Motor-BHKW

Blockheizkraftwerke funktionieren nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und erzeugen dabei gleichzeitig Wärme und Strom. Das Herzstück im BHKW ist meist ein Verbrennungsmotor, der im Grunde wie ein Otto-Motor im Auto funktioniert. Die in einem Treibstoff gespeicherte Energie wird dabei in Wärme und Strom umgesetzt. Die Wärme kann dann zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung verwendet und der Strom selbst genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Motoren-BHKW sind eine interessante Alternative, besonders wenn viel Wärme benötigt wird. Für einen sinnvollen Einsatz in Gebäuden müssen bestimmte Rahmenbedingungen gewährleistet sein.

Gallerie

Funktionsweise

Das Bauteil in einem BHKW, das die eigentliche Arbeit verrichtet, ähnelt im Aufbau einem Automotor, mit dem Unterschied, dass die erzeugte Energie nicht zur Fortbewegung, sondern für ein Gebäude genutzt wird. In einem Verbrennungsmotor wird dabei ein Gas-Luft-Gemisch (aus einem flüssigen oder gasförmigen Energieträger) in einem Zylinder zur Explosion gebracht. Bei dieser Verbrennung dehnt es sich aus und treibt einen Kolben an, der wiederum eine Kurbelwelle antreibt. Die in dem Treibstoff gespeicherte Energie wurde also in eine Bewegungsenergie umgewandelt, in diesem Fall von einer linearen in eine Drehbewegung. Die sich drehende Kurbelwelle ist mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt.

Wie bei jedem Verbrennungsmotor entsteht auch hierbei eine beträchtliche Menge an Wärme. Beim Auto wird der Motor üblicherweise gekühlt und die entstandene Wärme wird ungenutzt in die Umwelt entlassen. Hier liegt der Vorteil eines BHKW: Die beim Verbrennungsvorgang erzeugte Wärme sowohl aus dem Motor selbst als auch aus den Abgasen wird ebenfalls abgeschöpft und kann in der Folge für die Heizung oder Warmwasserbereitung genutzt werden.

Gallerie

Effizienz und Wirkungsgrad

Weil sowohl die Bewegungsenergie in Form von Strom als auch die Wärmeenergie genutzt werden, besitzen BHKWs einen Wirkungsgrad von rund neunzig Prozent. Das entspricht ungefähr der Effizienz eines modernen Brennwertkessels, mit dem Unterschied, dass mit dem BHKW nicht nur Wärme, sondern auch Strom erzeugt wird. Bei BHKWs mit Verbrennungsmotor kann man grob davon ausgehen, dass ein Drittel der gewonnenen Energie Strom (maximal vierzig Prozent) und zwei Drittel Wärme sind. Wie viel thermische und elektrische Energie tatsächlich gewonnen wird, hängt vom jeweiligen Gerät ab.

Diesel-Aggregate besitzen einen noch etwas besseren Wirkungsgrad von 95 Prozent des eingesetzten Brennstoffs, wobei der thermische Wirkungsgrad etwa auf gleichem Niveau bleibt, der elektrische aber höher ist. Allerdings ist auch die Motorentechnologie etwas komplexer, wodurch eine regelmäßige Wartung noch wichtiger wird.

Gallerie

Planung von BHKWs

Da BHKWs üblicherweise mehr Wärme als Strom erzeugen, spricht man bei der Planung auch von einem wärmegeführten System. Das bedeutet, dass man sich bei der Dimensionierung nach dem Wärmebedarf in einem Gebäude richtet. Allerdings wird im Winter wesentlich mehr Wärme benötigt als im Sommer, wo in der Regel Wärme nur zur Warmwasserbereitung gebraucht wird. Aus diesem Umstand folgen zwei Handlungsweisen:

• Man dimensioniert ein BHKW so, dass es lediglich die Grundlast während des gesamten Jahres abdeckt und installiert einen zusätzlichen Wärmeerzeuger für die Spitzenlasten (etwa ein Gasbrennwertgerät).
• Man installiert zusätzliche Wärme-Pufferspeicher, die die überschüssige Wärme für einen späteren Zeitpunkt verfügbar halten und kann das BHKW dadurch etwas größer dimensionieren.

