Kleine BlockheizkraftwerkeTechnik, Planung und Genehmigung

Erdgas

Heizl

Heizung

Keller

Emission

Abgase

Wrmespeicher

Netzeinbindung

Stromkennzahl

Brennstoffzelle

Warmwasser

Pufferspeicher

Steuerung

Spitzenkessel

Gebudedaten

Netzeinspeisung

Stromerlse

Stirlingmotor

Auslegung

Generator

Jahresdauerlinie

Wirtschaftlichkeit

Wartung

Inselbetrieb

und

so

weiter.......

BlockheizkraftK

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030809BlockheiztitelA3.indd 1 19.08.2009 10:23:46 Uhr

Impressum

Herausgeber:

Wirtschaftsministerium Baden-Wrttemberg

Theodor-Heuss-Str. 4, 70174 Stuttgart

Tel.: 07 11/1 23-0, Fax: 07 11/1 23-21 45

Internet: http://www.wm.baden-wuerttemberg.de

E-mail: poststelle@wm.bwl.de

Kontakt, Idee, Konzeption und Redaktion:

Wirtschaftsministerium

Referat 42 Regenerative Energie und rationelle Energieanwendung

Arbeitskreis Dezentrale Energietechnik DEZENT

Idee, Konzeption und Ausarbeitung:

Dipl.-Physikerin Maria Klingebiel

Zentrum fr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung

Fotonachweis:

Dipl.-Ing. Bruno Lorinser, Wirtschaftsministerium

Prof. Dr.-Ing. Bernd Thomas, Hochschule Reutlingen

Fa. PowerPlus GmbH (1)

Fa. SenerTec GmbH (1)

Fa. OTAG Vertriebs GmbH & Co.KG (1)

Gestaltung Umschlag:

Axel Ghner, Wirtschaftsministerium Baden-Wrttemberg

Computergrafiken:

Otto Nehren, Wissenschaftliche Illustrationen, Mannheim

Druck:

Schwbische Druckerei GmbH, Stuttgart

6. Auflage Juli 2009

Diese Broschre entstand mit begleitender Untersttzung des Arbeitskreises Dezentrale Energietechnik DEZENT am

Wirtschaftsministerium

Anmerkungen:

Angesichts der lebhaften Entwicklung des BHKW-Marktes und stndiger Weiterentwicklungen insbesondere auch im

Bereich neuer Technologien wie Brennstoffzellen-BHKW und Stirlingmotor-BHKW knnen in dieser Broschre nicht

alle technischen Eigenschaften der einzelnen Module dargestellt werden. Sie beschrnkt sich daher auf eine bersicht

der wesentlichen technischen Aspekte und Anwendungsmglichkeiten der marktgngigen Mini-BHWK.

Gleichermaen erhebt auch die Liste der Mini-BHKW-Hersteller (Kapitel 9) keinen Anspruch auf Vollstndigkeit.

2BHKW-Fibel

Impressum

Verteilerhinweis

Diese Informationsschrift wird von der Landesregierung Baden-Wrttemberg im Rahmen ihrer verfassungsmigen Verpflichtungzur Unterrichtung der ffentlichkeit herausgegeben. Sie darfwhrend eines Wahlkampfes weder von Parteien noch von derenKandidaten und Kandidatinnen oder Hilfskrften zum Zwecke derWahlwerbung verwendet werden. Dies gilt fr alle Wahlen.

Missbruchlich sind insbesondere die Verteilung auf Wahlveran-staltungen, an Informationsstnden der Parteien sowie dasEinlegen, Aufdrucken oder Aufkleben parteipolitischer Informa-tionen oder Werbemittel.

Untersagt ist auch die Weitergabe an Dritte zur Verwendung beider Wahlwerbung. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorste-henden Wahl darf die vorliegende Druckschrift nicht so verwendetwerden, dass dies als Parteinahme des Herausgebers bzw. derHerausgeberin zugunsten einzelner politischer Gruppen verstandenwerden knnte. Diese Beschrnkungen gelten unabhngig davon,auf welchem Wege und in welcher Anzahl diese Informationsschriftverbreitet wurde.

Erlaubt ist es jedoch den Parteien, diese Informationsschrift zurUnterrichtung ihrer Mitglieder zu verwenden.

3 BHKW-Fibel

Vorwort

Unsere heutige Energieversorgung basiert immer noch berwiegend auf der Nutzung fos-

siler Energietrger. Inzwischen besteht aber weitgehende bereinstimmung darber, dass

deren ungehemmte Nutzung keine nachhaltige Bewirtschaftung darstellt und zudem weit-

reichende Vernderungen des globalen Klimas bewirkt.

Die effiziente Nutzung fossiler und erneuerbarer Energietrger in Kraft-Wrme-Kopplungs-

anlagen (KWK) ist deshalb zentraler Bestandteil einer nachhaltigen Energieversorgung.

