Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme und erreicht somit einen besonders hohen Wirkungsgrad. Erfahren Sie bei Buderus mehr zu Aufbau und Funktion von Blockheizkraftwerken, den Kosten für Anschaffung und Betrieb sowie darüber, wann sich ihr Einsatz besonders lohnt!
So funktioniert ein BHKW
Blockheizkraftwerke (kurz: BHKWs) sind Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen), die gleichzeitig Strom und Wärme produzieren und dadurch einen besonders hohen Wirkungsgrad erzielen. Damit unterscheiden sie sich grundlegend von herkömmlichen Kraftwerken, welche die bei der Stromerzeugung freigesetzte Wärme ungenutzt an die Umwelt abgeben, aber auch von gewöhnlichen Heizungen, die lediglich Wärme und keinen Strom produzieren.
Im Aufbau ähnelt ein Blockheizkraftwerk einem Automotor, an den ein Heizsystem angeschlossen wurde: Das Herzstück der Anlage ist in der Regel ein Verbrennungsmotor, in welchem ein flüssiger oder gasförmiger Energieträger verbrannt wird, zum Beispiel Heizöl oder Erdgas. Wie bei einem Automotor wird die dabei freigesetzte Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt. Während jedoch ein Auto die bereitgestellte Bewegungsenergie zur Fortbewegung nutzt, treibt das BHKW damit einen Generator an, der wie in einem Kraftwerk Strom erzeugt. Sollen stattdessen feste Brennstoffe, wie etwa Holzpellets, verbrannt werden, kommt ein Stirling-Motor zum Einsatz: Der Stirling-Motor ist eine Art „Wärmekraftmaschine“. Der Motor besitzt einen Zylinder, in dem sich Gas oder „Arbeitsgas“ (Luft, Wasserstoff oder ähnlich) befindet. Der Zylinder wird über eine externe Wärmequelle erwärmt, wodurch ein Kolben im Zylinder verdrängt wird. Es wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt, die somit einen Kolben in einem zweiten Zylinder bewegt. Hier wird dann mit der mechanischen Energie Strom erzeugt. Sobald sich der erste Kolben von der Wärmequelle entfernt, kühlt das Gas ab und der Vorgang beginnt erneut.
In jedem Fall wird nach der Stromerzeugung die übrige Wärme mittels Wärmetauscher auf ein Heizsystem übertragen. So wird die im jeweiligen Brennstoff gespeicherte Energie optimal verwertet, was Blockheizkraftwerke zu einer besonders effizienten Art der Strom- und Wärmeerzeugung macht.
Welche Arten von Blockheizkraftwerken gibt es?
BHKW ist nicht gleich BHKW – vielmehr gibt es einige verschiedene Typen, die sich entweder nach dem eingesetzten Energieträger oder aber nach ihrer Leistung unterscheiden lassen.
Folgende Energieträger können Blockheizkraftwerke nutzen:
- Erdgas oder Biogas: Die am weitesten verbreitete Variante der Blockheizkraftwerke wird mit Gas betrieben, wobei es sich entweder um den fossilen Energieträger Erdgas oder aber um Biogas handeln kann. Letzteres stammt aus Biogasanlagen, wo es aus Biomasse (z. B. Abfall, Gülle (tierische Exkremente), Silage aus Energiepflanzen (Mais, Zuckerrüben usw.)) gewonnen wird. Blockheizkraftwerke gehören zu den effizientesten und klimafreundlichsten Methoden der Erdgasnutzung, da der Rohstoff durch den hohen Wirkungsgrad der BHKWs besonders gut genutzt wird. Um ein BHKW mit Gas betreiben zu können, ist ein Anschluss an das örtliche Gasnetz erforderlich.
- Flüssiggas: Als Flüssiggas wird durch Druck und niedrige Temperaturen verflüssigtes Gas bezeichnet. Im Gegensatz zu Erd- oder Biogas im gasförmigen Zustand lässt sich Flüssiggas in Tanks lagern, ähnlich wie Heizöl. Nur für die Verbrennung geht es in die Gasform über. Flüssiggas-BHKWs erfordern dementsprechend keinen Anschluss an das Gasnetz.
