Kraftwärmekopplung – Ein Kraftwerk für zu Hause wirtschaftlich einsetzen

Mit der Verknappung fossiler Rohstoffe wie Öl oder Gas ist die Energiewende heute präsenter denn je. Um dabei nachhaltige Erfolge erzielen zu können sind ganzheitliche Konzepte erforderlich. In Bezug auf die Stromversorgung liegt ein Ansatz auf der Nutzung eines hohen Anteils regenerativer Energien aus Wind und Sonne. Ein Problem dabei ist, dass zum Beispiel im Norden viel Wind vorhanden ist. Der über On- und Offshore produzierte Strom muss dann über weite Strecken in Regionen mit hohen Verbräuchen transportiert werden.

Kraftwärmekopplung – Ein Kraftwerk für zu Hause wirtschaftlich einsetzen
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Ein zweiter Ansatz ist es Strom da zu produzieren, wo er gebraucht wird. Lange Stromtrassen werden dabei unnötig und die Netzausbaukosten können deutlich reduziert werden. Neben der Gewinnung von Energie aus Solar und Wind rücken dabei Anlagen zur Kraftwärmekopplung immer weiter in den Mittelpunkt. Mini-Blockheizkraftwerke sind eine günstige Möglichkeit sogar zu Hause Strom zu produzieren.

Was ist eigentlich Kraftwärmekopplung oder ein BHKW …

Kraftwärmekopplung, oder kurz KWK, ist die Verbindung von Strom- und Wärmeproduktion in einem Gerät. In einem Blockheizkraftwerk, oder kurz BHKW, wird dabei ein Generator von einem Motor angetrieben und Strom produziert. Gleichzeitig wird die Abwärme des Motors abgegriffen und auf das Heizsystem übertragen.

Strom und Wärme werden dabei etwa im Verhältnis 1 zu 3 erzeugt. Die kleinsten verfügbaren Geräte sind mit 1 kW elektrischer und 2,5 kW thermischer Leistung am Markt verfügbar.

Üblich ist die Kombination eines BHKW mit einem Spitzenlastkessel, wie einer Brennwerttherme und einem entsprechend dimensionierten Pufferspeicher um Angebot und Bedarf der Wärme aufeinander abzugleichen.

Wie kann der produzierte Strom vergütet werden …

Blockheizkraftwerke oder BHKWs produzieren gleichzeitig Strom und Wärme. Neben der Nutzung der Wärme zur Beheizung des eigenen Gebäudes können mit dem erzeugten Strom auch finanzielle Erträge eingefahren werden. Grundsätzlich kann man dabei zwischen der Stromvergütung für Einspeisung in das öffentliche Netz und die Einsparung durch die Eigennutzung des produzierten Stroms unterschieden werden.

Sofern keine Biomasse für den Betrieb des BHKW eingesetzt wird erfolgt die Förderung nach dem KWK-Gesetz und Beträgt für Anlagen unter 50 kW elektrischer Leistung 5,41 ct/kWh. Der Betrag wird dabei für 10 Jahre oder 30.000 Vollaststunden je produzierte Kilowattstunde gezahlt, egal ob in das öffentliche Netz eingespeist oder zur Selbstnutzung verwendet. Hinzu kommt die Vergütung des verkauften Stroms durch den Netzbetreiber. Je nach Strompreis können dabei etwa 2 bis 3 ct/kWh angesetzt werden. Mit der dezentralen Erzeugung des Stroms zahlt der Netzbetreiber außerdem einen Betrag für vermiedene Netznutzungsgebühren, der zwischen 0,5 ct/kWh und 1,5 ct/kWh liegt. Insgesamt beträgt die Vergütung, für in das öffentliche Netz eingespeisten Strom aus KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung unter 50 kW, etwa 8,9 ct/kWh (Stand 08/2014).

Wird der Strom selbst genutzt, können auch die vermiedenen Stromkosten als Gewinn angerechnet werden. Zusammen mit der KWK-Förderung beträgt der Gewinn dabei etwa 33,4 ct/kWh (Stand 08/2014).

  • Vergütung nach KWK inkl. Verkaufserlös für eingespeisten Strom: 8,9 ct/kWh
  • Vergütung nach KWK inkl. vermiedener Stromkosten bei Eigennutzung: 33,4 ct/kWh

Zu beachten ist, dass die Stromkosten tendenziell steigen, und sich die Gewinne/ Einsparungen selbst genutzten Stroms dabei in Zukunft weiter erhöhen werden.

