energieträger betrieben werden. Grundsätzlich eignen sich sowohl fossile Brennstoffe wie Heizöl und Gas als auch regenerative Energieträger wie Holzpellets, Biogas sowie -diesel und sogar Rapsöl. Häufig genutzt werden Erdgas und Heizöl, aber ebenso Holz und immer öfter auch Wasserstoff.

Ein Blockheizkraftwerk mit Gas betreiben

Viele Eigentümerinnen und Eigentümer entscheiden sich vor allem deshalb dazu, als Brennstoff für ihr Blockheizkraftwerk Gas zu verwenden, da der entsprechende Anschluss bereits vorhanden ist. Darüber hinaus zeichnen sich gasbetriebene Anlagen durch eine hohe Effizienz und einen wartungsarmen Betrieb aus. Als Alternative zu konventionellem Erdgas lässt sich als Brennstoff auch Öko- oder Biogas verwenden.

Es besteht außerdem die Möglichkeit, ein Blockheizkraftwerk mit Flüssiggas zu betreiben. Ein solches kann unabhängig vom Leitungsnetz installiert werden. Allerdings ist für diesen Anlagentyp ein Tank erforderlich, welcher der Lagerung des Brennstoffs dient.

Als Brennstoff Heizöl verwenden

Aus Sicht der Kosten und des Aufwands lohnt sich ein mit Heizöl betriebenes Blockheizkraftwerk in der Regel höchstens dann, wenn die Technik eine bereits bestehende Ölheizung ergänzt. In diesem Fall kann die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage den vorhandenen Kraftstofftank nämlich mitnutzen.

Ein Blockheizkraftwerk mit Holz betreiben

Holz ist ein erneuerbarer und daher umweltfreundlicher Rohstoff, der vor allem in Form von Pellets und Hackschnitzeln Verwendung findet. Erstere haben einen etwas höheren Energiegehalt und lassen sich platzsparender lagern. Wenn Sie für Ihr Blockheizkraftwerk Holz verwenden, zieht die Lagerung des Brennstoffs jedoch grundsätzlich einen nicht zu verachtenden Platzbedarf nach sich.

Mittels Blockheizkraftwerk Wasserstoff zur Strom- und Wärmeerzeugung nutzen

In einem mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten Blockheizkraftwerk reagieren Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert miteinander. Der Brennstoff lässt sich unter anderem mithilfe eines sogenannten Elektrolyseurs aus Solarstrom herstellen. Viele Anlagen gewinnen den für den Betrieb benötigten Wasserstoff jedoch aus Erd- oder Flüssiggas. Der wesentliche Vorteil der Technologie ist ihr hoher stromseitiger Wirkungsgrad, der es ermöglicht, die Brennstoffzellenheizung auch im Falle eines nicht allzu hohen Wärmebedarfs sinnvoll einzusetzen. Richtig geplant, eignet sich ein solches Blockheizkraftwerk sogar fürs Einfamilienhaus.

Wo sich der Einsatz eines Blockheizkraftwerks lohnt

Die Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eignen sich vor allem für Mehrfamilienhäuser, Gewerbe- und Industriebetriebe, für Hotels, Krankenhäuser und Schulen. Der Grund: Blockheizkraftwerke lohnen sich nur, wenn im Laufe eines Jahres viele Betriebsstunden zusammenkommen – sie also während der Heizperiode möglichst kontinuierlich laufen. Mindestens 4.000 Stunden sollten es sein. Wenn beispielsweise bereits 2.000 Betriebsstunden den jährlichen Wärmebedarf komplett decken, steht das Blockheizkraftwerk zu lange still und erzeugt in dieser Zeit auch keinen Strom.

Zudem benötigt ein Blockheizkraftwerk einen großen Wasserspeicher mit mindestens 500 Litern Fassungsvermögen. Das Wasser speichert die Energie, wenn keine oder nur wenig Wärme gebraucht wird. Dies gewährleistet, dass die Anlage oft läuft, ohne dass die momentan nicht benötigte Heizenergie ungenutzt verpufft.