- Wasserstoff: Blockheizkraftwerke können als Brennstoff auch Wasserstoff verwenden. Das macht sie nicht nur effizient, sondern auch klimaneutral.
- Holz: Als nachwachsender Rohstoff ist Holz klimaneutral, da seine Verbrennung nur so viel CO2 freisetzt, wie es während seines Wachstums der Atmosphäre entzogen hat. Mit Holz betriebene Blockheizkraftwerke sind daher besonders nachhaltig. Möglich ist die Verbrennung von Holzpellets, Hackschnitzeln, Holzscheiten etc., wobei Holzpellets aufgrund ihrer einheitlichen Form besonders leicht lagerbar sind und sehr gleichmäßig Energie liefern.
Repowering: Expertise von Buderus
- effiziente Eigenversorgung mit Strom und Wärme
- Modernisierung nach GEG-Vorgaben
- förderfähig It. KWK-Gesetz je nach Leistungsgröße des BHKW-Moduls
Unsere Leistungen für Sie:
- Vor-Ort-Termin zur Feststellung der derzeitigen Aufstell- und Einbringsituation
- Kostenanalyse Ihrer bestehenden BHKW-Anlage
- Planungs- und Installationsunterstützung
- Inbetriebnahmeservice
- Wartungsarbeiten
Was ist der Wirkungsgrad und wie wird er bestimmt?
Der Wirkungsgrad einer technischen Anlage beschreibt, wie viel der eingesetzten Energie sie auf die gewünschte Weise nutzen kann. Im Falle eines Blockheizkraftwerks ist dies also der Anteil der zugeführten Energie, der in elektrischen Strom und nutzbare Wärme umgewandelt wird. Bestimmt wird der Wirkungsgrad von Blockheizkraftwerken mit folgender Formel:
Wirkungsgrad = ((kWelektr. + kWWärme) / kWzugeführt) x 100
BHKWs haben einen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen Wärmekraftwerk, das etwa 40 Prozent der eingesetzten Energie in Strom umwandelt und den Rest als Abwärme ungenutzt lässt, verwerten sie den eingesetzten Energieträger also wesentlich effizienter und haben somit einen deutlich geringeren CO2-Ausstoß je abgegebener kWh Energie.
Die genaue Höhe des Wirkungsgrads und der jeweilige Anteil von elektrischer und Wärmeenergie sind allerdings auch von der Art des BHKW und insbesondere vom eingesetzten Motor abhängig:
| Art des BHKW | Brennstoff | Wirkungsgrad (elektrisch) | Wirkungsgrad (Wärme) | Gesamt-Wirkungsgrad |
|---|---|---|---|---|
| BHKW mit Verbrennungsmotor | Gas, Flüssiggas, Öl | bis 30 % | 55 bis 70 % | 80 bis 96 % |
| BHKW mit Stirling-Motor | Holz | 15 bis 20 % | ca. 70 % | 90 % |
Vor- und Nachteile von Blockheizkraftwerken
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
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Blockheizkraftwerke – alle Produkte im Überblick
Mit BHKWs und Heiztechnik von Buderus setzen Sie auf technische Expertise und breite Systemkompetenz. Sie erhalten alle Komponenten Ihrer Heizanlage aus einer Hand. Weitere Vorteile für Sie: Robuste und langlebige Qualität, überlegene Regelungstechnik und ein starker, persönlicher Service.
Buderus bietet BHKWs in den Leistungsgrößen 6-530kW an. Umso höher die Laufzeiten der BHKWs desto höher sind auch die wirtschaftlichen Vorteile. Aber auch Kombinationsmöglichkeiten der BHKWs mit einer Wärmepumpe sind möglich, um die Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes zu erfüllen.
