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Blockheizkraftwerk

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Das Heizkraftwerk Aubrugg in Zürich
Datei:KF1-350.jpg
Miniblockheizkraftwerk mit Holzfeuerung

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine kompakte Anlage zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Der Schwerpunkt liegt bei den herkömmlichen Blockheizkraftwerken auf der Stromerzeugung, der Begriff wird synonym zu Heizkraftwerk verwendet.

Ursprünglich beruhten BHKW-Anlagen auf Verbrennungsmotoren, deren Kühlkreislauf zur Aufheizung von Wasser für Heizzwecke verwendet wurde. Inzwischen werden auch andere Systeme wie Stirling-Motor, Brennstoffzelle oder Mikrogasturbinen in BHKW-Anlagen eingesetzt. Auch ist die Wärmeerzeugung nicht mehr nur auf Heizzwecke beschränkt. BHKW-Anlagen werden auch für die Prozesswärmeerzeugung (Dampf, Heißluft, Thermoöl) oder für die Kälteerzeugung genutzt. Wesentlich für BHKW-Anlagen ist ihr kompakter Aufbau, der besondere Vorteile beim dezentralen Einsatz bietet, und der hohe Gesamtnutzungsgrad durch die Kraft-Wärme-Kopplung.

Der ökologische Grundgedanke liegt in der Brennstoffeinsparung: Den erzeugten Strom muss man nicht mehr separat produzieren.

Der ökonomische Grundgedanke bei einem BHKW ist, elektrische Energie als Nebenprodukt der unumgänglich notwendigen Wärmeerzeugung für einen Heiz- oder Kühlprozess zu betrachten und sie somit sehr billig zu erzeugen. Die elektrische Energie kann man selbst verbrauchen oder ins Stromnetz einspeisen.

Besonders innovativ bei geringem Aufwand sind Linatoren (Lineargeneratoren), die sich nach Einschätzung des renommierten Wuppertal-Institutes nicht nur für den heimischen Markt, sondern evtl. auch für den Einsatz in Entwicklungsländern eignen. Als Brennstoff dient Erdgas, künftig sollen evtl. aber auch Holzpellets verwendet werden. Potentiell liegt eine Vielfalt an Brennstoff-Optionen vor. Der Lion-Powerblock, ein Beispiel für die neueste Generation von Blockheizkraftwerken, beheizt ein Eigenheim komplett und erzeugt gleichzeitig bis zu 80 Prozent des benötigten Stromes. Dieser effiziente Heizkessel mit integriertem Dampfmotor als Generator zur Stromerzeugung hat den ersten Platz beim "Wuppertal Energie- und Umweltpreis 2005" gewonnen und wird bereits in Serie produziert.

Technik

Blockheizkraftwerke können sowohl aus herkömmlichen Verbrennungsmotoren als auch aus Mini-Gasturbinen und anderen Motoren, etwa Stirlingmotoren, oder aus Brennstoffzellen bestehen.

Als Kraftstoffe kommen vorwiegend fossile oder regenerative Kohlenwasserstoffe wie Heizöl, Pflanzenöl, Biodiesel (für einen Dieselmotor) oder Erdgas bzw. Biogas (für einen Ottomotor, Zündstrahlmotor oder eine Gasturbine) zum Einsatz.

Vorteilhaft ist, dass eine bestehende Heizungsinstallation bei Umstellung auf ein BHKW unverändert weiterbenutzt werden kann.

Bei BHKW-Anlagen auf Basis von Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen fällt Abwärme im Kühlkreislauf und im Abgas an. Sie wird über Wärmetauscher in den Heizkreislauf der Gebäudezentralheizung überführt. Blockheizkraftwerke arbeiten durch diese Art der Kraft-Wärme-Kopplung mit Wirkungsgraden von bis zu ca. 95 %, abhängig von der jeweiligen Auslastung und dem Motorwirkungsgrad. Der reine elektrische Wirkungsgrad beträgt je nach Motorgröße und Fabrikat zwischen 30% und 43%.

Kleine BHKWs bis ca. 5 kW elektrischer Leistung eignen sich für den Betrieb in Mehrfamilienhäusern. Große BHKWs mit Schiffsdieselmotoren von ca. 10.000 kW können für die Strom- und Wärmeproduktion von Wohngebieten und Fabriken verwendet werden.

Funktionsschema einer BHKW-Anlage

Wirtschaftlichkeit

Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage ist ein möglichst gleichmäßiger Wärmebedarf. Bedarfsschwankungen können begrenzt durch Wärmespeicher ausgeglichen werden. Für die Abnahme der Wärme im Sommer kann eine Absorptionskältemaschine eingesetzt werden, die Kälte zur Klimatisierung erzeugt. Man spricht dann von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. Starke Schwankungen im Wärmebedarf führen zu häufiger An- und Abschaltung der BHKW-Anlage und zu einem schlechten Nutzungsgrad.

BHKWs werden in Deutschland durch das Gesetz zur Kraft-Wärme-Kopplung gefördert. Hierbei erhält der Betreiber einer BHKW-Anlage für den ins öffentliche Netz eingespeisten Strom eine garantierte Vergütung vom Stromversorger. Diese Vergütung unterliegt jedoch einigen Auflagen, die bei der Konzeption von BHKW-Anlagen zu berücksichtigen sind. Sie haben die Wirkung des Gesetzes beschränkt. Die in dem Gesetz festgeschriebene CO2-Reduzierung wird daher auf diesem Wege kaum erreicht.

Zukünftige Einsätze der BHKWs werden zunehmend die Virtuellen Kraftwerke sein. Bedingt durch den immer höher werdenden Anteil an Wind- und Solarenergie, die nicht zuverlässig Strom liefern, sind diese Anlagen ein guter, schnell erreichbarer Puffer. In den Haushalten liefern sie die notwendige Energie für warmes Wasser und Heizung und schließen zentral gesteuert die Lücken der anderen regenerativen Erzeuger.

Einsatzbeispiele gibt es nicht nur im Neubau oder in der Industrie, auch in der Altbausanierung oder in denkmalgeschützten Gebäuden ist ein BHKW möglich. Beispiel: Arbeitersiedlung Hessisch Lichtenau In Hessisch Lichtenau wurde 1995 in einer denkmalgeschützten Arbeitersiedlung ein Erdgas-BHKW gebaut, das 1998 mit dem Preis der deutschen Gaswirtschaft ausgezeichnet wurde.

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