Anschaffung und Wartung

Die Kosten für ein Blockheizkraftwerk hängen maßgeblich von der Größe (Leistung) und dem Typ ab, können aber über denen von anderen Heizungstypen liegen. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist eine realistische Dimensionierung, passend zum Wärmebedarf des jeweiligen Gebäudes sowie zum gesamten Heizsystem. Ziel ist es, die Anlage so selten wie möglich an- und ausschalten zu müssen, denn ein gleichmäßig laufendes BHKW läuft am effizientesten. Ob sich die Anschaffung eines BHKW lohnt, hängt auch davon ab, welche Anlagenteile bereits vorhanden sind oder noch dazu installiert werden müssen. Gibt es im Gebäude etwa einen Gasanschluss, bietet sich ein gasbetriebenes BHKW oder ein Brennstoffzellen-BHKW an. Auch bereits vorhandene Heizöltanks können für ein mit Heizöl betriebenes BHKW genutzt werden.

Verbrennungsmotoren für BHKWs sind technologisch hochwertige Maschinen mit aufwendiger Technik. Um ein reibungsloses Funktionieren zu gewährleisten, müssen sie einmal pro Jahr gewartet werden. Das betrifft auch die Emissionen, die sich innerhalb gesetzlicher Rahmen bewegen müssen. Die Kosten für diese Wartung müssen zu den Betriebskosten addiert werden. Die Gesamtkosten für den Betrieb hängen ansonsten stark von den Kosten des eingesetzten Brennstoffs ab. Bei den fossilen Energieträgern ist allein aufgrund der steigenden CO₂-Steuer, aber auch durch Schwankungen an den internationalen Märkten damit zu rechnen, dass die Preise steigen werden. Bei der Anschaffung sollte man also auch in Erwägung ziehen, auf Bio-Treibstoffe umzusteigen.

Gallerie

Bedeutung für die Energiewende und in Bestandsbauten

Im Bestand ist es bei einigen Gebäuden nicht oder nur mit großem Aufwand möglich, die Gebäudehülle gut zu dämmen. In diesen Fällen etwa kann der Einbau eines BHKWs sinnvoll sein, denn mit ihm können Wärme und Strom sehr effizient produziert werden, besonders, wenn es einen möglichst großen Teil des Jahres in Betrieb ist und die erzeugte Energie selbst verbraucht werden kann. Aber Vorsicht: Eventuell noch anstehende oder sogar bereits geplante energetische Sanierungsmaßnahmen sollten bei der Auslegung des BHKW berücksichtigt werden, damit das BHKW im Nachhinein keine zu große Wärmeleistung liefert.

Blockheizkraftwerke können außerdem eine gute Ergänzung zu Photovoltaik-Strom sein. Besonders, wenn es draußen kalt ist und dunkel ist, in einer Zeit also, wenn also die PV-Module nur wenig Strom produzieren, arbeiten BHKWs, produzieren Heizwärme und eben auch Strom. Insofern können BHKWs eine wichtige Rolle in der Stromproduktion der Zukunft spielen, wenn sie in ein intelligentes Stromnetz eingebunden werden. Mit Photovoltaik – ob im Gebäude-, Quartiers- oder regionalen Maßstab – lässt sich ein BHKW also sehr gut kombinieren. Die Kombination eines BHKWs mit Solarthermie ist dagegen nicht sinnvoll, da das BHKW bereits genügend Wärme erzeugt.

Blockheizkraftwerke funktionieren im größeren Maßstab sehr gut, da hier davon auszugehen ist, dass eine entsprechende Menge an Wärme benötigt wird. Ob sie auch im Einfamilienhaus wirtschaftlich betrieben werden können, hängt letztlich von vielen Faktoren ab. Eine Prüfung im Einzelfall unter Berücksichtigung aller Parameter ist also unerlässlich.

Fachwissen zum Thema