Diese Technik bietet inzwischen eine sehr breite Palette von Mglichkeiten zur kombinier-

ten Bereitstellung von Wrme und Strom. So reichen die verfgbaren Gerte derzeit vom

kleinen Aggregat mit wenigen Kilowatt elektrischer Leistung bis hinauf zu Anlagen im in-

dustriellen Mastab. Neu hinzu treten inzwischen Brennstoffzellen-Gerte. Sie sind ein

weiterer Schritt hin zu einer energetisch hocheffizienten Anlagengeneration in der KWK-

Technik.

Mit der jngsten Novellierung des KWK-Gesetzes sind die Rahmenbedingungen fr die KWK neu justiert worden, und

es ergeben sich bessere Perspektiven fr deren Anwendung zugunsten einer effizienten Energienutzung.

Das Land hat sich im Rahmen des Energiekonzepts fr das Jahr 2020 anspruchsvolle Ziele gesetzt: der derzeitige Anteil

der KWK an der Stromversorgung soll von heute 10 Prozent auf 20 Prozent ausgebaut werden. Um dieses Ziel zu reali-

sieren, bedarf es eines intensiven Ausbaus der KWK auf allen Ebenen. Das beginnt beim Kleinst-Blockheizkraftwerk

(BHKW) und reicht ber Nahwrmenetze bis hin zur industriellen KWK.

Bei kleinen Blockheizkraftwerken steht inzwischen ein ganzes Segment fr den Betrieb mit flssigen und gasfrmigen

Brennstoffen zur Verfgung. Bis vor wenigen Jahren hat man sich diese Vielfalt und diese technische Perfektion noch

kaum vorstellen knnen. Dabei sind viele der Wettbewerber mit ihren innovativen Ideen erst neu auf diesem Markt

erschienen. Mit der neuen Technik stehen damit fr die KWK sehr viele Einsatzperspektiven offen. Ist es doch gerade

auch das kleine Leistungssegment, das im Objektbereich, im Wohnungsbau und im kommunalen Umfeld fr eine

Belebung der KWK-Aktivitten sorgen kann.

Es ist mir ein besonderes Anliegen darauf hinzuweisen, dass KWK nicht nur eine interessante Mglichkeit fr Neubau-

gebiete darstellt, sondern vor allen Dingen auch fr stdtische Sanierungsgebiete eine viel versprechende Option bietet.

Denn die Erschlieung von Energieeffizienzpotenzialen findet nicht in erster Linie im Neubaubereich statt, sondern dort,

wo vorhandene Bausubstanz aufgewertet und saniert wird. Gerade dort haben wir ja die hheren spezifischen Energie-

verbrauchsdichten, die fr Nahwrmenetze vernnftige Perspektiven bieten. Der Fokus muss dort liegen, wo bisher das

Thema Energieeffizienz gar nicht oder nur untergeordnet in Erscheinung getreten ist.

