Das Blockheizkraftwerk: Wann lohnt es sich?

Das Blockheizkraftwerk oder kurz BHKW ist ein Gerät zur Kraft-Wärme-Kopplung. Das heißt: wie ein Kraftwerk im eigenen Keller versorgt es ein Gebäude nicht nur mit Wärme, sondern auch mit Strom. Die hohe Ausnutzung der Brennstoffe ermöglicht dabei einen hohen Wirkungsgrad und eine sinkende Belastung der Umwelt. Aber wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk und welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit es sich auch finanziell lohnt?

Ein Blockheizkraftwerk erzeugt Strom und Wärme

Als stromerzeugende Heizung produziert ein Blockheizkraftwerk Strom und Wärme gleichzeitig. Während die Wärme in einer zentralen Heizungsanlage für die Raumheizung oder die Warmwasserbereitung genutzt werden kann, deckt auch der Strom den Bedarf im eigenen Haus. Ist dieser einmal kleiner als vom BHKW erzeugt, kann er in einem Speicher eingelagert oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.

Verbrennungsmotor treibt Blockheizkraftwerk an

Während eine herkömmliche Gasheizung mit einem Brenner betrieben wird, arbeitet ein BHKW mit einem Motor. Am bekanntesten ist dabei der Motor mit interner Verbrennung. Dieser funktioniert genau wie im Auto. Er wandelt die chemische Energie der Brennstoffe in mechanische, die wiederum für den Betrieb eines stromerzeugenden Generators genutzt wird. Die Abwärme des Prozesses lässt sich über einen Wärmeübertrager rückgewinnen und auf das Heizungswasser übertragen.

Ein Blockheizkraftwerk mit konventionellem Verbrennungsmotor arbeitet zum Beispiel mit Erdgas, Flüssiggas oder Heizöl.

Alternative: Der Stirling-Motor

Ein alternativer Antrieb für das BHKW ist der Motor mit externer Verbrennung: der sogenannte Stirling-Motor. In seiner einfachsten Form besteht er aus zwei miteinander verbundenen und geschlossenen Zylindern, in denen Luft abwechselnd erwärmt und gekühlt wird. Das wechselnde Volumen sorgt dabei für die Bewegung von Kolben, die über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. Gleichzeitig wird die überschüssige Wärme aufgefangen und auf das Heizsystem übertragen.

Ein Blockheizkraftwerk mit Stirling-Motor kann zumindest theoretisch mit jeder Wärmequelle betrieben werden. Neben Gas und Öl ist dabei auch der Einsatz von Holz oder Solarwärme möglich.

Hohe Einsparungen durch selbst genutzten Strom

Der Vorteil eines Blockheizkraftwerks liegt in der kombinierten Erzeugung von Strom und Wärme. Vor allem durch den Strom können im Vergleich zu anderen Heizgeräten hohe Einsparungen erzielt werden. Denn wird dieser selbst verbraucht, muss keiner aus dem öffentlichen Netz bezogen werden. Das spart etwa 27 Cent für den vermiedenen Stromeinkauf und wird bei Geräten mit elektrischer Leistung von bis zu 50 Kilowatt zusätzlich mit 4 Cent je Kilowattstunde vergütet. Und das für die ersten 60.000 Betriebsstunden der Anlage.

Wird der Strom stattdessen in das öffentliche Netz eingespeist, zahlt der Staat über das KWK-Gesetz 8 Cent je Kilowattstunde. Hinzu kommt der Börsenstrom-Preis des letzten Quartals (3,76 Cent für 4. Quartal 2016) sowie eine regional unterschiedlich ausfallende Vergütung für die vermiedene Netznutzung. Diese liegt zwischen 0 und 2 Cent je Kilowattstunde.

Im Vergleich zeigt sich, dass die Einsparungen eines Blockheizkraftwerks am höchsten sind, wenn der Strom selbst verbraucht wird. Abhängig vom Strompreis liegt der Unterschied bei etwa 18 Cent je Kilowattstunde.

