Blockheizkraftwerke – energieeffizient und umweltfreundlich
Energie / Strom: Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK). Dabei wird die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme genutzt, um Gebäude zu heizen oder Warmwasser bereitzustellen, was den Gesamtwirkungsgrad der Anlage erhöht.
Ein Blockheizkraftwerk ist eine effiziente und umweltfreundliche Lösung für die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme. Es eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen sowohl ein kontinuierlicher Wärmebedarf als auch ein gewisser Strombedarf besteht. Bei der Planung und Umsetzung eines BHKW-Projekts ist es sinnvoll, eine ausführliche Beratung in Anspruch zu nehmen, um die optimale Anlagengröße und Betriebsweise zu ermitteln.
Dieser Artikel informiert über die wichtigsten Faktoren, die bei den Überlegungen zur Errichtung eines Blockheizkraftwerkes zu berücksichtigen sind.
Funktionsweise eines Blockheizkraftwerks
Als Energiequelle wurden in einem BHKW typischerweise meist fossile Brennstoffen wie Erdgas, Flüssiggas, Heizöl oder Diesel verwendet. Es gibt aber heute vermehrt Anlagen, die mit erneuerbaren Energien wie Biomasse, Biogas, Pflanzenöl oder Holzpellets und Holzhackschnitzel arbeiten. Wasserstoff (grüner) ist eine zukünftige Alternative.
Die Stromerzeugung erfolgt dadurch, dass der Brennstoff in einem Motor oder einer Turbine verbrannt wird, um mechanische Energie zu erzeugen. Diese Energie wird dann in einem Generator in elektrischen Strom umgewandelt.
Zusatzeffekt der Wärmenutzung. Die bei der Verbrennung entstehende Abwärme wird nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben, sondern in einem Wärmetauscher aufgefangen. Diese Wärme kann dann für die Heizung von Gebäuden oder die Warmwasserbereitung verwendet werden.
Die optimale Anwendung ist die kombinierte Nutzung. Der erzeugte Strom kann entweder direkt vor Ort genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die erzeugte Wärme wird in einem lokalen Wärmenetz verteilt oder für die Beheizung des eigenen Gebäudes genutzt.
Vorteile eines Blockheizkraftwerks
Hoher Wirkungsgrad
Durch die Nutzung der Abwärme kann ein BHKW Wirkungsgrade von 80-90% erreichen, was deutlich höher ist als bei konventioneller Stromerzeugung, bei der viel Energie als Abwärme verloren geht.
Umweltfreundlichkeit
Durch die effiziente Nutzung der eingesetzten Energie wird der
CO₂-Ausstoß im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Energieerzeugung reduziert. Insbesondere bei der Nutzung erneuerbarer Brennstoffe kann ein BHKW sehr umweltfreundlich sein.
Unabhängigkeit
Ein BHKW ermöglicht eine gewisse energetische Unabhängigkeit, da es vor Ort sowohl Strom als auch Wärme erzeugt. Das kann besonders in Gebieten mit schlechter Anbindung an das öffentliche Stromnetz vorteilhaft sein.
Wirtschaftlichkeit
Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme können die Energiekosten gesenkt werden, insbesondere wenn der erzeugte Strom ins Netz eingespeist wird und dafür eine Vergütung erfolgt.
Einsatzgebiete eines Blockheizkraftwerks
Blockheizkraftwerke können überall dort sinnvoll eingesetzt werden, wo Strom und Wärme benötigt werden. Bei Wohngebäuden ist der Einsatz besonders für Mehrfamilienhäuser, Wohnanlagen oder Wohnquartiere geeignet.
Im Bereich von Gewerbe und Industrie eignet sich ein BHKW für Unternehmen, die sowohl Strom als auch Wärme benötigen, wie z.B. in der Lebensmittelverarbeitung oder in Hotels.
Auch öffentliche Gebäude wie Schulen, Krankenhäuser oder Schwimmbäder können von der hohen Effizienz eines BHKW profitieren.
In Neubaugebieten oder sanierten Stadtquartieren können BHKWs zur dezentralen Energieversorgung genutzt werden.