Ernst Pfister MdL

Wirtschaftsminister des Landes Baden-Wrttemberg

Vorw

ort

4BHKW-Fibel

5 BHKW-Fibel

6BHKW-Fibel

Einfhrung

Vorwort 4

Einleitung und Zielsetzung 10

Kraft-Wrme-Kopplungund Mini-Blockheizkraftwerke

2.1 Konventionelle Kraftwerke 14

2.2 Kraft-Wrme-Kopplung (KWK) 14

2.3 Mini-Blockheizkraftwerke(Mini-BHKW) 15

2.4 Umweltschutz durch KWK 16

2.5 Perspektiven 16

Wrme- undStromversorgungmit Mini-BHKW

3.1 Wie funktioniert die Wrme-und Stromversorgung miteinem Mini-BHKW? 17

3.1.1 Einbindung einesWrmespeichers 18

3.2 Einbindung in das Stromnetz 19

3.2.1 Rechtliches 19

3.2.2 Technisches 19

BHKW-

Aufbauund Funktionsweise

4.1 Das Mini-BHKW 22

4.1.1 Leistung 23

4.1.2 Wirkungsgrade undStromkennzahl 23

4.1.3 Nutzungsdauer 23

4.2 Der Motor 23

4.3 Der Generator 23

4.4 Die Wrmetauscher 23

4.4.1 Brennwertnutzung 24

4.5 Die Brennstoffe 24

4.5.1 Pflanzenl 24

4.6 Der Spitzenkessel 25

4.7 Der Pufferspeicher 25

4.8 Der Brauchwasserspeicher 25

Neue Entwicklungen

5.1 Das Brennstoffzellen-BHKW(BZ-BHKW) 26

5.1.1 So funktioniert die Brennstoffzelle 26

5.1.2 Brennstoff-Versorgung 27

5.1.3 Eigenschaften 27

5.1.4 Stand der Entwicklung 28

5.2 Das Stirlingmotor-BHKW 28

5.2.1 So funktioniert der Stirlingmotor 29

5.3 Dampfmotor-BHKW 29

5.3.1 Funktionsweise des Dampfmotor-BHKWs OTAG lion 30

7 BHKW-Fibel

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnis

Fibel

Einsatzgebiete

6.1 Versorgung einzelner Gebude 34

6.1.1 Geeignete Versorgungsobjekte 34

6.1.2 Mini-BHKW fr kleinere Gebude 35

6.2 Thermische Auslegung 36

6.2.1 Jahresdauerlinie 38

6.2.2 Abschtzung fr denMindest-Wrmebedarf 38

Betriebsweise

7.1 Automatische Steuerung frverschiedene Einsatzgebiete 39

7.2 Netzparallelbetrieb 39

7.2.1 WrmegefhrterNetzparallelbetrieb 39

7.2.2 StromoptimierterNetzparallelbetrieb 40

7.3 Inselbetrieb 41

7.4 Notstrombetrieb 41

7.5 Modularer Aufbau 41

Vergleich zwischengekoppelter undgetrennter Erzeugung

8.1 Die zwei Alternativen derWrme- und Stromerzeugung 43

8.1.1 PlanungssoftwareMiniBHKW-Plan 43

8.2 Emissionen 44

8.3 Wirtschaftlichkeit 46

8.3.1 Wrme- undStromgestehungskosten 47

8.3.2 Wartungskosten 47

Marktbersicht Mini-BHKW

9.1 Hersteller von Motor-Mini-BHKW 50

9.2 Brennstoffzellen Mini-BHKW 51

9.3 Stirlingmotor Mini-BHKWund Dampfmotoren 51

9.4 Wartungsvertrge 52

Energiepolitikund Finanzierung

10.1 Kraft-Wrme-Kopplung:Ein wichtiges Elementder Energiepolitik 53

10.2 Steuervergnstigungen 53

10.2.1 Strom 53

10.2.2 Heizl und Erdgas 53

10.3 KWK-Gesetz 54

10.4 Frderprogramme 55

10.5 Finanzierungdurch Contracting 57

10.5.1 Einspar-Contracting 57

10.5.2 Anlagen-Contracting 57

10.6 Vorsteuerabzug 57

Informationsstellen

11.1 In Baden-Wrttemberg 58

11.2 Weitere Informationsstellen 59

11.3 Weiterbildung frdas Handwerk 59

8BHKW-Fibel

9 BHKW-Fibel

1Einfhrung

Einfhrung

Einleitung und Zielsetzung

Unsere heutige Energieversorgung bringt zahlreiche und viel diskutierte Probleme mit sich: Durch die Verbrennung fossi-

ler Energietrger Kohle, l und Erdgas werden Schadstoffe und Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Die Folgen sind

bekannt: So verursachen Stickoxide sauren Regen und sind fr das Waldsterben verantwortlich, Kohlendioxid wirkt als

Klimagas und kann zu weitreichenden Vernderungen des Weltklimas fhren. Nicht nur Versicherungsunternehmen

beobachten vermehrt Strme und Hochwasserereignisse. Darber hinaus werden die heute bekannten Vorkommen an

Kohle, l und Erdgas nach und nach zur Neige gehen.

Um diesen Problemen zu begegnen, werden verstrkt regenerative Energien Sonne, Wind, Wasser und Biomasse

genutzt, und die fossilen Energietrger werden sparsamer eingesetzt. Kraft-Wrme-Kopplungs-Anlagen wie groe

Heizkraftwerke oder kleine Blockheizkraftwerke nutzen sowohl fossile wie auch erneuerbare Energietrger besonders

effizient und tragen so zur Verringerung des Brennstoff-Bedarfs und damit zum Klimaschutz bei.

Dennoch befindet sich die Nutzung der Kraft-Wrme-Kopplung (KWK) in Deutschland gemessen an ihrem Einsatz-

potenzial und an ihrem kologischen Nutzen noch auf einem sehr niedrigen Niveau. Nachdem in den vergangenen

Jahren viele KWK-Anlagen stillgelegt wurden und neue Anlagen nur vereinzelt in Betrieb gingen, scheint sich die

Situation jetzt langsam zu verbessern. Interesse an der Nutzung der KWK besteht auf vielen Seiten: Hersteller von

Blockheizkraftwerken (BHKW) arbeiten an neuen Konzepten fr Mini-BHKW, Experten betonen nachdrcklich, dass

KWK der effektivste Weg zur schnellen und relativ kostengnstigen Verminderung der CO2-Emissionen ist, und in der

Politik wird lebhaft darber diskutiert, wie KWK gefrdert werden kann. Mit dem neuen KWK-Gesetz und der Frderung

durch das BAFA wurden die Rahmenbedingungen deutlich verbessert.

Einfhrun

g

10BHKW-Fibel

Denn KWK ist unbestritten eine ressourcenschonende Art der Nutzenergie-Bereitstellung und lsst sich prinzipiell wirt-

schaftlich betreiben. Aufgrund der stark gefallenen Strompreise infolge der Liberalisierung des Strommarktes knnen

Strom und Wrme heute jedoch oft billiger aus konventionellen Kraftwerken und Heizkesseln bezogen werden.

Steigende Strompreise lassen aber bereits eine Umkehrung dieses Trends erkennen, und sie werden voraussichtlich

weiter ansteigen, denn die Energieversorgungsunternehmen werden den Verkauf von Strom zu Billigpreisen nicht

durchhalten knnen. Wrme und Strom aus KWK-Anlagen knnen dann wieder konkurrenzfhig sein.