Wie kann ein BHKW wirtschaftlich eingesetzt werden …

Da die Investitionskosten einer KWK-Anlage vergleichsweise hoch sind, ist es das Ziel über die Gewinne aus dem erzeugten Strom einen wirtschaftlichen Betrieb gewährleisten zu können. Erreichbar ist das mit einer möglichst hohen Stundenzahl im Vollastbetrieb. Als Richtwert sollte ein BHKW in der Regel mindestens 4.500 Stunden im Jahr unter Volllast arbeiten. Zum Vergleich, hat ein ganzes Jahr 8.760 Stunden.

Entscheidend für die richtige Auslegung ist der Spagat zwischen Wärme- und Stromproduktion. Theoretisch könnte in einem Einfamilienhaus ein BHKW mit 10 kW elektrischer Leistung und 30 kW thermischer Leistung installiert und für 4.500 Stunden im Jahr unter Volllast betrieben werden. Neben 45.000 kWh Strom, werden dabei aber auch 135.000 kWh Wärme produziert. Da ein durchschnittliches Einfamilienhaus einen Wärmebedarf von etwa 20.000 kWh hat, heißt das, dass 105.000 kWh Wärme nicht weiter genutzt werden.

Sinnvoll ist im Einfamilienhaus die Dimensionierung nach der Grundlast des Wärmebedarfs. Die Grundlast beschreibt dabei einen ganzjährigen Wärmebedarf, sowohl im Sommer als auch im Winter, wie zum Beispiel für die Warmwasserbereitung oder ein Schwimmbad. Die Einsatzgrenze für BHKWs für typische Einfamilienhäuser liegt dabei bei etwa 1 kW elektrischer und 2,5 kW thermischer Leistung. Der übrige Wärmebedarf wird in der Regel über eine Gas-Brennwerttherme bereitet. Ein zusätzlich eingesetzter Pufferspeicher gleicht Wärmeproduktion und Wärmebedarf aufeinander ab und kann so die Wirtschaftlichkeit zusätzlich erhöhen.

Da die Gewinne einer KWK-Anlage in kleinen Einsatzbereichen wie Ein- und Mehrfamilienhäusern hauptsächlich in der Eigennutzung liegen, kann diese durch den Einsatz eines Stromspeichers von etwa 20 % auf über 60 % erhöht werden. Grund für die höhere Stromeigennutzung ist der Abgleich der kontinuierlich ablaufenden Stromproduktion auf den nur zeitweise vorhandenen Strombedarf.

Für die Wirtschaftlichkeit einer KWK-Anlage ist es besonders wichtig hohe Betriebsstundenzahlen zu erreichen. Bedingung dafür ist es, neben dem Strom auch die produzierte Wärme im System verwenden zu können. Da eine Solarthermieanlage den Wärmebedarf über solare Strahlung deckt und so zu einer Reduzierung der Volllaststunden führt, ist sie in Kombination mit BHKWs nicht zu empfehlen.

Generell muss jedes BHKW eigens für den speziellen Einsatzort geplant werden. Eine Analyse des Gebäudes und die Ermittlung einer Jahresdauerlinie, die über ein Jahr aufzeigt, wie lange welche Wärmeleistung benötigt ist, geben dabei Aufschluss über die Wirtschaftlichkeit einer KWK-Anlage. Ein eccuro Profi aus Ihrer Nähe steht Ihnen von der Beratung bis zur Ausführung gern und kompetent zur Seite!

  • Hohe Betriebsstundenzahl und Volllast ist wichtig für Wirtschaftlichkeit
  • Richtwert 4.500 Stunden im Jahr
  • Hohe Stromeigennutzung erhöht Gewinne gegenüber Verkauf von Strom deutlich

Kraftwärmekopplung bildet als eccuro-System A4 ein eigenes Sanierungskonzept und kann zum Beispiel mit Flüssiggas, Gas oder Heizöl betrieben werden. Eine Kombination mit Solarthermie ist in der Regel nicht sinnvoll. Wichtig für eine hohe Wirtschaftlichkeit sollte ein hoher Eigenstrombedarf, zum Beispiel durch einen Stromspeicher, sein.

Hilfe vom Fachmann …

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