Arten von Blockheizkraftwerken
Ein Mini-BHKW ist bestens für Ein- und Zweifamilienhäuser oder kleinere Gewerbebetriebe geeignet.
Ein Mikro-BHKW ist noch kleiner als ein Mini-BHKW, sie eignen sich ebenfalls für einzelne Wohnhäuser oder kleine Gewerbebetriebe.
Das große (klassische) BHKW wird für größere Wohnanlagen, Industriekomplexe oder Quartierslösungen verwendet.
Mini-Blockheizkraftwerk
Ein Mini-Blockheizkraftwerk (Mini-BHKW) ist eine kleinere Variante des klassischen Blockheizkraftwerks (BHKW), das speziell für den Einsatz in kleineren Gebäuden wie Ein- oder Mehrfamilienhäusern, kleinen Gewerbebetrieben oder öffentlichen Einrichtungen entwickelt wurde. Es arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie größere BHKWs, indem es gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt (Kraft-Wärme-Kopplung), aber in einer kleineren Leistungsgröße, typischerweise mit einer elektrischen Leistung von etwa 1 bis 15 kW.
Mini-BHKWs sind in der Regel so konzipiert, dass sie automatisch starten und stoppen, je nach Wärmebedarf des Gebäudes. Einige Modelle verfügen über eine Speicherlösung, um die erzeugte Wärme oder den Strom zwischenzuspeichern.
Vorteile eines Mini-BHKWs
Hauptvorteil ist die hohe Effizienz, denn durch die gleichzeitige Nutzung der Abwärme erreicht ein Mini-BHKW einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90%. Da sowohl Strom als auch Wärme vor Ort produziert werden, können die Energiekosten signifikant gesenkt werden.
Beitrag zum Umweltschutz: Die effiziente Nutzung von Brennstoffen führt zu einer Reduktion der CO₂-Emissionen im Vergleich zu herkömmlicher Strom- und Wärmeerzeugung.
Das Mini-BHKW sichert eine gewisse Unabhängigkeit vor Strompreiserhöhungen. Durch die Eigenproduktion von Strom reduziert sich die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz.
Mini-BHKWs können durch verschiedene staatliche Förderprogramme unterstützt werden, wie zum Beispiel durch das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) oder die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG).
Nachteile eine Mini-BHKWs
Bei den eklatanten Vorteilen müssen allerdings auch die Nachteile berücksichtigt werden. Da sind zum einen die Investitionskosten, denn die Anschaffung eines Mini-BHKW ist in der Regel teurer als eine herkömmliche Heizung. Diese Kosten können jedoch durch die Einsparungen bei den Energiekosten und mögliche Förderungen ausgeglichen werden.
Die Wirtschaftlichkeit eines Mini-BHKW hängt stark vom tatsächlichen Wärmebedarf ab. Bei sehr geringem Wärmebedarf kann sich die Investition möglicherweise nicht lohnen.
Wartungskosten: Ein Mini-BHKW erfordert regelmäßige Wartung und Pflege, was zusätzliche Kosten verursachen kann.
Fazit Mini-BHKW
Ein Mini-Blockheizkraftwerk ist eine effiziente und umweltfreundliche Lösung zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme in kleineren Gebäuden und Betrieben. Es kann sowohl zur Reduzierung der Energiekosten als auch zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks beitragen. Vor der Anschaffung sollte jedoch eine sorgfältige Planung und Beratung erfolgen, um sicherzustellen, dass die Anlage den spezifischen Anforderungen und dem Energiebedarf gerecht wird.
Mikro BHKW
Ein Mikro-Blockheizkraftwerk (Mikro-BHKW) ist eine noch kleinere Variante des Blockheizkraftwerks (BHKW), die speziell für sehr kleine Gebäude, einzelne Einfamilienhäuser oder kleinere Gewerbeeinheiten konzipiert ist. Wie größere BHKWs arbeitet auch das Mikro-BHKW nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), bei dem gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt werden.
Mikro-BHKWs haben eine elektrische Leistung von typischerweise unter 2,5 kW und sind darauf ausgelegt, den Energiebedarf von kleinen Einheiten effizient zu decken.
