Blockheizkraftwerke

Die Grundidee der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist es, die Abwärme, die bei der Stromerzeugung mittels Wärmekraftmaschinen entsteht (oder einen deutlichen Anteil davon), als weiteren Baustein zugunsten der Energiewende zu nutzen.

Im Idealfall wird so eine Siedlung oder auch ein Siedlungsblock mit Wärme und Strom versorgt, Strom der ganz in der Nähe erst erzeugt wird. Bevorzugter Anwendungsbereich hierfür ist auch die Altbausubstanz, die nicht zum Niedrig-, Null-, oder gar Plus-Energiehaus umgebaut werden kann. Technisch werden hierbei Kühlwasser- und Abgaswärme ausgekoppelt und zur Raumheizung und Brauchwasser-Erwärmung genutzt. Daher kommt die KWK insbesondere dort zum Einsatz, wo möglichst kontinuierlich Wärme benötigt wird. Infrage kommen etwa diverse Produktionsprozessen der Industrie, aber auch das Heizen öffentlicher Gebäude (etwa Schulen und Ämter), größerer Wohnanlagen, Hotels, Wellness- und Bäderanlagen etc.

Marktgängige Kompakt-Geräte nach dem KWK-Prinzip sind in Containern aufgebaute Heizkraftwerke in Block-Bauweise, sogenannte Block-Heiz-Kraftwerke (BHKW).

Funktionsweise von Blockheizkraftwerken

Blockheizkraftwerke gibt es in allen Größenordnungen bei leicht fließenden Bereichsgrenzen:
  • das Nano-BHKW mit einer elektrischen Leistung von 1 bis 2 kW (kWel) für Anwendungen in Ein- bis etwa Dreifamilienhäusern
  • das Mikro-BHKW mit einer Leistung zwischen 2 kWel und 15/20
  • das etwas größere Mini-BHKW bis 50 kWel
  • in Größenordnungen größer als 50 kWel schließen sich leistungsfähigere Anlagen als Groß-BHKW bis über 2 MWel an

Generell ist es sinnvoll, die kleineren BHKW nicht nach der Peak-Wärmeleistung (einige Wintertage) auszulegen, sondern darauf zu achten, dass auch weit in den Übergangsjahreszeiten ein Heizen neben der Stromproduktion noch aufrecht erhalten werden kann. Heizungsspitzen sollten mit einem Zusatzbrenner gedeckt werden. Üblicherweise werden die BHKWs wärmegeführt betrieben, das heißt sie laufen immer dann, wenn Wärme benötigt wird.

Um ein ständiges An- und Abfahren des BHKW zu vermeiden, wird ein Wärmespeicher eingebunden, der in einfachster Form als Wasserspeicher mit einem Volumen von 0,6 bis 1,0 m³ angeboten wird. Inzwischen gibt es auch einzelne Anbieter, die einen stromgeführten Betrieb eingeschränkt ermöglichen, d.h. der Speicher wird nicht mit Wärme gefüllt, wenn er leer ist, sondern wenn der Strombedarf – etwa zur Spitzenabdeckung hoch ist. In solchen Fällen haben die Wärmespeicher ein höheres Volumen.

Investitionen in ein BHKW, das auf den Strombedarf des Netzes reagieren können soll, werden dann bezuschusst, wenn das BHKW
  • geringe Wärmeverluste des Speichers aufweist (unter 10%)
  • die Speichermindestgröße erreicht ist (6 Stunden Wärmeproduktion der KWK-Anlage).

Bevorzugt zugeführte Brennstoffe sind wegen des geringeren CO2 Anfalls derzeit weniger die Flüssigkraftstoffe als die Gasbrennstoffe (Erd-, Flüssig-, Klär- oder Biogas). Angetrieben werden die BHKW üblicherweise mit Verbrennungsmotoren der Serienfertigung (Rasenmäher- bis LKW-Motor), die leicht modifiziert werden. Neuere Entwicklungen verwenden auch kleine Gasturbinen. Im Nano- und Mikro-Bereich kommen auch andere Technologien zum Einsatz, etwa die Brennstoffzelle oder auch der Stirlingmotor.

