2-2012
Zeitschrift für Elektro-, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Smart Home
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Gebäudetechnik<br />
Blockheizkraftwerke mit Mini-KWK<br />
Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung von<br />
elektrischer Energie und Wärme auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Kleine BHKW von<br />
ca. 1 bis 5 kW elektrischer und ca. 3 bis 15 kW thermischer Leistung eignen sich für den Heizbetrieb<br />
von Ein- und Mehrfamilienhäusern im Winter.<br />
Die Stromerzeugung erfolgt auf<br />
konventionelle Weise mit einem<br />
von der Anlagengröße abhängigen<br />
Wirkungsgrad zwischen<br />
etwa 20% und 50%. Das Kennzeichen<br />
eines BHKWs ist, dass<br />
die hierbei entstehende Abwärme<br />
(etwa 80...50%) direkt am Ort<br />
der Entstehung zum Heizen<br />
genutzt wird. Das ermöglicht<br />
einen Gesamtwirkungsgrad von<br />
80% bis über 90%.<br />
Beispiele für Einfamilienhaus-BHKs<br />
• lion-Powerblock von Otag: el. 0,25 bis 2,2 kW, therm. 2,5<br />
bis 16 kW, Erdgas/Flüssiggas (Propan), Wirkungsgrad 94%<br />
• ehe WhisperGen von ehe: el. 1 kW, therm. 7,5 bis 14,5 kW,<br />
Erdgas, Wirkungsgrad 95%<br />
• ecoPOWER 1.0 von Vaillant, Honda: el. 1,3 bis 4,7 kW,<br />
therm. 4 bis 12,5 kW, Erdgas, Wirkungsgrad 92%<br />
• green one von green energy power: el. 3...6,6 kW, therm.<br />
6,7...14,1 kW, Heizöl/diesel, wirkungsgrad 85%<br />
• green two von green energy power: el. 5...6,5 kW, therm.<br />
10...19,7 kW, Erdgad/Flüssiggas, Wirkungssgrad min. 90%<br />
• green light von green energy power: el. 3...4 kW, therm.<br />
10...12 kW, Erdgas/Flüssiggas, Wirkungagrad min. 90%<br />
• Dachs von SenerTec: el. 5 oder 5,5 kW, therm. 14,8 oder<br />
14,6 kW, Erdgas, Wirkungsgrad 89%<br />
• Dachs von SenerTec: el. 5,3 kW, therm. 11,9 kW, Heizöl,<br />
Wirkungsgrad 89%<br />
Grundwissen<br />
Übliche BHKW-Module haben<br />
elektrische Leistungen zwischen<br />
5 kW und 5 MW. Unter 50 kW<br />
spricht man auch von Mini-<br />
Kraft-Wärme-Kopplung (Mini-<br />
KWK), unter 15 kW von Mikro-<br />
KWK. Diese Varianten kommen<br />
in Ein- und Mehrfamilienhäusern,<br />
in Betrieben und im Siedlungsbau<br />
zum Einsatz.<br />
Mini-BHKWs für Wohngebäude<br />
werden normalerweise<br />
mithilfe von Pufferspeichern<br />
„monovalent“ betrieben, das<br />
heißt ohne Spitzenlastkessel. Ein<br />
solches BHKW wird wie eine<br />
herkömmliche Heizungsanlage<br />
nach der Spitzenlast ausgelegt.<br />
Hierbei kommt es zum An- und<br />
Abschalten des BHKWs, dem<br />
sogenannten Takten, was leider<br />
die Lebensdauer verkürzt und<br />
den Wirkungsgrad verringert.<br />
Eine bestehende Heizungsinstallation<br />
kann bei Umstellung<br />
auf ein Mini-BHKW meist mit<br />
geringen Änderungen weitergenutzt<br />
werden. Reicht die Heizleistung<br />
bei besonders tiefen<br />
Temperaturen nicht aus, kann<br />
mit dem vorhandenen Brenner<br />
oder einem zusätzlichen<br />
Spitzenlastkessel hinzugeheizt<br />
werden (bivalenter Einsatz). Bei<br />
nur selten auftretendem zusätzlichem<br />
Heizbedarf bietet sich die<br />
Installation einer einfachen elektrischen<br />
Zusatzheizung (Tauchsieder-Prinzip)<br />
an. Eine solche<br />
den Wärmebedarf ausgleichende<br />
Maßnahme kann das Takten vermeiden.<br />
Der Aufwand zur Wartung<br />
der Motoren (wie Ölwechsel<br />
und Luftfilter, bei Gasmotoren<br />
die Zündkerzen etc.) mit<br />
den damit verbundenen An- und<br />
Abfahrten des Servicepersonals<br />
wirkt sich negativ auf die ökologische<br />
Bilanz aus und steigt speziell<br />
bei der Mikro-KWK spezifisch<br />
nennenswert an. Positiv<br />
auf die Energiebilanz wirken<br />
sich dagegen die kurzen Transportwege<br />
für den produzierten<br />
Strom aus. Leitungsverluste werden<br />
so minimiert.<br />
In der Praxis<br />
Ursprünglich beruhten BHKW-<br />
Anlagen auf Verbrennungsmotoren,<br />
deren Wärme aus dem<br />
Abgas und dem Kühlwasserkreislauf<br />
zur Aufheizung von<br />
Heizungswasser verwendet wird.<br />
Inzwischen werden auch andere<br />
Systeme, wie Stirling-Motor,<br />
Dampfmotor und Holzvergaser,<br />
benutzt.<br />
Als Kraftstoffe für die Mini-<br />
KWK sind wie Heizöl oder Erdgas<br />
neben Holzhackschnitzel<br />
und Holzpellets möglich. Der<br />
reine elektrische Wirkungsgrad<br />
bei Motorvolllast liegt bei Mini-<br />
BHKW kaum über 20%.<br />
Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit<br />
einer BHKW-Anlage ist<br />
eine große jährliche Betriebsstundenzahl<br />
im hohen Lastbereich<br />
der Kraftmaschine (typisch etwa<br />
4.000 Volllaststunden pro Jahr).<br />
Dabei wird angestrebt, die Inve-<br />
8 Haus + Elektronik 2/<strong>2012</strong>