Mikro-BHKWs sind oft modulierend, das heißt, sie passen ihre Leistung an den aktuellen Energiebedarf an. Sie starten und stoppen automatisch, je nachdem, wie viel Wärme benötigt wird.
Vorteile eines Mikro-BHKW
Auch beim Mikro-BHKW ist die hohe Energieeffizienz der Hauptvorteil. Durch die kombinierte Nutzung von Strom und Wärme kann ein Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90% erreicht werden.
Daneben sind die Einsparungen bei den Energiekosten signifikant.
Die Reduzierung des CO₂-Ausstoßes durch effiziente Brennstoffnutzung und Nutzung von Erdgas oder Biogas trägt zum Umwelt- und Klimaschutz bei.
Auch Mikro-BHKWs profitieren von verschiedenen staatlichen Förderprogrammen.
Nachteile für Mikro-BHKWs
Die Investition in ein Mikro-BHKW ist relativ hoch im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen, kann aber durch Energieeinsparungen und Förderungen ausgeglichen werden.
Die Rentabilität hängt stark vom individuellen Energiebedarf ab. Bei sehr geringem Bedarf könnte sich ein Mikro-BHKW nicht lohnen.
Mikro-BHKWs erfordern regelmäßige Wartung und haben eine gewisse Komplexität in der Installation und im Betrieb.
Fazit Mikro-BHKW
Ein Mikro-Blockheizkraftwerk ist eine sehr effiziente Lösung für die dezentrale Energieversorgung von kleinen Gebäuden oder Betrieben, die gleichzeitig Strom und Wärme benötigen. Es kann erheblich zur Reduzierung der Energiekosten und des ökologischen Fußabdrucks beitragen. Allerdings sollte vor der Entscheidung für ein Mikro-BHKW eine sorgfältige Analyse des Energiebedarfs und der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen erfolgen. Eine professionelle Beratung kann helfen, das passende System auszuwählen und die verfügbaren Fördermöglichkeiten optimal zu nutzen.
Förderung und Finanzierung von Blockheizkraftwerken
In Deutschland gibt es verschiedene Förderprogramme, die den Einbau und Betrieb von BHKWs unterstützen. Dazu gehören Zuschüsse, zinsgünstige Darlehen und Einspeisevergütungen für den erzeugten Strom. Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) und das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) sind hier zentrale Instrumente.
KfW-Förderung
Zinsgünstige Kredite und Zuschüsse für energieeffiziente Maßnahmen, einschließlich der Installation von Mini-BHKWs.
KWKG-Förderung
Einspeisevergütungen und Zuschläge für den erzeugten Strom nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz.
BAFA-Förderung
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bietet Zuschüsse für die Installation von von Mini- und Mikro-BHKWs, insbesondere wenn diese einen bestimmten Effizienzstandard erfüllen.
Energiequellen für BHKW
Blockheizkraftwerke (BHKWs) können mit einer Vielzahl von Energiequellen betrieben werden, die von fossilen Brennstoffen bis zu erneuerbaren Energien reichen. Die Wahl der Energiequelle beeinflusst die Effizienz, Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit des BHKWs.
Die Wahl der Energiequelle für ein BHKW hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich Verfügbarkeit, Kosten, Umweltaspekten und den spezifischen Anforderungen des Projekts. Erneuerbare Energiequellen wie Biogas, Biomasse und Wasserstoff bieten langfristig die besten Aussichten auf Nachhaltigkeit und
CO₂-Reduktion, während fossile Brennstoffe wie Erdgas derzeit noch weit verbreitet sind, aber zunehmend durch umweltfreundlichere Alternativen ersetzt werden.
Hier eine Übersicht der gängigsten Energiequellen für BHKWs
1. Erdgas
• Beschreibung: Erdgas ist die am häufigsten genutzte Energiequelle für BHKWs. Es handelt sich um einen fossilen Brennstoff, der relativ sauber verbrennt, mit geringeren CO₂-Emissionen im Vergleich zu Kohle oder Öl.
• Vorteile: Hohe Energieeffizienz, stabile Versorgung, relativ niedrige Emissionen.
