Kraftwerk fürs Eigenheim

Das Potenzial für den Einbau von Mini-BHKW‘s im kleinsten Leistungsbereich in Deutschland ist groß. 80 Prozent aller Wohngebäude sind Ein- und Zweifamilienhäuser, wovon nur ein Zehntel effiziente Heizgeräte besitzt. Wenn in Zukunft nur noch Plusenergiehäuser gebaut werden sollten, werden Mini-BHKWs neben Photovoltaik-Anlagen zur Schlüsseltechnologie dieser Häuser. Und sollten bessere Langzeitstrombatterien entwickelt werden, werden KWK-Anlagen den Strom für das Elektroauto gleich miterzeugen.

Große Zukunft vorhergesagt

Aber auch die Abkehr von Atom- und Kohlestrom und die daraus folgende Dezentralisierung der Stromproduktion stärken die Bedeutung der Kraft-Wärme-Kopplung. Für Netzbetreiber ist eine Vielzahl dezentraler Mini-BHKWs leichter und schneller zu regeln als einige wenige Großerzeuger. ­Einige Stromkonzerne — wie RWE oder Vattenfall aber auch erste Stadtwerke — haben das Potenzial erkannt. Sie bieten ihren Kunden Mini-BHKW-Anlagen zur Miete im sogenannten Kleinst-Contracting-Geschäft an. Damit bauen sie Netze von Kleinkraftwerken auf. Viele kleine Anlagen ersetzen dann ein Großkraftwerk. Der Ökostromanbieter Lichtblick hat damit bereits begonnen und will mit seinem „Schwarmstromkonzept“ langfristig 100.000 Mini-BHKWs in ganz Deutschland einbauen und die Anlagen per Fernschaltung ins Netz nehmen, wenn gerade kein Wind in die Windräder bläst oder Wolken die Solaranlagen verschatten. Aktuell sind bereits 400 dieser „Zuhause-Kraftwerke“ installiert.

Verfügbare Modelle

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Mini-KWK-Geräte bis zu 20 kWel setzen Nutzer ein, die ihren erzeugten Strom und die Wärme meist gleichzeitig nutzen. Die Geräte laufen in Grundlast und erreichen wirtschaftliche Laufzeiten von mehr als 3.000 Vollbenutzungsstunden im Jahr. Mehrere Hersteller bieten solche Anlagen für den ­monovalenten Einsatz an, wenn das KWK-Gerät die einzige Heizquelle im Haus ist. Warmwasserspeicher puffern die Wärme in Zeiten mit geringerem Wärmebedarf. In den letzten zwei Jahren hat sich bei der Entwicklung von kleinen BHKWs für Ein- und Zweifamilienhäuser viel getan. Es sind jetzt ­Motoren für den Leistungsbereich von 1 bis 3 kWel verfügbar. Damit ist ein hoher Eigenverbrauchsanteil an Strom für Einfamilienhäuser möglich. Im unteren Leistungsbereich ­unterstützt zusätzlich ein wandhängendes Spitzenlast-­Heizgerät, wie beispielsweise eine Gasbrennwerttherme, das KWK-Modul an kalten Wintertagen.

Geräte mit Ottomotor

KWK-Geräte mit einem Verbrennungsmotor wie dem Ottomotor sind robust und besitzen einen guten elektrischen und Gesamtwirkungsgrad. Im Brennraum des Motors wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet. Die Wärmeausdehnung der verbrannten Gase bewegt einen Hubkolben. Er treibt über eine Kurbelwelle den Generator an. Als Brennstoffe kommen Erdgas und Öl zum Einsatz. Seit Juni 2011 bietet der deutsche Heizsystemanbieter Vaillant in Zusammenarbeit mit dem japanischen Honda-Konzern einen Mini-Motor an. Das BHKW-Modul ecoPOWER 1.0 produziert bei 1 kW Strom 2,5 kW Wärme. Damit gibt es erstmals ein echtes Einfamilienhaus-BHKW. Die Anschaffungskosten für Ottomotorsysteme mit Montage liegen in der 1-kWel-Klasse bei rund 24.000 Euro (brutto).

Geräte mit Stirlingmotor

Ebenfalls für Einfamilienhäuser eignen sich Geräte mit Stirlingmotor. Der schon 1815 erfundene Heißluftmotor erlebt derzeit eine regelrechte Renaissance, weil er für viele Brennstoffe, auch für alternative wie Pellets, einsetzbar ist. Zudem sind kleine elektrische Leistungen mit 1 kWel möglich. Im BHKW arbeitet der Stirling als externer Verbrennungsmotor. Auch bei ihm bewegen sich Kolben, aber die Wärme für das Ausdehnen des Arbeitsgases strömt von außen zu. Es sind bereits einige Strom erzeugende Heizungen mit Stirlingmotor in Deutschland erhältlich. Den Anfang machte 2010 das neuseeländische Unternehmen WhisperGen. Deutsche Anbieter wie Viessmann, Senertec und weitere Vertriebspartner bieten diese Anlagen in Lizenz an. Brötje will 2012 mit einem 1-kWel-Stirling-System auf den Markt kommen. Aktuell hat im Frühjahr dieses Jahres der österreichische Pelletkesselhersteller ÖkoFen zur Energiesparmesse in Wels den Prototypen eines pelletbasierten Gerätes vorgestellt. Stirlinggeräte kosten 20.000 bis 23.000 Euro.

