Klein-Blockheizkraftwerke. Wenn die Heizung Strom erzeugt

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1 Klein-Blockheizkraftwerke. Wenn die Heizung Strom erzeugt

2 Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gekoppelte Erzeugung von Strom (=Kraft) und nutzbarer Wärme. Bei kleinen Anlagengrößen, die für die Versorgung von einzelnen Gebäuden konzipiert sind, so genannten Blockheizkraftwerken (BHKW), ist der wichtigste und häufigste Anlagentyp der Gas-Ottomotor, der in der Regel mit Erdgas betrieben wird. Andere Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung verwenden Dieselmotoren, geschlossene Dampfkraftprozesse, Gasturbinen oder Stirlingmotoren. Auch der Einsatz von Brennstoffzellen im Gebäudebereich zählt zur KWK- Technik. Klein-Blockheizkraftwerke. Wenn die Heizung Strom erzeugt Der Gas-Ottomotor arbeitet wie ein Benzin-Automotor, ist aber auf eine lange Laufzeit hin optimiert. Anstelle des Getriebes im Auto wird ein Generator eingesetzt, der die gesamte Antriebsenergie in Strom umwandelt. Die anfallende Abwärme von Kühlwasser und Abgas wird zur Beheizung von Gebäuden und zur Trinkwassererwärmung genutzt. Als Brennstoff wird meist Erdgas eingesetzt, aber auch Heizöl, Biodiesel, Pflanzenöl, Bio-, Klär- oder Grubengas sind möglich. Der große Vorteil der KWK-Technik liegt in der effizienten Ausnutzung des Brennstoffes. Dadurch sinkt der Verbrauch von fossilen Energieträgern wie z.b. Erdgas oder Kohle, denn der Wirkungsgrad eines BHKW liegt bei 80 bis 90 Prozent. Damit ist er wesentlich höher als die getrennte Erzeugung von Wärme und Strom, die im Mittel etwa 30 Prozent niedriger liegt. Gleichzeitig werden auch erheblich weniger Umweltschadstoffe freigesetzt. Vor allem zur Reduzierung der Kohlendioxid- Emissionen lassen sich Blockheizkraftwerke daher hervorragend einsetzen.

3 Was sind Klein-BHKW? Der Begriff Klein-BHKW bezieht sich auf Anlagen mit einer elektrischen Leistung von unter 15 kw und beinhaltet zugleich, dass das gesamte Modul werksseitig fertig montiert geliefert wird und vor Ort nur noch der Anschluss an Brennstoff, Heizungssystem, Stromverteilung, Regelung und Abgasanlage erfolgt. Es handelt sich um eine ausgereifte Technik, wobei die Zahl der betriebenen Anlagen in der Deutschland bei über liegt. Klein-BHKW werden im Normalfall zusätzlich zu einer konventionellen Heizkesselanlage betrieben. Im Frühjahr und Herbst sowie an mäßig kalten Wintertagen reicht die Leistung des BHKW meist aus, um das Haus ausreichend zu beheizen. Neben dieser Grundlast ist jedoch auch die Spitzenlast der kälteren Tage abzudecken, damit auch bei 10 C Außentemperatur das Haus warm wird. Für diese Spitzenlast wird der konventionelle Kessel eingesetzt. Klein-BHKW sind nicht auf den Einsatz im Neubau beschränkt, sondern insbesondere für eine Nachrüstung bestehender Gebäude geeignet, so dass gute Einsatzmöglichkeiten im innerstädtischen Altbaubestand, in der Zeilenbebauung der 50er und 60er Jahre und auch in Hochhäusern der 70er Jahre besteht. Um zu verdeutlichen, welche Größenordnung bezüglich der Leistung und der Kosten bei Klein-BHKW zu erwarten sind, werden im Folgenden beispielhaft zwei Anlagentypen beschrieben. Es handelt sich um eine kleinere Anlage mit 3 kw elektrischer Leistung und eine größere mit 14 kw elektrischer Leistung. Die kleinere Anlage hat in der Erdgasausführung eine modulierende Leistung von 0,2 3 kw elektrisch und 2 16 kw thermisch. Das entspricht etwa dem maximalen Heizleistungsbedarf von drei neuen Einfamilienhäusern. Die kleinsten auf dem Markt erhältlichen BHKW kosten etwa bis Euro je kw elektrisch. Da sie an einen vorhandenen Kamin angeschlossen werden können, sind die Montage- und Anbindungskosten relativ gering. Fertig installiert und betriebsbereit ist mit Kosten in der Größenordnung von bis Euro je kw elektrisch zu rechnen. Der größere Anlagentyp hat 14 kw elektrische und 32 kw thermische Leistung. Diese Anlagengröße kostet ca bis Euro je kw elektrisch. Da ein eigener Kaminzug benötigt wird, ist der Bauund Installationsaufwand höher, so dass insgesamt von einer Investition in der Größenordnung von bis Euro je kw elektrischer Leistung auszugehen ist. Der Einsatzbereich des 14 kw-typs ist eher bei großen Mehrfamilienhäusern oder Betrieben zu sehen, während der 3 kw-typ bei günstigen Einsatzbedingungen ab einem Wärmebedarf von etwa kwh pro Jahr wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Werden Klein-BHKW vom Staat gefördert? Eine ganze Reihe von Förderprogrammen und gesetzlichen Regelungen machen den Einsatz von Blockheizkraftwerken wirtschaftlich interessant: Die bundeseigene Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) fördert den Einbau von Blockheizkraftwerken mit zinsgünstigen Darlehen. Das Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) regelt die Höhe der Einspeisevergütung, die der örtliche Stromnetzbetreiber für den eingespeisten Strom bezahlen muss. Zusätzlich erhält der BHKW-Betreiber für den verkauften Strom eine Vergütung, die sich nach dem durchschnittlichen Baseload-Strom der Strombörse EEX ( in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal richtet, plus den vermiedenen Netznutzungsentgelten. KWK-Anlagen mit einem Jahresnutzungsgrad von über 70% sind von der Mineralölsteuer befreit. Stromeigenerzeugung aus Anlagen bis 2 MW elektrischer Leistung ist von der Stromsteuer befreit. Bei der Energieagentur NRW erhalten Sie weitere Informationen über aktuelle Förderprogramme. 2