• Nachteile: Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, CO₂-Emissionen (wenn auch geringer als bei anderen fossilen Brennstoffen).
2. Biogas
• Beschreibung: Biogas entsteht durch die Vergärung organischer Materialien wie Pflanzenreste, Gülle oder Lebensmittelabfälle. Es ist eine erneuerbare Energiequelle.
• Vorteile: CO₂-neutral, da das bei der Verbrennung freigesetzte CO₂ zuvor von den Pflanzen aufgenommen wurde. Nutzung von Abfallstoffen.
• Nachteile: Abhängigkeit von einer konstanten Biogasproduktion, kann teurer sein als Erdgas.
3. Flüssiggas (LPG)
• Beschreibung: Flüssiggas, auch LPG (Liquefied Petroleum Gas) genannt, ist eine Mischung aus Propan und Butan. Es wird vor allem in Gegenden ohne Erdgasanschluss verwendet.
• Vorteile: Transportfähig, flexibel einsetzbar, sauberere Verbrennung als Öl.
• Nachteile: Fossiler Brennstoff mit CO₂-Emissionen, abhängig von fossilen Ressourcen.
4. Heizöl
• Beschreibung: Heizöl ist ein fossiler Brennstoff, der in BHKWs vor allem in älteren Anlagen oder in Regionen ohne Erdgasnetz genutzt wird.
• Vorteile: Hoher Energiegehalt, bestehende Infrastruktur.
• Nachteile: Hohe CO₂-Emissionen, weniger umweltfreundlich, sinkende Akzeptanz aufgrund der Klimadebatte.
5. Holzpellets
• Beschreibung: Holzpellets sind gepresste Holzspäne, die als Brennstoff in speziellen BHKWs verwendet werden können. Sie gelten als erneuerbare Energiequelle.
• Vorteile: CO₂-neutral, da das freigesetzte CO₂ beim Wachstum der Bäume gebunden wurde, nachhaltige Ressource.
• Nachteile: Abhängigkeit von nachhaltiger Forstwirtschaft, Lagerungsbedarf, höhere Feinstaubemissionen.
6. Biomasse
• Beschreibung: Biomasse umfasst eine breite Palette von organischen Materialien wie Holz, Stroh oder Reststoffe aus der Landwirtschaft, die zur Energiegewinnung genutzt werden können.
• Vorteile: Erneuerbare Energiequelle, CO₂-neutral, Abfallverwertung.
• Nachteile: Variierende Verfügbarkeit und Qualität der Biomasse, Bedarf an Lagerung und Transport.
7. Wasserstoff
• Beschreibung: Wasserstoff ist ein aufstrebender Brennstoff für BHKWs, insbesondere im Kontext von Dekarbonisierungsstrategien. Er kann durch Elektrolyse mit erneuerbarer Energie hergestellt werden (grüner Wasserstoff).
• Vorteile: Sehr sauber, da bei der Verbrennung nur Wasser entsteht, erneuerbar, wenn durch grünen Strom produziert.
• Nachteile: Hohe Kosten für Herstellung und Speicherung, noch in der Entwicklungsphase, Infrastruktur ist begrenzt.
8. Methanol
• Beschreibung: Methanol kann als alternativer Brennstoff in BHKWs verwendet werden. Es kann aus Erdgas, Kohle oder Biomasse gewonnen werden.
• Vorteile: Hohe Energiedichte, kann aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden.
• Nachteile: Toxisch, komplizierte Handhabung, CO₂-Emissionen bei fossilem Ursprung.
9. Klärgas
• Beschreibung: Klärgas entsteht in Kläranlagen bei der Faulung von Schlamm. Es ist ein Nebenprodukt der Abwasserreinigung und kann zur Energiegewinnung genutzt werden.
• Vorteile: Nutzung eines Abfallprodukts, CO₂-neutral, Beitrag zur Energieautarkie von Kläranlagen.
• Nachteile: Begrenzte Verfügbarkeit, abhängig von der Größe und Kapazität der Kläranlage.
