Kleine Stromlieferanten im Vorteil - Mikro-KWK und ihr Beitrag zur Energiewende

Weitere Herausforderungen für die Ener­gieversorgung – insbesondere für die Stromerzeugung – kamen hinzu: Mit steigendem Anteil regenerativer Energieträger (Wasserkraft, Windkraft, Photovoltaik) an der Stromerzeugung nehmen auch die Schwankungen bei der Stromproduktion zu. Im Gegensatz zu einem konventionellen Kraftwerkspark lassen sich die Regenerativen nicht vorschreiben, wann sie ihre Stromproduktion dem Bedarf anzupassen haben. Das kann im Extremfall bedeuten, dass beispielsweise in einer windstillen Nacht die gesamte Stromerzeugung aus klassischen Kraftwerken kommen muss. Zusätzlich wurde im Jahr 2011 der Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie zur Stromerzeugung beschlossen. Also müssen deren Stromerzeugungskapazitäten ausgeglichen werden. Das kann zum Teil durch Einsparmaßnahmen erfolgen, sodass zukünftig weniger Energie benötigt wird. Der nicht eingesparte Teil muss jedoch auch zukünftig produziert werden. Eine Energiewende auszurufen ist eine Sache, sie auch tatsächlich umzusetzen eine andere. Hierzu braucht man konkrete Lösungsansätze.

Potenziale der Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Kopplung ist ein Baustein, in den große Hoffnungen gesetzt werden. Gedanklich handelt es sich um Wärmeerzeuger, die zusätzlich als „edles Zusatzprodukt“ elektrischen Strom liefern. Um das Potenzial abzuschätzen, hat die Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch (ASUE) am Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) in Saarbrücken eine Studie durchführen lassen.
Ein Ergebnis zeigt Bild 2: In der Abbildung sind die aufaddierten elektrischen Leistungen deutscher KWK-Anlagen – unterteilt in 4 Leistungsklassen – dargestellt. Es wird deutlich, dass in den großen Leistungsklassen nur sehr wenig dazu gekommen ist. Im kleinen Leistungsbereich hingegen ist der Zubau nennenswert. Woran liegt das? Die Kraft-Wärme-Kopplung hat einen entscheidenden Vorteil: Bei der Strom­erzeugung wird Wärme erzeugt, die genutzt werden kann. Dadurch werden die Verluste, wie sie in thermischen Großkraftwerken auftreten, minimiert. Die Kraft-Wärme-Kopplung hat aber auch einen entscheidenden Nachteil: Bei der Strom­erzeugung wird Wärme erzeugt, die genutzt werden muss. Kein Wärmebedarf heißt gleichzeitig keine Stromproduktion.

Unerschlossener Wärmemarkt: Privater Haushalt

Die großen Wärmebedarfe (z.B. Chemie, Papierindustrie, Schwimmbäder, Krankenhäuser) werden heute oftmals bereits mit KWK-Anlagen gedeckt. Da ist das Ausbaupotenzial nicht mehr so groß wie in für die KWK noch weitgehend unerschlossenen Wärmemärkten. Wo findet man noch unerschlossene Fel­der im Wärmemarkt für die KWK? Neben den genannten Sektoren „Industrie“ und „Gewerbe, Handel, Dienstleistungen“ sind das vor allem die privaten Haushalte. Die „Arbeitsgemeinschaft Ener­giebilanzen“ veröffentlicht regelmäßig die Energieflüsse für Deutschland.
Die Bilanzen für 2010 zeigt Bild 3: Im Gebäudebestand, der in Deutschland überwiegt, werden durchschnittlich 77% für die Heizung und 12% als Wärme für die Raumbeheizung und die Trinkwassererwärmung benötigt (Bild 4). Es liegt also nahe, hier im großen Stil die Kraft-Wärme-Kopplung zu etablieren. Hierzu ist festzulegen, wie groß die KWK-Anlage im Gebäude sein sollte. Basis hierfür sind Messungen in Gebäuden, wie sie Bild 5 für ein Einfamilienhaus zeigt: Aufgeführt ist der Stromverbrauch über 24 Stunden. Es wird deutlich, dass hier nur kleine Energiemengen benötigt werden. In dem Objekt wohnten nur 2 Personen, die sehr sparsam waren. Aber auch in anderen Einfamilienhäusern erfordert der Ener­giebedarf nur Kleinst-KWK-Anlagen, die etwa 1 kW elektrische Leistung und Wärmeleis­tungen um 10 kW erbringen. Solche Geräte sind auf der ISH 2011 von mehreren etablierten Herstellern vorgestellt worden und stehen am Markt zur Verfügung*.
Die Geräte werden oft auch als strom­erzeugende Heizungen oder Mikro-BHKWs bezeichnet. Hierbei sind jedoch einige Dinge zu beachten: Je kleiner Anlagen werden, umso höher sind die spezifischen Kosten für Investition, Wartung und Instandhaltung usw. Das heißt, eine kleine Anlage wird kaum wettbewerbsfähig gegenüber einer Großanlage sein können. Dieses ist auch dem Gesetzgeber bekannt, der diese Geräte fördert. Neben den für alle KWK-Anlagen geltenden Fördermechanismen sind das:

• Impuls-Förderprogramm,
• Förderung nach KWK-Gesetz,
• vermiedenes Netznutzungsentgelt,
• keine Stromsteuer bei selbst genutztem Strom,
• keine KWK-Umlage bei eigenem Gerät und selbst genutztem Strom,
• keine EEG-Umlage bei eigenem Gerät und selbst genutztem Strom,
• Vergütung des eingespeisten Stroms nach EEX,
• bei Einsatz von Bio-Erdgas: Förderung nach EEG.

Warum sind Kleinanlagen sinnvoll?

Zum einen – wie schon beschrieben – um Energieeinsparung und Klimaschutz in Bereichen zu etablieren, in denen das Potenzial noch nicht vollständig ausgeschöpft ist. Zum anderen, um eine Stromerzeugung dort zu ermöglichen, wo Großkraftwerke sich nur schwer realisieren lassen. Ob die KWK alleine die Ergänzung der Stromerzeugung aus regenerativen Energieträgern leisten kann, darf stark bezweifelt werden. Sie ist aber ein unverzichtbarer Bestandteil der zukünftigen Energieversorgung und der Energiewende. Darüber hinaus ist der Nutzen dadurch gegeben, dass:

• ein neues Geschäftsfeld für SHK-Betriebe geschaffen wird,
• die elektrischen Netze entlastet werden, da in der Regel eine lokale Nutzung des erzeugten elektrischen Stroms erfolgt,
• Vorgaben von der Energieeinsparverordnung (EnEV), dem Erneuerbare Ener­gien Wärme Gesetz (EEWärmeG) usw. bei entsprechendem Anteil der Wärmenutzung aus der KWK-Anlage im Gebäude eingehalten werden.

Zukunftsfähigkeit

Wie die meisten KWK-Anlagen sind auch die Mikro-Varianten zukunftsfähig. Sie kennzeichnen sich durch folgende Eigen­schaften:

• kompatibel zu Bio-Erdgas,
• kompatibel zu Power to Gas (Erdgas aus regenerativ erzeugtem Strom),
• wichtiger Partner bei der Kopplung von Gas- und Stromnetzen,
• ideal für virtuelle Kraftwerke und Smart Metering.

Fazit

Mikro-KWK-Anlagen sind ein wichtiger Baustein, um die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen zu unterstützen. Um nennenswerte Beiträge erzeugen zu können, ist ein hoher Anteil dieser Beheizungstechnik in Wohngebäuden erforderlich. Jede einzelne Anlage trägt auch schon heute unmittelbar zur Energieeinsparung, zur Minderung der Schadstoffemissionen sowie zum Klimaschutz bei. Die Geräte sind gesellschaftlich anerkannt und finden zunehmende Verbreitung. Um dieses Geschäftsfeld nutzen zu können, empfiehlt es sich für Planer, Architekten und Installationsunternehmen, sich auf diesem Gebiet weiterzubilden**.