4 Wirtschaftlichkeit beim Einsatz in Wohngebäuden Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb ist die Erzielung hoher Laufzeiten, damit sich die hohen Investitionskosten auf eine möglichst große Menge an produziertem Strom und Wärme verteilen. Bei heutigen Kosten und Energiepreisen muss ein BHKW mindestens der Stunden des Jahres in Betrieb sein um wirtschaftlich zu arbeiten. Modulierende BHKW erreichen diese Laufzeiten auch bei kleineren Gebäuden, da sie die Wärmelieferung dem Bedarf besser anpassen können. Bei nicht-modulierenden Systemen werden diese Laufzeiten erst ab einem Heizenergieverbrauch von etwa kwh und mehr erreicht. Im durchschnittlichen Altbaubereich entspricht das einem Wohngebäude mit etwa 6 oder mehr Wohnungen, bei Neubauten etwa 20 und mehr Wohneinheiten. Zu erreichen sind diese Voraussetzungen, indem als Einsatzgebiet ein Gebäude mit ausreichend hohem Jahresheizenergiebedarf und ganzjährigem Warmwasserbedarf gewählt wird. In jedem Fall ist das Vorhandensein einer zentralen Warmwasserversorgung von großem Vorteil, da in diesem Fall auch im Sommer das BHKW einige Stunden am Tag laufen kann. Wenn das Klein-BHKW in Abhängigkeit von Raumwärme- und Warmwasserbedarf betrieben wird, ist die momentane Stromerzeugung meist höher, als der Verbrauch im Haus. Der überschüssige Strom wird dann in das öffentliche Netz eingespeist. Dafür wird ein Preis nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) vergütet, der meist in der Größenordnung von 8 9 Cent je elektrischer kwh liegt. Er setzt sich zusammen aus dem durchschnittlichen Baseloadstrom der Strombörse Leipzig, den vermiedenen Netznutzungsentgelten und den Vergütungssätzen nach KWKG. Wenn der Strom dagegen selbst verbraucht wird, ist die Einsparung so hoch wie die Gebühr für den Stromversorger. Dies sind ca. 17 Cent je kwh. Daher gilt: Je mehr Strom vom Nutzer selbst verbraucht werden kann, um so besser ist die Wirtschaftlichkeit. Der wirtschaftliche Vorteil, der mit einem Klein-BHKW bestenfalls zu erzielen ist, reicht nicht aus, um die Verbindung mehrer Häuser mit einer Nahwärmeleitung in der Straße zu finanzieren. Für Nahwärmeversorgungen sind größere Module einzusetzen, die spezifisch kostengünstiger sind und zudem bessere elektrische Wirkungsgrade aufweisen. Die Instandhaltung der Anlage, die z.b. Ölwechsel oder Generalüberholung des Motors umfasst, wird meist über einen Voll- oder Teilwartungsvertrag sicher gestellt. Bei einer jährlichen Laufleistung von Stunden und unter Berücksichtigung der üblichen Stillstandszeiten z.b. für Wartung einer Gesamtlaufzeit von Stunden hält die Anlage ca. 15 Jahre. Danach lohnt sich in aller Regel eine Generalüberholung, mit der die Laufzeit noch einmal um die gleiche Zeit verlängert werden kann. Für den wirtschaftlichen Betrieb eines Klein-BHKW lässt sich daher folgendes zusammenfassen: Es wird eine möglichst gleichmäßige und hohe Ausnutzung des produzierten Stroms und der Wärme im Jahresverlauf benötigt. Eine Klein-BHKW-Versorgung ist für Einfamilienhäuser ökologisch immer sinnvoll, aber in der Regel selten wirtschaftlich. Gut geeignete Objekte sind große Mehrfamilienhäuser, Betriebe und Gebäude mit Schwimmbädern ab einem Wärmeenergiebedarf von etwa kwh pro Jahr. Eine Liste mit Herstellern von Klein-BHKW erhalten Sie bei der Energieagentur NRW.