Die Kosten: Installation und Betrieb
Die Kosten für ein Blockheizkraftwerk unterscheiden sich je nach Größe und Typ, damit teils deutlich höher als für andere Heizungstypen liegen. Größere Anlagen weisen höhere Kosten auf, sind aber je erzeugter Kilowattstunde Strom etwas günstiger als solche mit geringerer Leistung.
Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks ist vor allem seine korrekte Auslegung, die zum Wärmebedarf des Gebäudes passt. Immer dort wo hohe Wärme und Strombedarfe vorliegen sind BHKWs besonders lohnenswert. Zudem können BHKWs die Wärmegestehungskosten positiv beeinflussen. Auch die Einbindung einer Wärmepumpe unter den Anforderungen des GEG ist möglich und kann wirtschaftliche Vorteile bringen. Ein Pufferspeicher, in den das BHKW überschüssige Wärme einspeist, ermöglicht dabei einen gleichmäßigeren Betrieb, sodass die Anlage seltener an- und abgeschaltet werden muss. Zusätzlich benötigt wird außerdem ein Spitzenlastkessel, der dann zum Einsatz kommt, wenn der Wärmebedarf die Leistungsfähigkeit des Blockheizkraftwerks überschreitet. Geeignet ist hierfür zum Beispiel ein Gas-Brennwertkessel.
Förderung von Blockheizkraftwerken und Vergütung für erzeugten Strom
Das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzt (KWK-Gesetz) unterstützt diese Technologie durch finanzielle Anreize, die es Betreibern ermöglichen, für den erzeugten Strom eine Vergütung zu erhalten. Diese Vergütung soll die Wirtschaftlichkeit von BHKW erhöhen und Anreize schaffen, in diese Technologie zu investieren. Durch die Kombination von Strom- und Wärmeerzeugung wird nicht nur der Primärenergieverbrauch gesenkt, sondern auch die CO2-Emissionen reudziert. Das KWK-Gesetz fördert insbesondere kleinere und mittlere Anlagen, um die dezentrale Energieversorgung zu stärken. Zudem wird die Einspeisung von KWK-Strim ins öffentliche Netz durch feste Vergütungssätze attraktiv gemacht. Insgesamt trägt die Förderung von BHKW und die damit verbundene Vergütung zur Erreichung der Klimaziele und zur Steigerung der Energieeffizienz bei.
Diesen können BHKW-Eigentümer entweder selbst nutzen oder aber ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Die dafür gezahlte Vergütung setzt sich zusammen aus:
- dem „üblichen Preis“ (KWK-Index), d. h. dem durchschnittlichen Strombörsen-Preis für Grundlast-Strom im vorangegangenen Quartal
- dem KWK-Zuschlag
- der KWK-Zuschlag ist eine Vergütung für den selbst verbrauchten und eingespeisten Strom aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK). Die Höhe des Zuschlags hängt von der elektrischen Leistung der Anlage ab.
Häufig gestellte Fragen zu BHKWs
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Ja, Blockheizkraftwerke sind sehr gut für Unternehmen geeignet, da diese meist einen höheren und oft ganzjährig gleichbleibenden Wärmebedarf aufweisen. So können Blockheizkraftwerke nicht nur Wohngebäude, sondern auch Gewerbe- und Industrieimmobilien effizient mit Wärme und Strom versorgen. Ein dauerhafter Betrieb des BHKW ist somit möglich, welcher dessen Effizienz noch verbessert.
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Ein Blockheizkraftwerk sollte im Jahr mindestens 5.500 Stunden in Betrieb sein, um effizient zu arbeiten. Diese jährliche Laufzeit erreichen Sie durch einen entsprechend hohen Wärmebedarf und eine daran angepasste Auslegung der Anlage.
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Im Allgemeinen ist es günstiger, den erzeugten Strom selbst zu verbrauchen und nur überschüssige Strommengen ins öffentliche Netz einzuspeisen. Denn die Vergütung für eingespeisten Strom ist zwar attraktiv, deckt jedoch nicht die Kosten für den Einkauf von Strom aus dem Stromnetz.