Daher ist jetzt insbesondere fr Neubauten und fr anstehende Neuanschaffungen einer Heizungsanlage die Option

Mini-BHKW interessant, da es sich hierbei um eine langfristige Investition handelt.

Um einer wachsenden Nachfrage nach Mini-BHKW zu entsprechen, muss geschultes Personal zur Verfgung stehen,

um die qualifizierte Planung, Montage und Wartung der Anlagen sicherzustellen. Denn schlecht geplante und realisierte

Anlagen verderben das Image, verunsichern potenzielle Kufer und verspielen die Chance, eine groflchige Verbreitung

von Mini-BHKW zu erreichen. Der Aufbau eines bundesweiten qualifizierten Servicenetzes fr Mini-BHKW kann realis-

tischerweise nicht von den Herstellern der Anlagen erreicht werden, vielmehr ist hier das Fachhandwerk gefragt. Zwar

erfordert dies einen erheblichen finanziellen und zeitlichen Aufwand fr die Qualifizierung in diesem Bereich, zugleich

erffnet sich dem Handwerk aber auch die Chance, in das wachsende Energiedienstleistungsgeschft einzusteigen.

In diesem Sinne wendet sich die Broschre insbesondere an Heizungsplaner, Heizungsbauer und Monteure, aber auch

an potenzielle Betreiber und Nutzer von Mini-BHKW, die sich einen ersten berblick ber Nutzen, Funktionsweise,

Anwendungsgebiete, politische Rahmenbedingungen und den Markt der Mini-BHKW verschaffen mchten.

Einfhrun

g

11 BHKW-Fibel

12BHKW-Fibel

13 BHKW-Fibel

2

3mit Mini-BHKWWrme-undStromversorgung

Kraft-Wrme-Kopplung

und Mini-BlockheizkraftwerkeKraft-Wrme-Kopplung

2. Kraft-Wrme-Kopplung und Mini-Blockheizkraftwerke

2.1 Konventionelle Kraftwerke

In konventionellen Kraftwerken zur Stromerzeugung wird die eingesetzte Energie Kohle, l oder Erdgas nur zu

einem kleinen Teil genutzt. So hat ein modernes Kohlekraftwerk einen Wirkungsgrad von ungefhr 40% bis 45%, ein

Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk (GuD) erreicht bis zu 55%. Der restliche Anteil der eingesetzten Energie immerhin

45% bis 60% wird in Wrme umgewandelt und geht verloren: Ungenutzt verpufft sie durch den Schornstein oder wird

mit dem Khlwasser in die Flsse abgefhrt.

Eine unsinnige Verschwendung, denn Wrme wird gebraucht: In privaten Haushalten zum Heizen und fr die Warm-

wasser-Bereitung, in der Industrie fr zahlreiche thermische Prozesse. Whrend die Abwrme aus dem Kraftwerk

vernichtet wird, wird andernorts Nutzenergie durch Verbrennung fossiler Rohstoffe erzeugt.

2.2 Kraft-Wrme-Kopplung (KWK)

Kraft-Wrme-Kopplung (KWK) ist die gekoppelte Erzeugung und Nutzung von Strom und Wrme. In Kraft-Wrme-

Kopplungs-Anlagen wird die Abwrme, das Abfallprodukt der Stromerzeugung, ber Wrmetauscher ausgekoppelt

und als Nutzenergie bereitgestellt. ber Wrmenetze kann sie an einzelne Verbraucher verteilt und zum Heizen genutzt

werden. So ersetzt eine Heizzentrale die Wrmeerzeugung in vielen einzelnen Heizungsanlagen. Das Prinzip der KWK

wird bereits vielfach in Heizkraftwerken realisiert. Durch die gleichzeitige Nutzung von Strom und Wrme werden zirka

80% der Primrenergie genutzt und so Ressourcen geschont.

Kraft-W

rme-Kopplung

undMini-BHKW

14BHKW-Fibel

Abbildung 1: Stromerzeugung im Kraftwerk: 45% 60% Verluste

Primr-energie

Umwandlungs-verluste

bertragungs-verluste

Nutzung

100% 58% 2% 40%

Kraftwerk Strom

2.3 Mini-Blockheizkraftwerke (Mini-BHKW)

Durch die Entwicklung von kleinen Blockheizkraftwerken (BHKW) und Mini-Blockheizkraftwerken (Mini-BHKW) wurde die

KWK auch fr kleinere Objekte erschlossen, die nicht an ein Nah- oder Fernwrmenetz angeschlossen sind, denn sie

versorgen kleinere Liegenschaften dezentral mit Wrme und Strom.