Geräte mit Dampfmaschine

Eine Strom erzeugende Heizung nach dem Prinzip der Dampfkraftmaschine hat das Unternehmen Otag aus Olsberg im Sauerland entwickelt. Dampfexpansionsmaschinen nutzen den Dampfdruck, der beim Erhitzen von Wasser entsteht. Der Druck treibt einen Kolben an und der wiederum den Generator. Das BHKW Lion-Powerblock mit Leistungen bis zu 2 kWel ist bereits in der zweiten Generation erhältlich. Neben Erdgas kann es auch mit Flüssiggas, Heizöl, Bioheizöl und Pellets Strom erzeugen. Ende letzten Jahres wurde Otag insolvent. Wie es weitergeht, ist noch nicht geklärt. Die gleiche Technologie nutzt das Unternehmen Button Energy aus Österreich, das vor Jahren gemeinsam mit Otag das Gerät entwickelt hat. 2012 soll der Bison-Powerblock, ein pelletbetriebenes Mini-BHKW, an den Start gehen.

Geräte mit Brennstoffzelle

Ein ideales Kleinkraftwerk soll sich mit der Brennstoffzelle verwirklichen lassen. Es arbeitet leiser als die motorisch angetriebenen Geräte und produziert mehr Strom. In der Brennstoffzelle läuft auf Erdgasbasis ein elektrochemischer Prozess ab, wobei Strom und Wärme gleichzeitig entstehen. Das Prinzip ist mit dem Elektronenaustausch einer Batterie vergleichbar. Brennstoffzellen benötigen, anders als die anderen KWK-Technologien, keinen Generator. Verschiedene Unternehmen wie Baxi, Hexis oder Vaillant stellen Prototypen der Brennstoffzellen-Geräte seit etwa drei Jahren auf Messen vor. Um die Marktreife der Technik zu erreichen, finden derzeit Feldtests statt — unter anderem der vom Bund geförderte „Callux“-Test. Anfang dieses Jahres hat überraschenderweise der deutsche Ableger der australischen Ceramic Fuel Cells verkündet, bereits mit dem Verkauf des Brennstoffzellen-Geräts „BlueGen“ zu beginnen. Der Vertrieb erfolgt über den KWK-Anbieter Sanevo Home Energy, der auch WhisperGen-Geräte handelt. Um die 38.000 Euro müssen die ersten Kunden für das Brennstoffzellengerät investieren, bevor ein günstigerer Preis aufgrund größerer Stückzahlen möglich sein wird. Claudia Hilgers ist Fachjournalistin für Energiethemen in Altenbach (Sachsen)

Förderung von Mini-KWK-Anlagen

Zuschuss: Ab 1. April 2012 kann beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) wieder ein Zuschuss für kleine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, kurz Mini-KWK-Anlagen, bis 20 Kilowatt elektrische Leistung beantragt werden. Ziel

der Förderung dieser kleinen Anlagen ist es laut BAFA, im Rahmen der Novelle des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes mehr Bauherren und Modernisierer von Ein- und Zweifamilienhäusern für diese Technik zu begeistern. Der Antrag sowie Angaben zu den förderfähigen Anlagen sind auf der Internetseite der BAFA zu ­finden. www.bafa.de

Einspeisevergütung: Die Einspeisung von BHKW-Strom ins öffentliche Stromnetz ist im EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) für Strom aus Pflanzenöl, Biogas etc. und im KWKG (Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz) für Strom aus fossilen Brenn­stoffen geregelt. Danach gibt es für ab dem 1. September 2009 in Betrieb genommene Anlagen bis 50 kW elektrische Leistung für die Dauer von zehn Jahren ab Auf­nahme des Dauerbetriebs einen Zuschuss von 5,11 Cent pro Kilowattstunde. Bei ­Stirling-BHKWs ist die Einspeisevergütung höher. www.bhkws.de/kwk-gesetz.htm

Prinzip Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung ist das Auskoppeln von Nutzwärme beim Stromerzeugen aus Brennstoffen. Eine Wärme-Kraft-Maschine (zum Beispiel ein Motor) verbrennt einen Kraftstoff wie Erdgas, Öl oder feste Biomasse. Die erzeugte mechanische Energie wandelt dann ein angebauter Generator zu etwa 25 Prozent in elektrische Energie und zu etwa 65 Prozent in thermische Energie um. Ein Wärmetauscher übergibt die Wärme an die Heizung und Brauchwasserbereitung. Der erzeugte Strom kann im Haushalt verbraucht oder bei Überschuss ins öffentliche Netz eingespeist werden.