Revolutionäre flüssiggasbetriebene BHKW-Technik - Mit dem lion-Powerblock zieht Energieeffizienz in Häuser ein

Nach einem breit angelegten sehr erfolgreichen Feldtest von OTAG mit rund 200 Geräten in ganz Deutschland, wagte Schmidt ein Experiment. Weil fast alle Versuche mit Erdgas liefen, wollte er es mit Flüssiggas versuchen. Das Ergebnis war rundweg positiv. „Meine aufwendigen Arbeiten in meinem kleinen Heizkeller haben sich gelohnt“, freut sich der gelernte Heizungs- und Lüftungsbaumeister, der gleichzeitig auch Gas- und Wasser-Installateurmeister ist.
Der fundamentale Grund für Auszeichnungen wie den Innovationspreis der Deutschen Gaswirtschaft, den Energie- und Umweltpreis des Wuppertal-Instituts oder die Aufnahme in den Deutsche Bank-Projektpool „Deutschland – Land der Ideen“ ist der extrem hohe Wirkungsgrad und die – im Gegensatz zu anderen Geräten – Möglichkeit zur Modulation. Die aber ist wichtig, um die unterschiedlichen Wärme- und Strombedürfnisse bei Tag- und Nachtzeiten abzubilden. Dabei erkennt der Powerblock den Wärmebedarf über Außenwärmefühler. Entsprechend ist dann der Stromoutput, der sich zwischen 0,2 und 2,2 kW (2,5 bis 16 kW thermisch) bewegt.

Überschüssiger Strom wird ins Netz eingespeist
Den erzeugten Strom darf Schmidt nicht nur selbst nutzen, er bekommt auch noch was dafür – und zwar wg. der besonders umweltfreundlichen Wirkungsweise des Gerätes, die Energiesteuer („Gassteuer“) rückerstattet (5,50 Euro pro MWh thermisch). Auch wenn noch wenige Erfahrungswerte vorliegen, dürften es – nicht nur bei Schmidt im Haus – mindestens 150 Euro, höchstens 350 Euro an Rückerstattung werden. Zusätzlich kann überschüssiger Strom auf Basis des KWK-Gesetzes ins Netz eingespeist werden. Die Vergütung beträgt hier 9 Cent/kWh über einen Zeitraum von 10 Jahren und kommt vom lokalen Netzbetreiber. Nach der aktuellen KWK-Gesetzesänderung wird sogar jede selbst produzierte kWh mit 5,11 Cent vom Netzbetreiber vergütet. Dies macht dann cirka 100 bis 350 Euro im Jahr. Zusätzlich gibt es vom 1. September bis voraussichtlich 31. Dezember Anschubhilfen vom Bundesumweltministerium für diese Investition, sodass sich die Amortisationszeit weiter verkürzen wird. Der Betrag variiert zwischen 900 bis max. 3000 Euro je nach Wärmebedarf des Hauses.
Gerade seit dem 1. September verspürt die 16 Mann starke Belegschaft darum eine verstärkte Nachfrage nach ihren Geräten, die erst seit Kurzem ausgeliefert werden. „Wir haben bereits viele Vorbestellungen“, weiß denn auch Schulte zu berichten.
Summa summarum kann damit jeder Haushalt zwischen 400 und 1450 Euro an Einsparungen und Einnahmen pro Jahr für den laufenden Betrieb realisieren. Steigende Strompreise dürften aber, so Schmidt, die wirtschaftliche Bilanz des Gerätes weiter verbessern. Zudem gibt es aktuelle Fördermöglichkeiten für die Anschaffung über das BMU, die sich je nach Heizbedarf zwischen 900 und 3300 Euro bewegen. Aber auch einige Bundesländer, Kommunen und Gasversorger halten weitere Fördergelder parat, über die man auf Anfrage Auskunft erhält.
###newpage###
Der Wirkungsgrad des „lion“ wird vor dem Hintergrund konventioneller Heiztechnik besonders deutlich.
Während eine konventionelle Heizung aus 100% Ausgangsenergie eines Brennstoffes bei einem guten Wir­kungsgrad (z.B. bei Brennwerttechnik) immerhin 88 bis 95% Wärmeenergie fürs Eigenheim erzeugt, muss der Strom immer noch aus dem öffentlichen Netz zugekauft werden. Die Umweltbilanz bleibt dabei besonders dramatisch auf der Strecke. Denn durch die immer noch weitgehend in Kondensationsgroßkraftwerken für Deutschland übliche zentrale Stromerzeugung entstehen bei fehlender Nutzung der produzierten Wärme – sie wird einfach verdampft – und durch Transportverluste nur noch 34% der Ausgangsenergie.
Bein „lion“ dagegen kann man bis zu 100% der Wärme im eigenen Haus per Flüssiggas produzieren. Die Effizienz ist hier wesentlich höher. Zudem wird gleichzeitig Strom hergestellt, und zwar bis zu 80% des Eigenbedarfs. In der Gesamtbilanz werden dadurch bei gleichem Energieverbrauch im Haus bis zu 40% weniger Kohlendioxid an die Atmosphäre abgegeben.