An dieser Stelle schließt sich dann auch wieder der Energiekreislauf aus überschüssiger elektrischer Wind- und Solarenergie, da diese nach chemischer Umwandlung in Wasserstoff oder Methan wieder zu Strom umgeformt werden kann. Das Gas muss somit bei fortgeschrittenem Ausbau dieses Energiespeichers (power-to-gas) nicht mehr nur aus Importen gedeckt werden, sein Einsatz ist zudem CO2-neutral.

Aktuelle Förderung/Einspeisevergütung

Die Kraftwärmekopplung wird auf verschiedene Arten gefördert.

1. Regelung Mini-BHKW

Die Förderung seitens des Staates für neue Mini-BHKW in Bestandsbauten bis 20 kWel ist seit 1. April 2012 mittels Investitionszuschuss neu geregelt.
  • Anlagen mit einer Leistung von 1 kWel: 1.500 Euro
  • große Anlagen mit 19 kWel: 3.450 Euro

Primärenergieeinsparungswerte sind zwingend einzuhalten, u.a. auch Werte für einen Wärmespeicher und ein bestimmtes Steuerungsverfahren. Generelle Regelungen sind im Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) festgelegt, die Förderungen beschreibt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausführungskontrolle (BAFA).

1.1 Eigenversorgung

Neben den gesparten Stromkosten erhält man den so genannten KWK-Bonus von derzeit 5,1 Cent/kWh (bei Anlagen <50 kW) für 10 Jahre. Die derzeitige Förderung/Einspeisevergütung für die Versorgung größerer Einheiten (zum Beispiel mehrere nachbarschaftliche Anwesen), gerade für die Mini-Anlagen nahe 20 kWel, bietet zudem mit dem Direktverkauf des Stroms durch Wohn- und Eigentümergenossenschaften oder Hausverwaltungen an die Mieter und Eigentümer einen lukrativen Weg, um den "Gewinn"/die Energiekosteneinsparung zu maximieren.

1.2 normale Netzeinspeisung

Überschüssiger Strom, der nicht selbst genutzt werden kann, wird direkt ins Stromnetz eingespeist. Hierfür erhält der Betreiber neben dem KWK-Bonus noch eine Vergütung des Netzbetreibers, der den Strom sonst an der Strombörse kaufen müsste, zu dem dort üblichen Durchschnittspreis der letzten 3 Monate von zur Zeit ca. 5 Cent/kWh.

1.3 Netzeinspeisung nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Um nach EEG-2012 eine höhere Vergütung zu erlangen, muss ein regenerativer Brennstoff (Holzschnitzel, Biogas, etc) verwendet werden. Anstelle des KWK-Bonus wird dann neben dem durchschnittlichem Strompreis der Strombörse die circa 2 Cent höhere Einspeisevergütung vom Netzbetreiber bezahlt.

2. Sonderförderung Befreiung/Rückerstattung Brennstoffsteuer bei Gas- oder Heizölbetrieb

Weitere Sonderförderungen gelten im Sinne der Befreiung/Rückerstattung der Mineralölsteuer. Hier ist das BAFA nicht zuständig, sondern das regional zuständige Hauptzollamt.

3. Wärmenetzförderung

Die Förderung für den Aus- und Neubau von Wärmenetzen ist an den Rohr-Nenndurchmesser der neu verlegten Wärmeleitung gekoppelt und wird pro Meter Trassenlänge gewährt. Die Förderungsregelungen sind sehr komplex und beim BAFA im Rahmen der Beschreibung zur Stromförderungsvergütung dargelegt.

Gesamtbetrachtung

Ob der Einsatz eines BHKW sinnvoll ist und sich auch rechnet, hängt von sehr vielen Randbedingungen ab und ist sehr sorgfältig zu planen.

(Stand Mai 2012)