2-2012

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