Mini-BHKW sind kleine, kompakte, anschlussfertige Kraft-Wrme-Kopplungs-Anlagen. Der Motor, der Generator zur

Stromerzeugung und die Wrmetauscher zur Auskopplung der Nutzwrme sind in einem Block montiert, der als kom-

pakte Einheit einschlielich der Systemsteuerung geliefert wird. Sie werden als Seriengerte industriell gefertigt und

mssen am Aufstellort nur noch angeschlossen werden. Ihre Leistung betrgt typischerweise bis 20 kWelektrisch bzw.

40 kWthermisch. Damit eignen sie sich fr den Einsatz in Mehrfamilienhusern, Schulen und Hotels, fr kleine Verwaltungs-

gebude, Gewerbebetriebe und andere Einrichtungen. Da Strom und Wrme dezentral dort erzeugt werden, wo sie

auch genutzt werden, treten nur minimale bertragungsverluste auf.

Kraft-W

rme-Kopplung

undMini-BHKW

15 BHKW-Fibel

Abbildung 2: Strom- und Wrmeerzeugung im Heizkraftwerk: ca. 20% Verluste

Primr-energie

Umwandlungs-verluste

bertragungs-verluste

Nutzung

100% 15% 6% 79%

ZentralesHKW

Fernwrme 5%

29 % 50 %Strom 1%

Abbildung 3: Dezentrale Strom- und Wrmeerzeugung mit Mini-BHWK: ca. 10% Verluste

Primr-energie

Umwandlungs-verluste

Nutzung

100% 10% 90%

DezentralesBHKW

30 % 60 %

2.4 Umweltschutz durch KWK

Der wesentliche Vorteil der Kraft-Wrme-Kopplung, ob im groen Heizkraftwerk oder im Mini-BHKW, liegt in der effizien-

ten Ausnutzung des Brennstoffes. Der Wirkungsgrad eines BHKW liegt bei 85% 95%, da die bei der Stromerzeugung

entstehende Wrme nicht als Verlust auftritt, sondern als Heizenergie verwendet wird. Daher kann der Einsatz von

Energietrgern zur Bereitstellung von Strom und Wrme durch Kraft-Wrme-Kopplungsanlagen um rund ein Drittel ver-

ringert werden. Durch die Einsparung an Brennstoff werden auch die Emissionen von CO2 und anderen Schadstoffen

betrchtlich vermindert. KWK ist daher ein geeignetes Instrument zur Reduzierung der CO2-Emissionen.

Baden-Wrttemberg hat sich im Rahmen seines Energiekonzepts 2020 das Ziel gesetzt, den Anteil der Stromversor-

gung von heute 10% auf 20% im Jahr 2020 auszubauen. Dabei misst die Politik der KWK eine wachsende Bedeutung

zu, was sich nicht zuletzt in der Frderung innerhalb des KWK-Gesetzes und des BAFA ausdrckt. Das CO2-Einspar-

Potenzial durch KWK, das durch Mini-BHKW erschlossen werden knnte, ist betrchtlich: Rund ein Drittel des

Primrenergiebedarfs in Deutschland entfllt auf die Bereiche Raumheizung und Warmwasser. In einem durchschnittli-

chen privaten Haushalt werden ber 70% der verbrauchten Energie frs Heizen verwendet. Diese Zahlen machen deut-

lich, dass rationeller Energieeinsatz auch im privaten Bereich einen groen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.

2.5 Perspektiven

Mini-BHKW sind ein wichtiger Baustein beim Aufbau dezentraler und umweltschonender Energieversorgungsstrukturen.

Mehrere Faktoren knnen dazu beitragen, dass Mini-BHKW in Zukunft einen greren Stellenwert fr die Wrme- und

Stromversorgung einzelner Gebude und Gebudekomplexe einnehmen:

Viele Heizungsanlagen sind veraltet, hufig sind sie zwanzig Jahre und lter. Meist halten diese Anlagen

zwar die gem 1. BImSchV geforderten Emissionsgrenzwerte ein. Doch der Abgasverlustwert, den der

Schornsteinfeger ermittelt, stellt nur einen Teil der gesamten Anlagenverluste dar. Auch Abstrahlungs-

verluste, Bereitschaftsverluste sowie hohe Vorlauftemperaturen senken den Jahresnutzungsgrad des

Wrmeerzeugers wesentlich. Mit modernen Wrmeerzeugern lassen sich diese Einbuen zum Teil deutlich

minimieren.

Die Energieeinsparverordnung wird den zulssigen Primrenergieverbrauch fr Neubauten einschrnken.

Neben verbesserter Wrmedmmung und Solarenergienutzung werden besonders sparsame Heizungs-

anlagen eine wichtige Rolle spielen, da diese mit verhltnismig geringem finanziellen Aufwand den

Gesamtenergiebedarf vermindern.

Die Reduzierung des Kohlendioxid-Ausstoes wird angesichts der Klimavernderungen immer dring-

licher. Mini-BHKW bieten dem Einzelnen eine Mglichkeit, in seinem privaten Wohnbereich zum Klima-

schutz beizutragen.

