Kraft-Wärme-Kopplung – viel Potenzial für das SHK-Gewerbe
Teil 3:
Einflussfaktoren für einen wirtschaftlichen Einsatz

Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird hoch gehandelt, wenn auf effektive Art und Weise Energie erzeugt werden soll. Diese KWK-Geräte liefern neben Wärme auch Strom – und das mit einem höheren Wirkungsgrad als die getrennte Erzeugung in Großkraftwerken. Die IKZ-HAUSTECHNIK widmet sich diesem für das SHK-Handwerk viel versprechenden Segment mit vier Artikeln (s. separater Kasten auf dieser Seite).

Vergütung eingespeisten Stroms
Die Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen hängt sehr stark von deren Laufzeit und davon ab, ob der dann erzeugte Strom selbst genutzt oder ins öffentliche Netz eingespeist wird. Der Wert des Stroms1, der ins öffentliche Netz eingespeist wird, setzt sich wie folgt zusammen (Bild 1):
• Der KWK-Zuschlag wird auf Grundlage des KWK-Gesetzes vom VNB2 an den Anlagenbetreiber gezahlt. Für KWK-Anlagen bis zu einer elektrischen Leistung von 50 kW beträgt der Zuschlag 5,11  Cent/kWh. Er gilt für 10 Jahre und wird sowohl für den eingespeisten, als auch für den selbst genutzten Strom bezahlt.
• Zusätzlich wird der sogenannte „übliche Preis“ vergütet. Unter dem üblichen Preis versteht man den mittleren Baseload-Preis, wie er an der europäischen Strombörse in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal gehandelt wurde. Der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung veröffentlicht den üblichen Preis regelmäßig unter dem Link: www.bkwk.de/infos/preis. Er ist natürlich Schwankungen unterlegen, die aber in der Regel bei der Berechnung der Einspeisevergütung durch den Netzbetreiber berücksichtigt werden. Der übliche Preis lag im zweiten Quartal 2011 bei 53,61 Euro/MWh also 5,361 Cent/kWh.
• Da dezentrale KWK-Anlagen den Strom in der Regel in der Niederspannungsebene einspeisen, entfällt für diesen Strom der Aufwand für den Transport und das Umspannen im konventionellen Übertragungsnetz. Diese Einsparungen werden über die „vermiedenen Netzkos­ten“ berücksichtigt, leider aber nur für den ins Netz eingespeisten Strom, nicht jedoch für den selbst genutzten. Sie sind je nach Netzbetreiber unterschiedlich und schwanken lokal zwischen 0,4 und 1,5 Cent/kWh. Im Beispiel in Bild 1 wurde mit vermiedenen Netzkosten in Höhe von 0,5 Cent/kWh gerechnet.

Bild 1: Wert des Stroms bei Einspeisung und Eigenverbrauch.

Kraft-Wärme-Kopplung – viel Potenzial für das SHK-Gewerbe

Teil 1   
Die Rolle der KWK im heutigen und zukünftigen energiepolitischen Umfeld   
Heft 18/2011

Teil 2   
Technologien und verfügbare Geräte sowie deren Einsatzgebiete   
Heft 20/2011

Teil 3   
Einflussfaktoren für einen wirtschaftlichen Einsatz   
Heft 22/2011

Teil 4  
Anforderungen an das Heizungswasser   
Heft 24/2011

Der Wert des durch die KWK-Anlage erzeugten und in das Netz eingespeisten Stroms beträgt also 10,971 Cent/kWh.
Wird ein BHKW mit Biomasse, Biogas oder anderen erneuerbaren Rohstoffen betrieben erfolgt die Vergütung auf Grundlage des Erneuerbare Energien Gesetzes. Wie hoch die Vergütung ist, hängt vom jeweiligen Energieträger ab und muss im Einzelfall geklärt werden. Da die Vergütungen aber deutlich höher sind als die für konventionell betriebene BHKWs, kann der Aufwand durchaus lohnenswert sein. Informationen hierzu bietet die Energieagentur NRW3.
Strom, der durch die KWK-Anlage erzeugt wurde und im eigenen Haus oder Unternehmen verbraucht wird, kann mit dem aktuellen Strompreis4 verrechnet werden. Dieser Eigenverbrauchsstrom hat damit einen Wert von 29,53 Cent/kWh, da der KWK-Zuschlag ja ebenfalls auf den selbst genutzten Strom vom VNB vergütet wird.
Eine weitere Förderung der KWK erfolgt über die Ener­giesteuer (vormals Mineralölsteuer). Für die Energiemenge, die für den Betrieb der KWK-Anlage benötigt wird, kann die an den Energielieferanten gezahlte Energiesteuer zurückerstattet werden. Die Vergütungssätze finden sich in Tabelle 1. Die Abrechnung erfolgt über das jeweils zuständige Hauptzollamt, dem allerdings ein Jahresnutzungsgrad von über 70 % nachgewiesen werden muss. Dies wird in der Regel von den Herstellern testiert und von fast allen marktgängigen Anlagen erreicht. Die Abrechnung mit dem Hauptzollamt erfolgt jährlich.

