Kraftwerke für den Heizungskeller Mehr Effizienz durch Kraft-Wärme-Kopplung auch in kleinen Gebäuden

Mini-BHKWs ermöglichen die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme in einer Größenordnung, die auch in Ein- und Mehrfamilienhäusern sinnvoll eingesetzt werden kann. Sie werden in der Regel wärmegeführt betrieben und decken einen großen Teil des Wärmebedarfs für die Heizung und das Trinkwarmwasser. Je nach Gebäudegröße und Heizlast wird eine zusätzliche Wärmequelle wie etwa ein Gasheizkessel zur Abdeckung der Spitzenlast benötigt. Bei der Wärmeerzeugung durch Mini-BHKW-Anlagen entsteht der Strom quasi als Nebenprodukt. Klein-BHKWs haben das Potenzial, die individuellen Energiekosten in einem Wohngebäude deutlich zu senken. Vor allem der Eigenverbrauch der elektrischen Energie senkt die Stromrechnung erheblich. Zusätzlich erhält der Nutzer für jede kWh Strom, die er in das Netz einspeist, eine Vergütung. Darüber hinaus wird seit dem 1.1.2009 in Kraft getretenen novellierten KWK-Gesetz auch selbstgenutzer Strom befristet vergütet. Wesentlich für die Senkung der eigenen Betriebskosten ist aber auch die Rückzahlung der Ökosteuer für den eingesetzten Brennstoff.
Die Kraft-Wärme-Kopplung wird seit Jahren in vielen Großgebäuden oder in Nahwärmeversorgungen wirtschaftlich und Primärenergie sparend eingesetzt. In kleineren Leistungsbereichen ist die Kraft-Wärme-Kopplung allerdings noch eher die Ausnahme.

Miniaturisierung vergrößert Einsatzbereiche
Ein Blick auf die Zahl der bislang installierten Geräte aus unserer Marktübersicht, zeigt, dass der Mini-BHKW-Markt im Vergleich zu den konventionellen Wärmeerzeugern noch sehr klein ist. So liegt die Anzahl der installierten Seriengeräte nach Angaben der Unternehmen deutlich unter 30.000 in einem Markt mit großem Potenzial. Zwei Faktoren sorgen aber inzwischen für Wachstum: Erstens stehen inzwischen bezahlbare Lösungen für kleine Leistungsbereiche, bis hin zum Einsatz im Einfamilienhaus, zur Verfügung, und zweitens forciert der Ausbau der Erneuerbaren Energien (Photovoltaik und Windkraft) automatisch auch den Bedarf an schnell zuschaltbarer elektrischer Leistung, die durch BHKWs bereitgestellt werden könnte.
Gegenüber Stirling-, Dampf- oder Brennstoffzellen-BHKWs stellen Geräte auf Basis von Otto- oder Dieselmotoren den Großteil der bisher installierten Mini-BHKWs.
So stehen heute Geräte auf Basis von Verbrennungsmotoren mit Leistungsmodulation ab 1 bis 2 kWel zur Verfügung. Sie erschließen sich damit mehr und mehr den Modernisierungsmarkt im Ein- und Zweifamilienhaus und können darüber hinaus auch in Mehrfamilienhäusern oder kleineren Gewerbeobjekten mit sommerlicher Wärme-Grundlast eingesetzt werden. Bei Gesamtwirkungsgraden von teilweise deutlich über 90% wird ein Drittel der eingesetzten Energie in Strom umgesetzt, knapp zwei Drittel stehen als Nutzwärme zur Verfügung. Ein Mini-BHKW arbeitet aber nur dann effizient, wenn für die Koppelprodukte Strom und Wärme im Jahresverlauf möglichst häufig ein zeitgleicher Bedarf vorhanden ist. Dabei sollten die Aggregate jährliche Laufzeiten von mindestens 5500 Stunden erreichen, um wirtschaftlich darstellbar zu sein.

Ausgereifte Gas- und Dieselmotoren
Verbrennungsmotoren sind sowohl für Erdgas als auch für Heizöl einsetzbar und können mit relativ geringem Aufwand auf andere flüssige oder gasförmige Brennstoffe angepasst werden. Das Unternehmen SenerTec ist mit 22.000 Geräteinstallationen Marktführer und bietet neben öl- und gasbetriebenen Geräten auch Lösungen für Rapsöl und Biokraftstoffe an.
Gut aufgestellt für den wachsenden Mini-BHKW-Markt sieht sich auch die Vaillant Tochtergesellschaft PowerPlus Technologies GmbH: „Wir sind fest davon überzeugt, dass die kleine Kraft-Wärme-Kopplung für Wohngebäude in Deutschland weiter deutlich an Bedeutung gewinnt. Mittlerweile gibt es hier ein stetig wachsendes Angebot sowohl auf der Produkt- als auch Dienstleis­tungsebene und wir freuen uns über die große Aufmerksamkeit, die der dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung gegenwärtig zukommt“, so Olaf Ortlieb, Geschäftsführer des Unternehmens aus Gera.

Stirling-Motoren erreichen Serienreife
Neben den etablierten Otto- und Dieselmotoren setzen die Hersteller von Klein-BHKWs aber auch zunehmend auf die Stirling-Motoren. Zunächst im Vergleich zu Brennstoffzellen-Heizgeräten wenig beachtet, erreichen die innovativen Motoren nun die Serienreife.
Der Hersteller SenerTec stellte bereits auf der ISH 2009 in Frankfurt seinen Stirling-Motor vor. Innerhalb des vergangenen Jahres ist die Anlage mit dem 1-kW-Stirling-Motor weiterentwickelt worden. Auf der diesjährigen SHK Essen konnten sich die Fachbesucher von den Entwicklungsfortschritten hinsichtlich der Peripherie des Geräts überzeugen. Nach ersten Feldtests soll der Senertec-Stirling im Frühjahr 2011 auf den Markt kommen.
Einen ganzen Schritt weiter ist der Whis­pergen-Stirling, der sich bereits seit 2005 in diversen Feldtests befindet. Für die 5. Generation des Wispergen-Aggregats erfolgte nun offiziell im Rahmen der IFH/Intherm in Nürnberg im April 2010 der Marktstart für Deutschland. Von dem in Spanien für den deutschen Markt hergestellten Mikro-BHKW sollen in 2010 etwa 2000 Geräte ausgeliefert werden.
Der Whispergen-Vertrieb teilt sich in 4 Unternehmen auf, von denen drei bereits aktiv vermarkten. Neben der GASAG-Tochter DSE-Vertriebs GmbH aus Berlin, sind dies die 2G Home GmbH aus Heek sowie die sanevo Vertriebs GmbH aus Offenbach. Auch der regionale Energieversorger MVV Mannheim soll spätestens 2011 in den Vertrieb einsteigen.
Darüber hinaus bekommen Kunden des Energieversorgers Badenova AG seit März 2010 ein Komplettpaket bestehend aus Whis­pergen-Aggregat, 800-l-Puffespeicher, Abgasanlage, Regelung und Verrohrung ab 18990 Euro. Der Energieversorger übernimmt dabei die Planung, den Einbau und die Inbetriebnahme der Anlage.

Otag macht Dampf
Dem Stirlingmotor sehr ähnlich sind Dampfmotoren, die ebenfalls als Mikro-KWK-Geräte angeboten werden. Anstelle eines gasförmigen Arbeitsmediums wie beim Stirlingmotor wird hier jedoch bei verhältnismäßig hohen Systemdrücken Wasserdampf erzeugt. Dessen Energieinhalt wird dann bei der Expansion in eine Bewegung umgesetzt, die wiederum zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Die besonders kleinen Leistungsbereiche dieser Geräte erlaubt ihren Einsatz auch in energetisch modernisierten Einfamilienhäusern.
Der Gesamtwirkungsgrad liegt auf einem vergleichbaren Niveau von 95%. Einziger Vertreter dieses innovativen Prinzips ist zurzeit das Unternehmen Otag, das seinen „Lion Powerblock“ derzeit in einer Kleinserienfertigung herstellt und inzwischen mehr als 300 Geräteinstallationen vorweisen kann.

Impulsprogramm für Mini-KWK-Ausbau entfällt
Um die effiziente Wärme- und Stromerzeugung auch in kleineren Leistungsbereichen weiter voranzubringen, hatte das Bundesumweltministerium 2008 ein Impulsprogramm für Mini-KWK-Anlagen bis 50 kW elektrische Leistung aufgelegt. Das von der großen Koalition 2008 installierte Impulsprogramm erwies sich als echter Katalysator für den Ausbau der dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung im kleinen Leis­tungsbereich. So bestätigte das Bundes-Umweltministerium auf Anfrage, dass seit der Einführung im Herbst 2008 rund 10.200 Förderanträge gestellt und seitdem gut 7000 Mini-KWK-Anlagen in Betrieb gegangen seien.
Eine Haushaltssperre des Bundesfinanzministeriums stoppte im Mai 2010 das erfolgreiche Förderprogramm. Hatte sich der noch kleine Markt der Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung zuletzt relativ krisenfest gezeigt, könnte die Branche nun in ein schwierigeres Fahrwasser geraten.

Kooperationen mit Energieversorgern
Nun muss die Branche zeigen, dass die Klein-BHKWs auch ohne öffentliche Fördermittel den Weg in den Heizungskeller finden. Eine Möglichkeit, die derzeit von verschiedenen Herstellern ausgelotet wird, ist die Kooperation mit Energieversorgungsunternehmen.
So gab Marktführer SenerTec im März 2010 eine Kooperation mit dem Hamburger Energiedienstleis­ter EnVersum bekannt. Noch im Laufe dieses Jahres sollen demnach im Raum Hamburg rund 100 Mini-BHKWs vom Typ Dachs in gewerblichen und privaten Immobilien installiert werden – in den kommenden zwei Jahren voraussichtlich weitere 1500 im gesamten Bundesgebiet. Die Hauseigentümer sollen von einer güns­tigen Energieversorgung, auf den Bedarf zugeschnittenen Systemen und bewährten Servicestrukturen der Unternehmen profitieren. Die dezentrale Energieerzeugung am Ort des Verbrauchs birgt nach Angaben von SenerTec große Potenziale. Hintergrund: Erneuerbare Energien sollen konventionelle Großkraftwerke nach und nach ersetzen. Doch die Menge des eingespeisten Stroms ist bei Photovoltaikanlagen oder Windparks abhängig von der Witterung, was zu Netzschwankungen führt. Die Lösung seien intelligente Netze, sogenannte Smart Grids, mit denen die Produktion und Verteilung von Strom im Gleichgewicht gehalten wird. Kleine, flexibel zum Netz hinzuschaltbare KWK-Anlagen seien die ideale Ergänzung zu Erneuerbaren Energien, da sie kurzfris­tig auftretende Schwankungen im Stromnetz ausgleichen können.
Der bisher meist wärmegeführten Betriebsweise zur Abdeckung von Grundlasten könnte also im Zusammenhang mit Sonnen- und Windstrom bald die stromgeführte Betriebsweise den Rang ablaufen.

www.stromerzeugende-heizung.de

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