Strom und Wärme im Blockheizkraftwerk gekoppelt

Das Blockheizkraftwerk lohnt sich also am meisten, wenn möglichst viel Strom erzeugt und dieser auch selbst verbraucht wird. Wichtig zu wissen ist dabei jedoch, dass Strom- und Wärmeerzeugung aneinander gekoppelt sind. Das heißt: Finden nicht beide Energieformen einen Abnehmer, steht das Gerät still.

Mindestwärmebedarf entscheidend für Wirtschaftlichkeit

Während das stromseitig kein Problem darstellt – elektrische Energie kann zur Not immer in das öffentliche Netz eingespeist werden – liegt die besondere Herausforderung auf der Wärmeseite. Denn Wärme wird in typischen Wohnhäusern überwiegend im Winter benötigt. Im Sommer sowie in den Übergangszeiten geht der Bedarf vor allem bei energiesparenden Gebäuden gegen null.

Blockheizkraftwerk-Auslegung nach der Grundlast

Skizze: Wann lohnt sich ein Blockheizkraftwerk

Skizze: © Alexander Rosenkranz

Um dennoch viele Betriebsstunden im Jahr sammeln zu können und viel Strom zu erzeugen, wird ein Blockheizkraftwerk meist nach der Grundlast des jährlichen Wärmebedarfs ausgelegt. Dieser wird zum Beispiel vom Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung und dem Heizenergiebedarf der Übergangszeiten gebildet.  Erkennen kann man die Grundlast in der sogenannten Jahresdauerlinie – einem Diagramm, das angibt, für wie viele Stunden im Jahr eine bestimmte Leistung benötigt wird. Die übrige Leistung – die sogenannte Spitzenleistung – wird dann über ein zusätzliches Heizgerät abgedeckt. Die Abbildung zeigt die Auslegung grafisch.

Pufferspeicher glättet schwankende Wärmeanforderung

Egal ob die Wärme im Haus für die Warmwasserbereitung oder für die Heizung benötigt wird, tritt sie immer schwankend auf. Damit das Blockheizkraftwerk dennoch lange im optimalen Leistungsbereich arbeiten kann, ist es wichtig, diese schwankende Last zu glätten. Möglich wird das mit einem Pufferspeicher. Dieser besteht aus einem mit Heizungswasser befüllten Behälter, der die vom BHKW erzeugte Wärme kontinuierlich aufnimmt und so lange vorhält, bis sie im Haus benötigt wird.

Voraussetzung für wirtschaftlichen Betrieb: Mindestwärmebedarf

Soll ein Blockheizkraftwerk wirtschaftlich betrieben werden, müssen die stromseitigen Einsparungen die anfänglichen Investitionen übersteigen. Das heißt, das Gerät muss so viele Betriebsstunden im Jahr sammeln, dass möglichst viel Strom erzeugt wird.

Voraussetzung dafür ist neben der optimalen Einbindung in die Heizungsanlage vor allem eines: ein kontinuierlich vorhandener Wärmebedarf. Ob dieser vorhanden ist, kann ein Experte nur nach einer individuellen Untersuchung feststellen. In vielen Fällen lohnt sich das BHKW in energieeffizient gebauten oder sanierten Einfamilienhäusern nicht.

Günstiger ist der Einsatz zum Beispiel in Mehrfamilienhäusern mit gemeinsamer Warmwasserbereitung oder in gewerblich genutzten Gebäuden, die ganzjährig viel Wärme für technische Prozesse benötigen.

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Alexander Rosenkranz

Alexander Rosenkranz (28 J.) ist Gründer von energie-wortwende.de und war als Co-Gründer an der Entwicklung der Sanierungsplattform eccuro beteiligt. Verständliche Informationen und eine motivierende Kommunikation sind für ihn der Schlüssel für den nachhaltigen Erfolg der Energiewende.
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