10. Synthetische Brennstoffe (E-Fuels)
• Beschreibung: Synthetische Brennstoffe, auch E-Fuels genannt, werden aus Wasserstoff und CO₂ synthetisiert. Sie können als saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen in BHKWs verwendet werden.
• Vorteile: CO₂-neutral, wenn mit erneuerbarem Strom hergestellt, kompatibel mit bestehenden Infrastrukturen.
• Nachteile: Hohe Herstellungskosten, ineffiziente Umwandlung im Vergleich zu direkter Nutzung von Strom.
Gesetzliche Regelungen für ein BHKW
Blockheizkraftwerke (BHKW) unterliegen in Deutschland verschiedenen gesetzlichen Regelungen und Vorgaben, die ihre Planung, Errichtung und den Betrieb betreffen. Diese Regelungen betreffen Aspekte wie Emissionsschutz, Förderung, Netzanschluss und Energieeinspeisung. Die wesentlichen gesetzlichen Rahmenbedingungen für Blockheizkraftwerke sind:
Energieeinsparverordnung (EnEV) / Gebäudeenergiegesetz (GEG)
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG)
Bundes-Immissionsschutzgesetz (BimSchG)
Messstellenbetriebsgesetz (MsbG)
Netzanschlussverordnung (NAV)
Energiesteuergesetz (EnergieStG)
Technische Anschlussbedingungen (TAB)
Energieeinsparverordnung (EnEV) / Gebäudeenergiegesetz (GEG)
BHKWs können als Bestandteil der Energieversorgung von Gebäuden in die Anforderungen der EnEV bzw. des GEG einfließen. Diese Gesetze schreiben bestimmte energetische Standards für Gebäude vor, die durch den Einsatz von BHKWs erfüllt werden können.
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
BHKWs, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden, können von den Förderungen des EEG profitieren. Dazu zählen vor allem BHKWs, die mit Biogas oder Biomasse betrieben werden.
Die Einspeisung des erzeugten Stroms in das öffentliche Netz wird nach dem EEG vergütet.
Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG)
Das KWKG regelt die Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland. BHKWs, die sowohl Strom als auch Wärme erzeugen, können eine KWK-Förderung erhalten. Diese Förderung wird in Form eines KWK-Zuschlags auf den erzeugten Strom gewährt.
Das KWKG enthält zudem Regelungen zur Einspeisung des Stroms und zur Bereitstellung von Wärme.
Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
BHKWs unterliegen dem BImSchG, das den Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen regelt. Insbesondere größere Anlagen müssen Genehmigungsverfahren durchlaufen, bei denen Emissionsgrenzwerte für Schadstoffe wie NOx, CO und Feinstaub festgelegt werden.
Je nach Größe und Art der Anlage können unterschiedliche Genehmigungsverfahren erforderlich sein.
Messstellenbetriebsgesetz (MsbG)
Das MsbG regelt den Betrieb von Messstellen für den Strom- und Gasverbrauch sowie die Einspeisung in das Netz. Für BHKWs ist die genaue Messung des erzeugten und eingespeisten Stroms entscheidend, da diese Daten Grundlage für die Abrechnung der Einspeisevergütung sind.
Netzanschlussverordnung (NAV)
Die NAV regelt die Bedingungen für den Anschluss von BHKWs an das Stromnetz. Es werden technische Anforderungen an den Netzanschluss und die Netzverträglichkeit gestellt.
Energiesteuergesetz (EnergieStG)
Für den Brennstoff, der in einem BHKW verwendet wird, können unter bestimmten Voraussetzungen Steuervergünstigungen nach dem EnergieStG in Anspruch genommen werden. Insbesondere bei der Nutzung von Erdgas und anderen fossilen Brennstoffen gibt es spezielle Regelungen.
Technische Anschlussbedingungen (TAB)
Die TAB der jeweiligen Netzbetreiber geben detaillierte technische Vorgaben für den Anschluss und den Betrieb von BHKWs. Sie umfassen Anforderungen an die Netzsicherheit, den Netzanschluss und die Einspeisung.
Quelle: Tipps24-Netzwerk - HR
Foto: Pixabay / CCO Public Domain
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