Die Anschaffung eines Blockheizkraftwerks: Kosten und Wirtschaftlichkeit

Ein Nano-Blockheizkraftwerk fürs Einfamilienhaus kostet inklusive Installation rund 15.000 bis 20.000 Euro. Die Anschaffungskosten von für Mehrfamilienhäuser ausgelegte Mikro-Anlagen mit einer etwas höheren Leistung liegen bei bis zu 30.000 Euro. Grundsätzlich gilt dabei: Je mehr Strom das Blockheizkraftwerk produzieren kann, desto niedriger sind die Ausgaben je Kilowatt elektrischer Leistung.

Da die Investitionskosten vergleichsweise hoch ausfallen, ist die richtige Dimensionierung der Anlage von wichtiger Bedeutung. Wer ein Blockheizkraftwerk für ein Mehrfamilienhaus richtig plant, kann die Gewinnschwelle schon nach drei bis fünf Jahren erreichen. Zwar sparen auch Besitzerinnen und Besitzer von Ein- beziehungsweise Zweifamilienhäusern Energiekosten. Die hohen Investitionskosten amortisieren sich in dieser Größenordnung jedoch meist erst nach 15 bis 20 Jahren.

Fördermittel für Blockheizkraftwerke

Weil die Anschaffung eines Blockheizkraftwerks hohe Kosten nach sich zieht, empfiehlt es sich, nach Förderungen zu schauen. Durch die Inanspruchnahme verschiedener Fördermaßnahmen lassen sich die Investitionskosten zumindest zum Teil abmildern. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) fördert umweltfreundliche Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen beispielsweise mit zinsgünstigen Krediten – etwa über das Programm 270 "Erneuerbare Energien – Standard". Länder und Kommunen unterstützen Blockheizkraftwerke mit eigenen Förderprogrammen.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) belohnt bereits seit 2004 den Betrieb von Blockheizkraftwerken. Hierfür muss das Mini-Kraftwerk jedoch mit nachwachsenden Brennstoffen wie Biogas, Holzpellets oder Pflanzenöl betrieben werden und nicht mit fossilen Energieträgern (Erdgas oder Erdöl). Alternativ können Blockheizkraftwerke auch durch das Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) gefördert werden.

Die Vor- und Nachteile eines Blockheizkraftwerks

Mit einem Blockheizkraftwerk Strom und Wärme zu erzeugen, bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Zu den wichtigsten Vorzügen gehören:

• Niedrigere Energiekosten: Durch die Nutzung eines Blockheizkraftwerks sinkt die Menge des Stroms und der Wärme, die sie über Energielieferanten beziehen, wodurch sich die Kosten deutlich reduzieren.
• Mehr Unabhängigkeit von Energieversorgern: Sie sind unabhängiger von der Energiepreisentwicklung. Ein positiver Nebeneffekt: Falls es zu einem Stromausfall kommt, sorgt das Blockheizkraftwerk weiterhin für Strom.
• Hoher Wirkungsgrad: Blockheizkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent. Die Anlagen wandeln einen hohen Anteil der Primärenergie in Strom und Wärme um, womit sie zur Schonung der Energieressourcen beitragen.
• Umweltfreundliche Betriebsweise: Aufgrund der Kopplung der Strom- und Wärmeerzeugung sinkt der CO2-Ausstoß um rund ein Drittel.
• Wertsteigerung: Ein Blockheizkraftwerk im Haus wirkt sich positiv auf den Wert der Immobilie aus.

Ein Blockheizkraftwerk hat Vor- und Nachteile. Zur Kehrseite der Anlagen zählen vor allem die hohen Anschaffungskosten, die je nach Ausführung zwischen 15.000 und 30.000 Euro liegen. Die Kosten lassen sich jedoch durch Förderungen abfedern. Von Nachteil ist zudem, dass Blockheizkraftwerke von Brennstoff abhängig sind. Steigen die Preise für den Energieträger, erhöhen sich die Betriebskosten.