Größen und Arten von BHKW

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme, basierend auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Durch die Nutzung der entstehenden Abwärme bei der Stromerzeugung erreicht ein BHKW eine hohe Gesamtenergieeffizienz. BHKWs werden – im Gegensatz zu großen KWK-Kraftwerken – dezentral betrieben und kommen in vielfältigen Anwendungsbereichen und Größen zum Einsatz, von Wohnhäusern über öffentliche Gebäude bis zu Industrieanlagen.

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Vorteile von BHKWs

Für die Energiewende können BHKWs eine wichtige Rolle spielen, da sie aufgrund ihres hohen Gesamtwirkungsgrades von achtzig bis neunzig Prozent und der gleichzeitigen Produktion von Strom und Wärme zu einer großen Energieeinsparung und Reduzierung von CO₂-Emissionen beitragen können. Durch die dezentrale Energieerzeugung helfen sie, Übertragungsverluste zu reduzieren und tragen außerdem zur Stabilität des Stromnetzes bei, insbesondere in Zeiten hoher Stromnachfrage. Zudem ermöglichen BHKWs eine stärkere Integration von erneuerbaren Energien in das Energieversorgungssystem, wenn sie mit nicht-fossilen und regenerativ erzeugten Brennstoffen betrieben werden.

Nachteile von BHKWs

Allerdings gibt es auch einige Herausforderungen beim Einsatz von BHKWs, denn viele Geräte sind derzeit noch auf fossile Brennstoffe angewiesen. Auch ihre Effizienz kann in Zeiten geringen Wärmebedarfs oder bei gut gedämmten Gebäuden sinken, wenn die Anlage nicht kontinuierlich betrieben und die erzeugte Wärme nicht ausreichend genutzt oder gespeichert werden kann. Zudem erfordern die Installation und die Wartung eines BHKWs einen höheren technischen Aufwand und besondere Fachkenntnisse im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen. All das sowie die vergleichsweise höheren Investitionskosten können ebenfalls eine Hürde darstellen.

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Klassifizierung von BHKWs

BHKW lassen sich anhand ihrer Größe und des verwendeten Technologietyps klassifizieren:

Nach Größe:

• Nano-BHKW: elektrische Leistung i. d. R. weniger als 2,5 kW, thermische Leistung bis zu 12 kW; für Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern
• Mikro-BHKW: elektrische Leistung bis zu 15 kW, thermische Leistung bis zu 30 kW; für Einsatz in Ein- und Mehrfamilienhäusern
• Mini-BHKW: elektrische Leistung zwischen 15 und 50 kW, thermische Leistung bis zu 100 kW; Mehrfamilienhäuser, kleinere Gewerbe- oder Industriebetriebe
• (Groß-)BHKW: elektrische Leistung zwischen 50 kW und 5 MW, thermische Leistung kann mehrere MW erreichen; für große Wohnkomplexe, Industrieanlagen und öffentliche Einrichtungen

• Motor-BHKW sind bisher die gängigste Art. Sie arbeiten mit einem Verbrennungsmotor (Otto-Motor), der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Wärme, die von der Heizung genutzt wird.
• Gasturbinen-BHKW arbeiten mit einer Gasturbine statt einem Motor und sind insbesondere bei größeren Leistungen verbreitet. Sie eignen sich bspw. für Industriebetriebe, die Prozesswärme auf einem sehr hohen Niveau benötigen. Ihr elektrischer Wirkungsgrad ist allerdings relativ gering.
• Dampfturbinen-BHKW nutzen Dampf, der durch die Verbrennung von Brennstoffen erzeugt wird, um eine Turbine anzutreiben.
• Stirlingmotor-BHKW nutzen einen Stirlingmotor, der leise und vibrationsarm arbeitet. Er kann nicht nur Erdgas, sondern auch regenerative Brennstoffe wie Pellets oder Hackgut verwerten. Diesem Vorteil steht allerdings ein niedriger Wirkungsgrad gegenüber.
• Brennstoffzellen-BHKW erzeugen Strom und Wärme durch eine elektrochemische Reaktion, wobei Wasserstoff der übliche „Brennstoff“ ist und als Reststoff nur Wasser entsteht. Die Betriebserfahrungen mit dieser Technologie sind allerdings noch gering.

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BHKW können mit einer Vielzahl von Brennstoffen betrieben werden:

• Erdgas wird bisher am häufigsten verwendet, da es relativ sauber verbrennt. Flüssiggas wird oft in Gebieten eingesetzt, in denen kein Erdgas verfügbar ist. Dennoch sollte vor dem Hintergrund des Umwelt- und Klimaschutzes der Einsatz von Gas genau überdacht werden.
• Heizöl wird häufig in älteren BHKW-Installationen verwendet, allerdings aufgrund der Umweltauswirkungen und der höheren Betriebskosten ebenfalls immer weniger.
• Biogas, das aus der Vergärung von Biomasse gewonnen wird, ist eine erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen. In manchen BHKW-Modellen kann ebenfalls feste Biomasse, z. B. Holzpellets oder Holzhackschnitzel, verwendet werden.
• Einige BHKW können mit Pflanzenöl betrieben werden, was eine erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellt.
• In Brennstoffzellen-BHKW wird Wasserstoff als Brennstoff verwendet.
• Zudem gibt es Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, um BHKW mit synthetischen Gasen, die durch Power-to-Gas-Technologien aus erneuerbaren Quellen hergestellt werden, zu betreiben.

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