Die bestehenden aber oftmals nicht ausreichenden finanziellen Frdermglichkeiten fr Mini-BHKW

sind zum 1.1.2009 mit dem novellierten KWK-Gesetz und dem Frderprogramm fr Mini-BHKW des

Bundesumweltministeriums weiter verbessert worden. Bisher als unwirtschaftlich verworfene Projekte

knnen dadurch die Wirtschaftlichkeit erreichen.

Durch den Betrieb von Mini-BHKW zur Hausenergieversorgung wird weitere Betriebserfahrung unter

verschiedensten realistischen Bedingungen gewonnen. Dadurch wird ihr Einsatz weiter optimiert werden

knnen. Gut geplante, zuverlssig und wirtschaftlich laufende Anlagen regen zur Nachahmung an!

Mini-BHKW werden stndig weiterentwickelt. Insbesondere das Brennstoffzellen-Mini-BHKW stt auf

groes Interesse, sowohl fr den Erdgasbetrieb als auch im Hinblick auf eine denkbare zuknftige solare

Wasserstoffwirtschaft.

Fr die im Erneuerbare Wrmegesetz Baden-Wrttemberg (EwrmeG) und dem Erneuerbare Energien

Wrmegesetz (EEWrmeG) des Bundes festgeschriebene Nutzung erneuerbarer Energie zur Gebude-

beheizung gilt die Wrmeerzeugung in Kraft-Wrme-Kopplungsanlagen als statthafte Ersatzmanahme.

Kraft-W

rme-Kopplung

undMini-BHKW

16BHKW-Fibel

3. Wrme- und Stromversorgung mit Mini-BHKW

3.1 Wie funktioniert die Wrme- und Stromversorgung mit einemMini-BHKW?

Im Mittelpunkt der Energiezentrale steht das Mini-BHKW-Modul, eine kompakte Anlage, die den Motor, den Generator

zur Stromerzeugung und die Wrmetauscher zur Auskopplung der Wrme fr Heizung und Warmwasser enthlt.

Whrend konventionelle Heizkessel nach dem maximalen Wrmebedarf ausgelegt werden, um auch fr den kltesten

Wintertag ausreichend Heizleistung zur Verfgung zu stellen, wird das Mini-BHKW so ausgelegt, dass es nicht die

gesamte bentigte Wrme liefert, sondern nur die Grund- und eventuell die Mittellast abdeckt. Die restliche bentigte

Wrme, d.h. vor allem die Heizwrme fr die kltesten Monate des Jahres, liefert ein separater Heizkessel, der

Spitzenkessel.

Durch die Kombination des Mini-BHKW mit einem Spitzenkessel kann die Leistung des BHKW-Moduls so klein gewhlt

werden, dass dieses auch auerhalb der Heizperiode viele Stunden unter Volllast laufen kann und die dabei produzierte

Wrme genutzt wird, z.B. fr die Warmwasserbereitung. Das bedeutet, dass das Mini-BHKW den konventionellen Heiz-

kessel nicht ersetzt, sondern das Heizungssystem ergnzt.

Das Mini-BHKW ist also eine zustzliche Investition und darber hinaus noch deutlich teurer als ein Heizkessel. Kann

sich eine solche Investition lohnen?

Kraft-W

rme-Kopplung

undMini-BHKW

17 BHKW-Fibel

Abbildung 4: Hausenergieversorgung mit Mini-BHKW

Ja, denn das Mini-BHKW produziert nebenbei auch Strom, der entweder selbst genutzt wird und somit nicht vom

Energieversorger gekauft werden muss, oder er wird in das ffentliche Stromnetz eingespeist und vom Stromversorger

vergtet. Dadurch erwirtschaftet das Mini-BHKW Erlse, durch die es sich im Idealfall selbst finanziert. Die Hhe der

Vergtung ist inzwischen gesetzlich geregelt, aber es gilt nach wie vor, dass die Stromeigennutzung wirtschaftlich vorzu-

ziehen ist. Andererseits muss beim Betrieb des Mini-BHKW natrlich auch die Abnahme der Wrme sichergestellt sein,

denn nur bei gleichzeitiger Nutzung von Strom und Wrme wird der eingesetzte Brennstoff wirklich effizient genutzt und

fhrt zu dem gewnschten Energie-Einspareffekt. Knnen Wrme und Strom selbst genutzt werden, gilt: Je lnger das

Mini-BHKW luft, desto hher sind die Erlse und desto schneller amortisiert sich die Investition. Deshalb ist es wichtig,

dass das Mini-BHKW nicht berdimensioniert wird, sondern im Grundlastbereich mglichst viele Betriebsstunden

erreicht.

3.1.1 Einbindung eines Wrmespeichers

Die Einbindung eines Wrmespeichers in das Mini-BHKW-System ist in vielen Fllen empfehlenswert, denn dadurch

kann der Betrieb optimiert werden. Ohne Wrmespeicher wird das Mini-BHKW nur durch bestehenden Wrmebedarf

angefordert, mit Wrmespeicher hingegen kann das Mini-BHKW auch zu Zeiten laufen, in denen nur Strom gebraucht

wird und dieser hohe Erlse einbringt. Die gleichzeitig anfallende Wrme wird gespeichert und bei Bedarf genutzt.