Energieträger/Erstattung

Erdgas   
0,55 Cent/kWh

Heizöl EL   
6,135 Cent/l

Flüssiggas   
6,06 Cent/kg

Prognose der Wirtschaftlichkeit
In dem separaten Kasten wird eine beispielhafte Wirtschaftlichkeitsprognose vorgerechnet. Das Wort Prognose wurde nicht willkürlich gewählt, sondern soll eine rechtliche Absicherung gegenüber dem Begriff Wirtschaftlichkeitsberechnung darstellen. Diese Berechnung soll die Einflussfaktoren auf den wirtschaftlichen Betrieb einer KWK-Anlage aufzeigen. Um mit den einzelnen Faktoren zu „spielen“, steht im Internet eine Excel-Tabelle zum Download5 bereit. Diese Tabelle ist allerdings nicht zum Erstellen von Wirtschaftlichkeitsberechnungen gedacht, sondern soll lediglich die Auswirkungen bei der Veränderung der Faktoren verdeutlichen.
Die Berechnungen zeigen, dass mit diesen Randbedingungen ein Verlust von 2229,42 Euro pro Jahr entsteht. Bild 2 zeigt die Wirtschaftlichkeitsprognose für den Fall eines Eigenverbrauchs von 75 % und einer Einspeisung von 25 %. Unter diesen Randbedingungen wird ein Überschuss von 628,66 Euro erwirtschaftet. Schon bei der Betrachtung dieses Beispiels wird klar, dass eine sorgfältige Planung bei der Projektierung von KWK-Anlagen notwendig ist.

Bild 2: Wirtschaftlichkeitsprognose für den Fall von 75 % Eigenverbrauch und nur 25 % Einspeisung.

Stromerzeugende Heizungen müssen zurzeit noch anders bewertet werden. Mit den derzeitig hohen Investitionen von rund 20 000 Euro, der verhältnismäßig geringen elektrischen Leistung von 1 kW und einer erzeugten Strommenge von rund 3000 kWh/Jahr lassen sich Kunden sicherlich nicht mit der Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage gewinnen. Vielmehr sind hier andere Nutzenargumente in den Vordergrund zu stellen. Eine davon ist die prinzipielle Unabhängigkeit von der Stromversorgung. Wichtig ist aber auch, den Kunden darauf hinzuweisen, dass er sich mit einer stromerzeugenden Heizung nicht vom Stromnetz abtrennen kann. Das Stromnetz dient in diesem Fall als eine Art Speicher, in dem überschüssige Strommengen gespeichert werden, und in den Momenten, in denen ein hoher Strombedarf besteht, diese wiederum aus dem Netz entnommen werden (Bild 3).

Komplexe Anlagentechnik
Der nächste Schritt ist die Überlegung, in dieses System Akkumulatoren zu integrieren und diese Schwankungen vor Ort auszugleichen. Kombiniert mit einer Photovoltaikanlage kann dann tatsächlich eine fast vollständige Autarkie erreicht werden, denn die stromerzeugende Heizung produziert gerade dann Strom, wenn die Photovoltaikanlage wenig Energie erzeugt – im Winterhalbjahr.
Die Komplexität solcher Systeme ist nicht allein vom Heizungsbauer zu beherrschen. Daher ist es ratsam, einen Elektriker hinzuzuziehen, zumal für den Netzanschluss ohnehin ein eingetragener Elektroinstallateur benötigt wird.
Wie bei allen Technologien sind die Kosten für Produkte in der Innovationsphase immer sehr hoch. Aber mit zunehmender Marktreife werden auch die Kosten für stromerzeugende Heizungen sinken. Ob das mit ähnlicher Geschwindigkeit geschieht, wie seinerzeit mit der Einführung der Brennwerttechnik, bleibt abzuwarten und ist natürlich auch von der Akzeptanz dieser neuen Technologie abhängig – sowohl beim Endkunden als auch beim Handwerk. Mit dazu beitragen können auch Förderungen von lokalen Energieversorgern. Es ist zu beobachten, dass viele Energieversorger dieser Technologie sehr positiv gegenüberstehen, sichert sie doch langfris­tig den Absatz von Öl und Gas.

Bild 3: Elektrischer Tageslastgang eines Einfamilienhauses.

Tücken bei der Stromzählung
Stromverbräuche werden über die Phasen L1 bis L3 und den Neutralleiter N gemessen. Bild 4 zeigt eine Situation, wie sie bei einphasig ausgeführten KWK-Anlagen wie den stromerzeugenden Heizungen vorkommen kann. Während über die Phase L3 Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen wird, wird über die Phase L1 Strom in das öffentliche Netz eingespeist. Das ist physikalisch unproblematisch, könnte aber vergütungstechnisch problematisch werden. Konventionelle Zähler mit einem Zählerrad, sogenannte Ferraris-Zähler, saldieren über alle drei Phasen. Dies bedeutet, dass es egal ist, über welche Phase Strom aus dem Netz bezogen wird. Es wird immer die Summe über alle drei Phasen gebildet. Mit dem Einbau einer KWK-Anlage wird auch Strom in das Stromnetz eingespeist und damit der alte Ferraris-Zähler durch einen neuen, in der Regel elektronischen Zähler, ersetzt. Diese Zähler sind nicht nur in der Lage, den Stromfluss in zwei Richtungen (Verbrauch und Einspeisung), sondern auch jede Phase einzeln zu messen.
Jetzt kommt es darauf an, wie der Netzbetreiber diese Situation behandelt. Theo­retisch ist es ja möglich, jede Phase bezüglich Lieferung und Bezug einzeln zu behandeln, was vergütungstechnisch nachteilig wäre. Üblicherweise wird aber in den Abrechnungssystemen des Netzbetreibers rechnerisch saldiert. Einen Anspruch hat der Anlagenbetreiber jedoch nicht. Diese Problematik ist in Fachkreisen erkannt und gilt in gleicher Weise auch für die Photovoltaikbranche. Bis zu einer eindeutigen Lösung sollte man sich mit dem Netzbetreiber auf die Installation eines Zweirichtungszählers mit Ferraris-Technik einigen, denn diese Zähler saldieren schon intern über alle drei Phasen.
Die Erstattung der Energiesteuer erfolgt nur für den in der KWK-Anlage verbrauchten Brennstoff, nicht für den Spitzenlastkessel. Bei nicht modulierenden Geräten kann der Brennstoffverbrauch über die Betriebsstunden und die Leistungsaufnahme (ähnlich der Nennwärmebelastung bei Heizkesseln) erfolgen. Schwieriger wird es bei modulierenden Geräten, da hier die Leistungsaufnahme über die Betriebsstunden nicht konstant ist. Hier kann aber auf entsprechende Zähleinrichtungen zurückgegriffen werden.
Stromerzeugende Heizungen zeichnen sich dadurch aus, dass bei den Geräten mit Stirlingmotor das KWK-Aggregat und der Spitzenlastkessel in einem Gehäuse untergebracht sind. Zwar können über die Laufzeit des Stirlingmotors (nicht modulierend) Rückschlüsse auf den KWK-Verbrauchsanteil gezogen werden, doch stellt sich die Frage, ob sich dieser Aufwand lohnt. Die Energiesteuerrückerstattung würde in diesem Fall unter 100 Euro liegen.
Es ist darüber nachzudenken, ein Förderprogramm für stromerzeugende Heizungen aufzulegen, in dem die gesamte Brennstoffmenge, also die für den KWK-Anteil, als auch für den konventionellen Anteil von der Energiesteuer zurückerstattet werden. Vorteil: aufwendige Mess­einrichtungen können entfallen und das Förderprogramm wäre unabhängig von Fördertöpfen, ähnlich dem EEG bei der Photovoltaik. In einem Zeitraum von zehn Jahren würden dann bei einem durchschnittlichen Einfamilienhaus 2000 bis 4000 Euro zusammenkommen.

Bild 4: Erzeugung und Verbrauch auf unterschiedlichen Phasen.

Zehn Jahre nach Inbetriebnahme entfällt der KWK-Zuschlag. Bei der Wirtschaftlichkeitsprognose war zu sehen, dass ohne diesen Zuschlag Mikro-KWK-Anlagen nur schwer wirtschaftlich zu betreiben sind. Es bleibt abzuwarten, wie sich die Strompreise entwickeln werden. Dies zeigt noch einmal, wie wichtig die Auslegung von KWK-Anlagen in Hinblick auf den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms ist, damit sich auch nach zehn Jahren der Betrieb der Anlage lohnt.

Weiterbildung ist notwendig
KWK und stromerzeugende Heizungen sind ein faszinierendes aber auch komplexes Marktfeld für die SHK-Branche. Um sich hier vorzubereiten, sollte sich der geneigte Handwerker weiterbilden. Daher sei hier nochmals auf den Fernlehrgang SHK-Kraftwerker des Fachverbandes NRW verwiesen. Er baut auf dem für das SHK-Handwerk typischen Fachwissen und Erfahrungsschatz auf und vermittelt spezifische Kenntnisse, die zur Auslegung, Realisierung, Wartung und Instandhaltung von kleinen KWK-Anlagen nötig sind.

¹ Eigentlich Arbeit in kWh. Es soll hier aber bei der umgangssprachlichen Formulierung bleiben.

² Verteilungsnetzbetreiber, früher EVU, Energieversorgungsunternehmen

³ www.energieagentur.nrw.de/_database/_data/datainfopool/BIOBHKW.pdf

⁴ 24,42 Cent/kWh; Stand: August 2011; Stadtwerke Velbert

⁵ www.lueckerath.de/download/wirtschaftlichkeit.xls

Autor: Dipl.-Ing. Peter Lückerath, Dozent für Energie- und Umwelttechnik

Im Anhang die Tabelle: Beispiele einer Wirtschaftlichkeitsberechnung im PDF-Format.

www.stromerzeugende-heizung.de