Das Kraftwerk im Keller
Blockheizkraftwerke für Ein- und Zweifamilienhäuser attraktiv
Wenn die alte Heizung ersetzt werden muss oder ein Haus neu gebaut wird, stellt sich die Frage, welches Heizungs-System am geeignetsten ist. Eine energieeffiziente Möglichkeit sind Blockheizkraftwerke (BHKW). Sie galten bisher aber als zu teuer und zu wartungsintensiv für den wirtschaftlichen Betrieb im Einfamilienhaus.
Foto: SenerTec/txn
Mit einem Blockheizkraftwerk können Sie sowohl Ihren eigenen Strom als auch Wärme für Heizung und Warmwasser produzieren. Bei genauer Planung sind die heutigen Geräte auch fürs Eigenheim eine Alternative zu anderen Heiztechniken.
Doch die Technologie hat sich weiterentwickelt, und zahlreiche Förderprogramme machen die Anschaffung attraktiv. Die Anlage muss jedoch genau geplant werden. Alexander Waltner, Dipl.-Ing. für Elektrotechnik (FH), Energieberater (HWK) und Solarfachkraft (HWK) sowie Energieexperte der Verbraucherzentrale Bayern, erklärt hier, worauf Sie achten sollten.
BHKW waren lange Zeit keine Option für Privathaushalte: zu teuer in Anschaffung und Betrieb, zu groß, um bei geringem Strom- und Wärmeverbrauch effizient zu arbeiten. „Das ist heute anders“, sagt Alexander Waltner.
Der Begriff „Kraftwerk“ mag zwar erstmal nach einer sehr großen Anlage klingen, doch es gibt inzwischen BHKW in Leistungsklassen, die sich für den Einsatz in Ein- und Zwei-Familienhäusern eignen. Für Eigenheimbesitzer kommen vor allem Nano-BHKW mit einer elektrischen Leistung zwischen 700 Watt und etwa 2,5 Kilowatt (kWel) und Mikro-BHKW mit einer elektrischen Leistung von etwa 2,5 bis 20 kWel infrage.
Wärme und Strom aus einer Anlage
Das Herz der Technologie ist eine Verbrennungskraftmaschine, ähnlich wie beim Auto. In BHKW finden herkömmliche Ottomotoren, aber auch Stirlingmotoren Verwendung. Mithilfe der Verbrennungskraftmaschine wird ein Generator angetrieben und die durch ihn erzeugte Bewegungsenergie in Strom umgewandelt. Bei diesem Vorgang entsteht Abwärme, die als Wärmeenergie verwendet oder in einen Pufferspeicher eingespeist wird.
Dieses Prinzip der doppelten Energienutzung wird Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) genannt. Weil diese gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme besonders energieeffizient und klimafreundlich ist, fördert der Gesetzgeber die KWK.
Wie ein BHKW im Detail funktioniert, hängt jeweils vom verwendeten Brennstoff ab. Das können fossile Kraftstoffe wie Diesel oder Heizöl sein, oder auch pflanzliche Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Rapsöl. Am häufigsten kommen derzeit Erdgas oder Biogas zum Einsatz.
Eine solche stromerzeugende Heizung funktioniert aber auch mit nachwachsenden Rohstoffen wie Holzpellets. Diese eignen sich vor allem für das Betreiben von Stirlingmotoren.
BHKW nach Wärmebedarf planen
Betrachtet man das Verhältnis der erzeugten Energie, kommen auf jede Kilowattstunde (kWh) Strom etwa 3 kWh Wärme. In Betrieb ist die Anlage nur, wenn die erzeugte Wärme im Haus genutzt werden kann. Besteht im Haus kein Wärmebedarf, steht die Anlage still. Experten nennen diese Methode „wärmegeführte Betriebsweise“.
„Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb eines BHKW ist die Auslegung nach einem Wärmebedarf, der möglichst lange im Jahr vorhanden ist“, erläutert Waltner. In Wohnhäusern setzt sich dieser Bedarf meist aus der Warmwasserbereitung und der Grundlast im Wärmebereich zusammen. Warmwasser wird vor allem am Morgen oder am Abend verbraucht, etwa zum Duschen.
Um das BHKW dennoch gleichmäßig betreiben und die Kosten niedrig halten zu können, werden Puffer- oder Kombispeicher genutzt. Mit ihnen wird die thermische Energie gespeichert und nach Bedarf an die Raumheizung oder die Warmwasserbereitung verteilt.
Bei sorgfältiger Planung kann die Anlage neben der benötigten Wärme auch einen großen Teil des Strombedarfs abdecken. Das Ziel ist, möglichst wenig Strom vom Energieversorger einzukaufen. Denn der erzeugte Strom, der selbst verbraucht wird, kann von der EEG-Umlage und Stromsteuer befreit werden. Auch eine Befreiung des eingesetzten Brennstoffs von der Energiesteuer ist möglich.
Quelle für Grafik: Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung
Funktionsprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung: Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) besteht im Wesentlichen aus Motor, Synchrongenerator und Wärmetauscher. Der vom Verbrennungsmotor (alternativ wird auch eine Brennstoffzelle oder ein Stirling-Motor als Antriebsaggregat verwendet) angetriebene Synchrongenerator erzeugt Strom. Bei diesem Vorgang entsteht Abwärme, die zum Heizen verwendet werden kann.