Darber hinaus wird durch den Wrmespeicher die Laufzeit des Mini-BHKW erhht, da es nicht sofort, wenn der

Wrmebedarf unter die thermische Leistung des Mini-BHKW sinkt, abschaltet. Bei dieser Betriebsweise muss das Mini-

BHKW weniger oft takten und kann pro Startvorgang lnger laufen. Dadurch erhht sich die Lebensdauer des Motors

erheblich.

Wrme-

undStromversorgun

gmitMini-BHKW

18BHKW-Fibel

Abbildung 5: Mini-BHKW mit Wrmespeicher

3.2 Einbindung in das Stromnetz

In den meisten Fllen wird das Mini-BHKW netzparallel betrieben, d.h. es wird an das lokale Stromnetz angeschlossen

und speist berschssigen Strom ein. Dabei sind eine Reihe technischer und rechtlicher Vorschriften zu beachten,

jedoch sind die erforderlichen Verfahren fr kleine und Mini-BHKW erheblich einfacher als fr grere KWK-Anlagen.

Dennoch kommt es auch in diesem Bereich zu Verzgerungen und Unsicherheiten, denn auch bei den betroffenen

Stellen sind die entsprechenden Vorgehensweisen noch nicht Routine. Hinzu kommt, dass in den Bundeslndern und

zum Teil auch je nach rtlichem Energieversorger unterschiedliche Auflagen zu erfllen sind.

Daher ist es empfehlenswert, schon zu Beginn der Planung fachkundigen Rat einzuholen und mit dem BHKW-Hersteller

oder gegebenenfalls mit dem Contractor die notwendigen Schritte abzusprechen bzw. diesen mit der Erledigung der

Formalitten zu beauftragen.

Im Folgenden werden einige wichtige Richtlinien und Bestimmungen aufgefhrt.

3.2.1 Rechtliches

Vor der Inbetriebnahme muss das Mini-BHKW beim rtlichen Elektrizittsversorgungsunternehmen als Eigenerzeu-

gungsanlage angemeldet werden. Ein Genehmigungsverfahren nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)

ist nicht erforderlich (erst ab 1MW Feuerungsleistung), jedoch knnen die Grenzwerte der TA-Luft als Grundlage fr die

Festlegung der zulssigen Abgasemissionen herangezogen werden. Bei Erdgasbetrieb muss das Mini-BHKW auch

beim Erdgasversorger angemeldet werden.

Die Abgasfhrung sollte mit dem zustndigen Schornsteinfeger abgeklrt werden. Eine Anzeige bzw. Meldung ber die

Aufstellung des Mini-BHKW nach der Landesbauordnung wird empfohlen.

Die Versorgung Dritter bedarf keines Genehmigungsverfahrens nach dem Energiewirtschaftsgesetz, wenn es sich um

Einspeisung ins Netz eines EVU oder um Abnehmer auerhalb der allgemeinen Versorgung handelt und der Strom

berwiegend aus KWK-Anlagen kommt. Netzeinspeisung und Versorgung Dritter mssen jedoch mit dem rtlichen EVU

abgestimmt werden. Deckt ein Tarifabnehmer seinen Eigenbedarf durch eine KWK-Anlage bis 30 kWel, bleibt er weiter-

hin Tarifkunde (Anschluss- und Versorgungspflicht des EVU).1

Die Verwendung von steuerbegnstigtem Erdgas oder Heizl bzw. die Erstattung der Minerallsteuer 2 erfordert einen

Antrag beim zustndigen Hauptzollamt. Fr die Befreiung von der Stromsteuer hingegen ist bei ausschlielicher Eigen-

bedarfsdeckung aus Anlagen bis 2 MWel keine Anmeldung notwendig.

Der Betreiber eines Mini-BHKW gilt, wenn er Strom in das ffentliche Netz einspeist oder an Dritte verkauft, grundstz-

lich als Unternehmer und kann beim Finanzamt einen Antrag auf Berechtigung zum Vorsteuerabzug stellen. Die Finanz-

mter bewerten aber die Einstufung eines BHKW-Betreibers als vorsteuerabzugsfhigen Gewerbetreibenden unter-

schiedlich und lehnen zum Teil die Antrge ab.

3.2.2 Technisches

Die elektrotechnische Einbindung des Mini-BHKW in das ffentliche Stromnetz muss ein Elektrofachmann vornehmen.

Dabei sind die Technischen Anschlussbestimmungen (TAB) des rtlichen Energieversorgungsunternehmens (EVU) und

der kommunalen Verwaltungsbehrde zu beachten, sowie die technischen Vorschriften, die den gegenwrtigen Stand

der Technik dokumentieren (DIN, VDE).

Wenn Strom in das Netz eingespeist und vom EVU vergtet werden soll, so ist neben dem Bezugszhler ein zustz-

licher Rckspeisezhler mit Rcklaufsperre zu installieren. Wird hingegen keine oder nur geringfgige Einspeisung erwar-

tet, so kann auf den Rckspeisezhler u.U. verzichtet werden das spart Kosten, aber der tatschlich eingespeiste

Strom kann so auch nicht vergtet werden.