5 Beispiele zur Wirtschaftlichkeit eines Klein-BHKW Mehrfamilienhaus Das Gebäude hat 15 Wohnungen mit durchschnittlich 60 m 2 und ein Ladenlokal mit 180 m 2. Pro Jahr werden im Haus kwh Erdgas für Heizung und Warmwasser benötigt. Der Hausbesitzer betreibt das Ladenlokal und wohnt in einer der Wohnungen. Er verbraucht pro Jahr kwh Strom und hat zusätzlich zur Gasheizung ein modulierendes Klein-BHKW im Heizungskeller eingebaut, das in diesem Gebäude auf eine Laufzeit von Vollbenutzungs-Stunden kommt. Es erzeugt kwh Strom und kwh Wärme. Der Besitzer verkauft die Wärme aus dem BHKW für 4,5 Ct/kWh an seine Mieter kwh des vom BKHW erzeugten Stroms kann er selbst im Haus verbrauchen. Die restlichen kwh Strom speist er in das öffentliche Stromnetz ein und bekommt dafür von seinem Netzbetreiber 3,5 Ct/kWh plus 5,11 Ct/kWh aufgrund des KWK-Gesetzes vergütet. Außerdem erhält er die Mineralölsteuer in Höhe von 0,55 Ct/kWh zurückerstattet. Der Hausbesitzer kauft das Erdgas vom Gasversorger für 4,5 Ct/kWh und muss für den Vollwartungsvertrag des Klein-BHKW an die Wartungsfirma 2,5 Ct je elektrische kwh zahlen. Ein Vergleich der jährlichen Ausgaben einmal mit und einmal ohne BHKW zeigt, dass sich in diesem Beispiel die Versorgungskosten des Hausbesitzers bei Einsatz eines Klein-BHKW um 299 Euro pro Jahr verringern. Variante 1: BHKW und Gaskessel Variante 2: Gaskessel BHKW Gaskessel Strombezug Gaskessel Strombezug kwh kwh kwh kwh kwh Ausgaben Gaskosten (4,5 Ct/kWh) E E E Stromkosten (17 Ct/kWh) 850 E E Wartung 563 E 250 E 250 E Summe E E Zusätzlich bekommt der Hausbesitzer aus dem Stromverkauf jährlich 646 E vergütet und aus der Mineralölsteuer-Erstattung 961 E. Das Klein-BHKW erzielt auf diese Weise jährlich einen Überschuss von E. Wenn das BHKW in der Anschaffung E gekostet hat, liegt die statische Amortisationszeit bei 9 Jahren. Bitte beachten Sie, dass Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen im Rahmen dieser Broschüre nur vereinfacht dargestellt werden können. Bei anderen BHKW, Gebäuden oder Berechnungsweisen können erhebliche Abweichungen von den obigen Ergebnissen errechnet werden. Fotonachweis: Senertec GmbH, Schweinfurt OTAG Vertriebs GmbH, Olsberg Giese Energie- und Regeltechnik, Puchheim Die Energieagentur NRW Die Energieagentur NRW wurde 1990 vom Land gegründet. Sie soll als unabhängige, neutrale und nichtkommerzielle Anlaufstelle Hilfestellung zur rationellen Energieverwendung und zur Nutzung unerschöpflicher Energiequellen geben erstens durch Beratung, zweitens durch Angebote zur beruflichen Weiterbildung und Know-how-Transfer im Rahmen ihres Impuls-Programms sowie drittens durch ihre Informations- und Öffentlichkeitsarbeit. Die Energieagentur NRW wird getragen vom Ministerium für Verkehr, Energie und Landesplanung sowie vom Ministerium für Städtebau und Wohnen, Kultur und Sport des Landes Nordrhein-Westfalen. Impressum Energieagentur NRW Kasinostraße Wuppertal Tel.: 0202 / Fax: 0202 / Internet:

6 Gedruckt auf umweltfreundlichem TCF-Papier. Layout & Produktion: Mumbeck Agentur für Werbung GmbH, Wuppertal

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