Wenn die Anlage die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen technischen Voraussetzungen erfüllt, erhält der Betreiber des BHKW zudem einen sogenannten „KWK-Zuschlag“ von zurzeit 8 Cent/kWh Strom. Besitzer eines Nano-BHKW haben die Möglichkeit, sich diesen Zuschlag gleich bei Inbetriebnahme des Geräts pauschal für die gesamte Gerätelebensdauer auszahlen zu lassen – dann allerdings nur 4 Cent für maximal 60.000 Betriebsstunden. Wird der erzeugte Strom ins öffentliche Netz eingespeist, erhält der Betreiber eine Einspeisevergütung von aktuell 4 Cent/kWh.
Buchtipp„Ratgeber Heizung“. Verbraucherzentrale (Hrsg.). 224 Seiten. Preis: 19,90 Euro zzgl. Versandkosten. Zu bestellen unter Tel. 0211/380 95 55 oder www.Ratgeber-verbraucherzentrale.de |
Neues im Keller: die Brennstoffzellen-Heizung
Bei besonders effizienten Häusern mit geringem Wärmebedarf kann es sein, dass sich der Betrieb eines BHKW wirtschaftlich nicht lohnt. Eine Alternative kann dann eine Brennstoffzellen-Heizung sein. Auch diese produziert Strom und Wärme, jedoch in einem ausgeglicheneren Verhältnis als ein BHKW.
Foto: NOW GmbH/ewe
Bei Häusern mit einem geringen Wärmebedarf kann es sein, dass sich der Betrieb eines BHKW wirtschaftlich nicht lohnt. Hier kann eine Brennstoffzellen-Heizung eine Alternative sein.
In einer Brennstoffzelle findet im Gegensatz zum BHKW kein Verbrennungsprozess statt. Stattdessen wandelt sie chemische Energie direkt in elektrische und thermische Energie um. Als Energieträger dient Wasserstoff.
Weil reiner Wasserstoff bislang noch nicht günstig verfügbar ist, wird er aktuell zumeist in einem vorgelagerten Prozess aus Erdgas gewonnen. Lässt sich künftig Wasserstoff durch Solar- und Windstrom preisgünstig erzeugen, wird die Brennstoffzelle noch klimafreundlicher.
Hoher Wirkungsgrad, wenig Lärm
Der Wirkungsgrad liegt bei Brennstoffzellen deutlich höher als bei Verbrennungsmotoren, da keine mechanischen Reibungsverluste auftreten. Im Vergleich zu einem Gas-Brennwertkessel und dem üblichen Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz sparen Betreiber bis zu 40 % der Energiekosten ein. Außerdem reduzieren sich die Emissionen des klimaschädlichen Kohlendioxids um rund die Hälfte.
Die Laufzeit einer Brennstoffzellen-Heizung liegt bei 50.000 bis 60.000 Stunden, ist also vergleichbar mit der einer konventionellen Heizung. Sie arbeitet leise, da sie keine beweglichen Teile benötigt – im Gegensatz zu KWK-Systemen mit Verbrennungsmotor.
Grafik: ibz/Now GmbH
Funktionsprinzip einer Brennstoffzelle: Im Gegensatz zum BHKW findet in der Brennstoffzelle kein Verbrennungsprozess statt, sondern sie wandelt chemische Energie direkt in elektrische und thermische Energie um. Als Energieträger dient Wasserstoff.
Hausbesitzer sparen wie bei BHKW am meisten, wenn möglichst viel vom erzeugten Strom auch selbst verbraucht wird. Die Kombination aus Stromspeicher und Photovoltaik-Anlage ermöglicht es, dass die Stromlast optimal getragen werden kann. „Wichtig ist, dass die Anlage exakt auf die Gegebenheiten der jeweiligen Immobilie ausgelegt ist“, betont Energieexperte Alexander Waltner.
Umfangreiche Förderung für stromerzeugende Heizungen
Für stromerzeugende Heizungen gibt es umfangreiche Förderungen, die unbedingt vor Beginn der Maßnahme beantragt werden müssen. Die KfW-Bank bezuschusst den Einbau der noch jungen und daher teuren Brennstoffzellen-Heizung in den Leistungsklassen von 0,25 bis 5,0 kWel in neue oder bestehende Gebäude mit bis zu 28.200 Euro. „Hier ist zu beachten, dass mit dem Einbau ein Wartungsvertrag über zehn Jahre abgeschlossen und auch gleich bezahlt werden muss“, sagt Waltner.
Die Anschaffung kleiner BHKW fördert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) abhängig von der elektrischen Leistung mit einem einmaligen Investitionszuschuss zwischen 1900 und 3500 Euro. Besonders effiziente KWK-Anlagen können zusätzlich zur Basisförderung einen Wärme- und/oder Stromeffizienzbonus erhalten. Die Verbraucherzentrale Bayern (Kontaktdaten siehe Kasten auf S. 24) informiert im Rahmen der Energieberatung über alle Förderprogramme und erklärt, welche Voraussetzungen dafür erfüllt werden müssen.
Weitere Informationen... zu stromerzeugenden HeizungenBundesverband Initiative Brennstoffzelle (ibz) und NOW GmbH ÖkoFEN Heiztechnik GmbH SenerTec ... zu stromerzeugenden Heizungen und FördermittelnVerbraucherzentrale Bayern e.V. ... zu FördermittelnBundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie |