Warum ein Blockheizkraftwerk (BHKW)?

Der überwiegende Teil des in Deutschland erzeugten Stroms wird in Kondensationskraftwerken produziert. Das bedeutet, dass Wärmeenergie über eine Dampfturbine in elektrischen Strom umgewandelt wird. Der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt bei allen konventionellen Kraftwerken um 38 Prozent, was bedeutet, dass über 60 Prozent der eingesetzten Energie als Abwärme ungenutzt an die Umwelt abgegeben werden.

Ein Heizkraftwerk geht hier einen Schritt weiter und nutzt die Abwärme, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Anlage gesteigert werden kann. Bei Großheizkraftwerken geschieht dies über Fernwärmeleitungen. Das Potenzial ist im Bestand aber weitgehend ausgeschöpft. Schließlich geht das nur, wenn in der Nähe des stromerzeugenden Kraftwerkes auch große Wärmeverbraucher, zum Beispiel Wohngebiete, vorhanden sind.

Hier setzt die Idee von dezentralen, wärmegeführten Blockheizkraftwerken (BHKW) an: In vergleichsweise kleinen Einheiten findet die Stromerzeugung da statt, wo zeitgleich anfallende Wärme nicht über weite Strecken (und damit verlustreich) transportiert werden muss, sondern unmittelbar verbraucht werden kann. Auch die Verluste bei der Stromverteilung entfallen.

Dezentrale Stromversorgung mit Blockheizkraftwerk

Wärme effizient und nahezu verlustfrei nutzen

Anders als bei zentralen Kraftwerken geht die anfallende Wärme bei einem Blockheizkraftwerk (BHKW) nicht verloren. Die Wärme wird in das Heizungsnetz eingespeist. Zusammen mit einem weiteren Wärmeerzeuger, zum Beispiel mit einem Heizkessel, wird das Gebäude nahezu verlustfrei mit Strom, Wärme und Warmwasser versorgt. Und: Auch der Kältebedarf kann durch die Kopplung mit einer Ad- oder Absorptionskältemaschine ganz oder teilweise abgedeckt werden.

Grafik: Zentrale Kraftwerke produzieren in der Regel nur Strom. Die anfallende Wärme geht verloren. Demgegenüber wird bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bis zu 36 Prozent weniger Primärenergie eingesetzt – das bedeutet eine deutliche Reduzierung der Energiekosten.

Aufbau und Funktion eines BHKW

Ein BHKW besteht im Wesentlichen aus Motor, Synchrongenerator und Wärmetauscher. Der vom Verbrennungsmotor (Kraftmaschine) angetriebene Synchrongenerator (Arbeitsmaschine) erzeugt 3-Phasen-Wechselstrom (Drehstrom) mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 400 Volt, der in der Regel selbst genutzt wird.

Die elektrische Anbindung erfolgt an das Niederspannungsnetz (0,4-kV-Ebene). In der Regel werden BHKW parallel zum öffentlichen Netz betrieben. Durch den Einsatz von Synchrongeneratoren ist prinzipiell aber auch Netzersatzbetrieb möglich. Überschüssiger Strom kann in das Netz des Energieversorgungsunternehmen (EVU) eingespeist werden.

Der Motor gibt Wärme ab, die im so genannten „inneren Kühlkreislauf“ nacheinander aus dem Schmieröl, dem Motorkühlwasser und dem Abgas aufgenommen und über einen Plattenwärmetauscher an das Heizungssystem übertragen wird.

Dieses System der Energieerzeugung und -nutzung heißt Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), weil gleichzeitig die vom Motor erzeugte mechanische Energie (Kraft) und die beim Antrieb des Generators durch den Motor frei werdende thermische Energie (Wärme) genutzt wird.

Funktionsschema Blockheizkraftwerk

In einem Blockheizkraftwerk treibt ein gasbetriebener Verbrennungsmotor einen Generator zur Stromerzeugung an. Die dabei entstehende Wärme wird dem Kühlwasser und dem Abgas über Wärmetauscher entzogen und genutzt.

Wie wird das BHKW in ein System eingebunden?

Auf der Wärmeseite wird das BHKW parallel zu einem Heizkessel betrieben. Beide Wärmeerzeuger sind an die Heizungsanlage, die Warmwasserbereitung oder andere Wärmeverbraucher, wie beispielsweise ein Schwimmbad angeschlossen.

Je nach Verbrauchsprofil des Gebäudes kann der Einsatz eines Heizwasser-Pufferspeichers sinnvoll sein, um möglichst lange und unterbrechungsfreie Laufzeiten des BHKWs zu ermöglichen.

Auf der Stromseite wird mit erster Priorität der Eigenverbrauch im Gebäude gedeckt. Steht dort kein Abnehmer mehr zur Verfügung, wird der Strom in das öffentliche Netz eingespeist und vergütet.

Aktuell zur Entlastung von der EEG-Umlage für KWK-Anlagen

Das sogenannte Energiesammelgesetz ist am 01.01.2019 in Kraft getreten. Es enthält Änderungen zum Erneuerbare-Energien-Gesetz und zum Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz. Beim erstgenannten geht es in erster Linie um die Verringerung der EEG-Umlage bei hocheffizienten sowie hocheffizienten neueren KWK-Anlagen. Folgende Punkte sind diesbezüglich zu beachten:

Neue KWK-Anlagen sowie KWK-Anlagen, die seit dem 1. August 2014 in Betrieb gegangen sind und eine elektrische Leistung unter 1 Megawatt oder über 10 Megawatt aufweisen, zahlen auch künftig nur 40% der EEG-Umlage.
Alle neuen KWK-Anlagen in stromkostenintensiven Unternehmen zahlen auch künftig nur 40% der EEG-Umlage.
Für die übrigen KWK-Neuanlagen besteht das Privileg einer 40%-igen EEG-Umlage nur, sofern die KWK-Anlage weniger als 3.500 Vollbenutzungsstunden im Jahr laufen. Bei KWK-Anlagen mit höherer Auslastung steigt die durchschnittliche Umlage kontinuierlich an und erreicht bei 7.000 Vollbenutzungsstunden den Wert einer vollständigen EEG-Umlage.
Für KWK-Neuanlagen, die zwischen dem 1. August 2014 und dem 31. Dezember 2018 errichtet wurden und unter Punkt 3 dieser Aufzählung fallen, gilt eine abgestufte Übergangsregelung bis 2019 bzw. 2020.
Der Kompromiss gilt rückwirkend zum 1. Januar 2018. Demnach fließen Teile der entrichteten 100%-igen EEG-Umlage wieder an die KWK-Anlagenbetreiber zurück.
Die Änderungen des KWK-Gesetzes betreffen unter anderem Aspekte der Förderung. So wurde diese für Neuanlagen auf 2025 verlängert, wohingegen die Bestandsanlagenförderung abgesenkt wurde. Darüber hinaus gibt es fortan einen Kulminierungsausschluss. Weiter Zuschüsse zusätzlich zur Förderung über das KWK-Gesetz sind nicht zulässig.