Möglich werden die hohen Energie- und CO₂-Einsparungen durch die Modulationsbereiche, die eine Besonderheit des Gerätes sind. Dadurch entstehen Einsparungen, die im Gesamtergebnis die Amortisationszeit kurz halten.
Im Falle von Werner Schmidt dürfte sich nach seinen Angaben in fünf Jahren die Investition rentiert haben.
Das Gerät ist von ihm selbst optimal auf die Bedürfnisse seiner mehrköpfigen Familie abgestimmt worden. Den Wärme- und Warmwasserbedarf „bunkert“ dabei ein 650-l-Speicher, der je nach Wetterlage und Außentemperatur erhitzt wird. Die Steuerung hierfür übernehmen Außenfühler, die die Temperatur außen messen und die Feuerung darauf abstellen. Weitere Fühlerelemente am Speicher geben Rückmeldung an das Steuergerät, das Schmidt selbst auf Basis eines „Sieger“-Standardproduktes hergestellt hat. Bei der Verbrennung fällt Kondensationswasser an, das über ein kleines Rohr in die Kanalisation abgeführt wird.
Dabei ist das Funktionsprinzip des „lion“-Gasbrenners denkbar einfach und ist, wie Schmidt weiß, „uralt“: Im Brenner arbeitet ein prozessdampfbetriebener Doppelfreikolben (LINATOR). Seine besonderen Eigenschaften: leiser Betrieb, geringe Wartungskosten und lange Wartungsintervalle.
Er selbst arbeitet mit fest verbundener Ankerspule und einem Dauermagneten. Der Antrieb des Kolbens erfolgt durch 350°C heißen Prozessdampf, der auf 25 bis 30 bar verdichtet und durch den externen Flüssiggasbrenner erzeugt wird. Der Dampf tritt wechselweise in den linken und rechten Arbeitszylinder ein, expandiert und erzeugt dabei Strom, indem er die mit dem Doppelkolben fest verbundene Ankerspule durch ein starkes Magnetfeld treibt. Dies geschieht 2400 bis 4500 Mal in der Minute, entsprechend einer Frequenz von 40 bis 75 Hertz. Da analog zum Kolben die mit ihm fest verbundene Ankerspule durch das Magnetfeld des Dauermagneten bewegt wird, entsteht in dieser Spule ein Induktionsstrom.
Der in der Spule erzeugte elektrische Strom wird dann über einen Wechselrichter im Haus verbraucht oder ins Netz gespeist.
###newpage###
Die Abwärme des Linators (Stromerzeugers) dagegen wird über einen Plattenwärmetauscher geführt, der seinerseits die Wärme an den Heiz- und Brauchwasserkreislauf weitergibt. Auf diese Weise können dann Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden.

Interessant ist, dass es keine Teile gibt, die belastet werden und somit stör- und reparaturanfällig werden: Denn es gibt kein Getriebe, kein Schmieröl, keine belasteten Lager – alles Teile also, die verschleißen können. Wichtig zu erwähnen dabei: Der lion-Powerblock kann im Notfall auch dann Wärme liefern, wenn die Stromerzeugung einmal nicht in Betrieb sein sollte.

Hoher Nutzungsgrad dank weitem Modulationsbereich
Durch den weiten Modulationsbereich des lion Powerblocks lässt sich die Energieerzeugung weitgehend an den aktuellen Bedarf anpassen, sodass in Verbindung mit dem ohnehin sehr hohen Brennstoffnutzungsgrad äußerst effizient mit der eingesetzten Energie umgegangen wird.
Die technischen Daten zeigen dabei, wie weit der Modulationsbereich tatsächlich ist (vgl. Tabelle). Damit sind fast alle Ein- und Zweifamilienhäuser mit dem lion theoretisch und praktisch versorgbar. Bei Bedarf kann ein Spitzenlastkessel (oft der bereits vorhandene alte Kessel) vom lion angesteuert werden. Dies ist dann nur für wenige Stunden im Jahr erforderlich.
Das Konzept verzichtet vollständig auf sich drehende Teile – daher der Name LINATOR – abgeleitet von Lineargenerator.

lion-Powerblock für Erd- und Flüssiggas
Bisher kann der Powerblock mit Erdgas und Flüssiggas betrieben werden. An der Nutzung von anderen Brennstoffen, speziell Pellets, wird in Olsberg aber auch bereits gearbeitet. „Das ist nur noch eine Frage der Zeit“, meint denn auch OTAG-Geschäftsführer Franz Josef Schulte. Besonders interessant für Endverbraucher, ist auch die Installation, betont der Experte. Denn der „lion“ kann ohne größeren Aufwand wie eine konventionelle Heizung angeschlossen werden und „hat damit das Potenzial, in einen Massenmarkt eindringen zu können“, heißt es ergänzend in der Begründung zur Verleihung des Wuppertaler Energie- und Umweltpreises im Jahre 2005. Frühzeitig prognostizierte Hochrechnungen für den Markt verheißen tatsächlich nur Gutes. Wenn jedes zweite Haus in Deutschland diese Technik einsetzen würde, können jährlich rund 14 Mio. Tonnen CO₂ einge­spart werden. Das nutzt nicht nur der Umwelt und schont Ressourcen, auf Dauer können mit dem Einsatz der dezentralen Energieversorgung sogar drei Großkraftwerke abgeschaltet werden, so Schulte.

Die Serienfertigung hat allerdings, so Schulte, erst mit Änderung der Bezuschussungsmodalitäten des KWK-Gesetzes an Fahrt aufgenommen.