Blockheizkraftwerk

 

Definition:

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt Strom und Wärme nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Bei den herkömmlichen Blockheizkraftwerken liegt der Schwerpunkt auf der Stromerzeugung.

Der Grundgedanke, sowohl ökonomisch als auch ökologisch, liegt darin, die Stromerzeugung als Nebenprodukt der unumgänglich notwendigen Wärmeerzeugung für einen Heiz- oder Kühlprozess zu betrachten. Sie bieten sich überall dort an, wo der Bedarf an Strom und Wärme zeitgleich auftritt. Der erzeugte Strom kann vor Ort verbraucht oder auch ins Stromnetz eingespeist werden.


Der Wirkungsgrad eines Blockheizkraftwerkes ist gegenüber dem herkömmlichen Mischbetrieb aus lokaler Heizung und zentraler Stromversorgung insgesamt deutlich höher. Das beruht darauf, dass die entstehende Abwärme aus der Stromerzeugung direkt vor Ort zum Heizen eingesetzt wird.

Zur Verdeutlichung ein Beispiel: Ein zentrales Elektrizitätswerk erreicht einen typischen Wirkungsgrad von 45%. D.h., dass 55% der Energie als Abwärme auftritt. Diese Wärme wird als Fernwärme eingesetzt; hat aber deutliche Transportverluste und benötigt ein aufwendiges Transportnetz.

Im Gegensatz dazu, wird bei einem Blockheizkraftwerk, bei dem der typische Wirkungsgrad ca. 35% beträgt, die hohe Wärmeentwicklung bei der Stromerzeugung genutzt, womit sich insgesamt ein Gesamtwirkungsgrad von bis zu 95% ergibt.

Zu allererst beruhten Blockheizkraftwerk-Anlagen nur auf Verbrennungsmotoren. Deren Kühlkreislauf wurde zur Aufheizung von Wasser für Heizzwecke verwendet. Mittlerweile werden Systeme wie Stirling-Motor, Brennstoffzelle oder Mikrogasturbinen in den Anlagen der Blockheizkraftwerke eingesetzt. Der Einsatz ist nicht ausschließlich auf Heizzwecke beschränkt, sondern wird auch zur Erzeugung von Prozesswärme wie Dampf, Heißluft, Thermoöl genutzt.

Als Kraftstoffe für die Verbrennungsmotoren kommen vorwiegend fossile oder regenerative Kraftstoffe wie Heizöl, Pflanzenöl, Biodiesel für einen Dieselmotor zum Einsatz; Erdgas oder auch Biogas bei Einsatz mit einem Ottomotor, Zündstrahlmotor oder sogar einer Gasturbine.

Im Kühlkreislauf und im Abgas fällt bei Blockheizkraftwerken mit Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen Abwärme an. Über so genannte Wärmeübertrager wird diese Wärme in den Heizkreislauf der Gebäude-Zentralheizung überführt. Durch die Umleitung ist ein erreichbarer Wirkungsgrad von bis zu 95 % möglich, der allerdings von der jeweiligen Auslastung und dem Motorwirkungsgrad abhängig ist.

Der reine elektrische Wirkungsgrad beträgt je nach Größe und Bauweise des Generators zwischen 30 und 43 %.

Kleine Blockheizkraftwerke, auch Mini-BHKWs , eigen sich mit ihrer von ca. 3?5 kW elektrischen Leistung für den Betrieb in Ein- und Mehrfamilienhäusern.

Große Blockheizkraftwerke werden vorrangig mit Schiffsdieselmotoren betrieben und leisten bis zu über 10.000 kW. Sie werden für die Strom- und Wärmeversorgung von Wohn- und Gewerbegebieten und auch Fabriken genutzt.

Für den Einsatz in Ein- oder Mehrfamilienhäuser wurden Lineargeneratoren (Linatoren) entwickelt. Sie sind mit geringem Aufwand zu konstruierten und eignen sich auch für den Einsatz in Entwicklungsländern.


Bei Umstellung auf ein Blockheizkraftwerk kann eine bestehende Heizungsinstallation in den meisten Fällen sogar unverändert weiter genutzt werden. Der dabei vorhandene Brenner dient teilweise als Reserve für die Spitzenlast, z.B. im Winter, wenn ein erhöhter Energiebedarf besteht.

Für die Wirtschaftlichkeit einer Blockheizkraft-Anlage spricht eine möglichst gleichmäßige Wärmeversorgung. Schwankungen im Wärmebedarf können nur begrenzt durch Wärmespeicher ausgeglichen werden, daher ist solchen Fällen ein Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Brenner notwendig. Bei starken Schwankungen im Wärmebedarf schaltet sich die Blockheizkraft-Anlage an und aus, was aber deren Effizienz mindert.

Um unbenutzte Wärme im Sommer abzuleiten, kann eine Absorptionskältemaschine eingesetzt werden, die Kälte zur Klimatisierung erzeugt - Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.

In Deutschland werden Blockheizkraftwerke durch das Gesetz zur Kraft-Wärme-Kopplung gefördert. Betreiber einer Blockheizkraftwerk-Anlage erhalten für den ins öffentliche Netz eingespeisten Strom einen garantierten Abnahmepreis vom jeweiligen Stromanbieter. Die Abnahme unterliegt jedoch Auflagen, die bei der Konzeption von Blockheizkraftwerk-Anlagen zu berücksichtigen sind: In der Praxis wird die beabsichtigte Verbreitung von Blockheizkraftwerken wieder begrenzt; weil die vom Gesetzgeber gewünschte CO₂-Reduzierung kaum eingehalten werden kann.

Im Vergleich zur Wind- und Solarenergiegewinnung, die nicht zuverlässig Strom liefern, sind Blockheizkraftwerke schnell erreichbarere Puffer. Sie liefern auf der lokalen Ebene die notwendige Wärmeenergie, andererseits - auf der Stromseite - können sie auftretende Lücken in der Stromversorgung durch andere regenerative Energiequellen schließen.

Grundproblem bei der Vermarktung von Blockheizkraftwerken in Ein- und Mehrfamilienhäusern ist der immer noch wesentlich höhere Anschaffungspreis, im Vergleich zu üblichen Erdgas- oder Ölheizungen.