Wrme-

undStromversorgun

gmitMini-BHKW

19 BHKW-Fibel

1 Gesetz ber die Elektrizitts-und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz EnWG) von 19982 3 Abs. 3 und 25 Abs. 3a MinerallStG

20BHKW-Fibel

21 BHKW-Fibel

4

5Neue

Entwicklungen

Aufbauund Funktionsweise

Aufbau

4. Aufbau und Funktionsweise

4.1 Das Mini-BHKW

Unter Mini-BHKW versteht man im Allgemeinen ein

Motor-BHKW-Modul mit kleiner Leistung. Es besteht

im Wesentlichen aus dem Verbrennungsmotor als An-

triebseinheit, dem Generator zur Stromerzeugung und

den Wrmetauschern, welche die im Khlwasser und

im Abgas enthaltene Wrme auskoppeln und als Nutz-

wrme zur Verfgung stellen.

Neue Mini-BHKW-Konzepte, die ohne Verbrennungs-

motor arbeiten, sind zur Zeit in der Entwicklung und

teilweise bereits am Markt erhltlich. Dabei handelt es

sich um Dampfmotor, Stirlingmotor und Brennstoff-

zellen-BHKW. Diese Technologien werden in Kapitel 5

gesondert vorgestellt.

Aufbau

undFu

nktionsweise

22BHKW-Fibel

Abbildung 6: Schematischer Aufbau eines Mini-BHKW

Zuluft

120 C

Motor

Generator

Abgas

Kraftstoff-anschluss

HeizungVorlauf max. 90 C

HeizungRcklauf max. 70 C

Khlwasser W.T.Ausfhrung als Platten W.T.

Kat

Abgas W.T. Ausfhrung als Rohrbndel W.T.

Abluft

Khlwasser-vorrat und

-ausdehnung

Abbildung 7:Mini-BHKW in geffnetem Zustand

4.1.1 Leistung

Das kleinste heute verfgbare Motor-BHKW hat eine thermische Leistung von 8 kW und eine elektrische Leistung von

3 kW. Verschiedene Module knnen auch im Teillastbetrieb eingesetzt werden und so eine vorgegebene Wrmelast-

kurve abfahren.

4.1.2 Wirkungsgrade und Stromkennzahl

Wichtige Gren zur Charakterisierung eines Mini-BHKW sind der elektrische und der thermische Wirkungsgrad sowie

die Stromkennzahl. Der elektrische Wirkungsgrad ist als Verhltnis der elektrischen Abgabeleistung zur Brennstoff-

leistung (bezogen auf den Heizwert) angegeben. In hnlicher Weise ist der thermische Wirkungsgrad als Verhltnis der

thermischen Abgabeleistung zur Brennstoffleistung definiert. Aus der Addition von elektrischem und thermischem

Wirkungsgrad ergibt sich der Gesamtwirkungsgrad, der beschreibt, zu welchem Anteil die eingesetzte Brennstoff-

leistung in Nutzleistung in Form von elektrischer und thermischer Leistung umgewandelt wird.

Mini-BHKW erreichen einen Gesamtwirkungsgrad von 85% bis ber 95%, wobei 55% 65% auf die Wrmeerzeugung

und 25% 35% auf die Stromerzeugung entfallen.

Die Stromkennzahl bezeichnet das Verhltnis aus elektrischem zu thermischem Wirkungsgrad. Fr die einzelnen Mini-

BHKW liegen die Stromkennzahlen um 0,4 bis 0,5, d.h. es fllt je nach Modul etwas unterschiedlich etwa doppelt

soviel Wrmeenergie wie Strom an.

4.1.3 Nutzungsdauer

Die Lebensdauer der Mini-BHWK wird von den Herstellern mit etwa 80.000 Betriebsstunden angegeben, das entspricht

rund 15 Jahren bei jhrlich 5.000 bis 5.500 Benutzungsstunden. Whrend dieser Zeit wird meist eine berholung oder

der Austausch des Motors notwendig.

4.2 Der Motor

Die eingesetzten Motoren sind Viertakt-Hubkolbenmotoren, die nach dem Gas-Ottomotorprinzip oder nach dem

Dieselprinzip arbeiten. Fr Mini-BHKW werden sowohl speziell entwickelte Motoren als auch modifizierte Fahrzeug- und

Industriemotoren eingesetzt, bei denen das Khlsystem, die Zndung, die Abgasanlage und einiges mehr fr den

BHKW-Betrieb angepasst werden.

4.3 Der Generator

Die mechanische Energie des Motors wird durch einen Drehstromgenerator in elektrische Energie umgewandelt. Wenn

das Mini-BHKW ausschlielich netzparallel betrieben wird, d.h. stndig mit dem ffentlichen Stromnetz gekoppelt ist,

wird ein Asynchrongenerator eingesetzt. Synchrongeneratoren kommen fr Mini-BHKW zum Einsatz, die auch oder

ausschlielich im Inselbetrieb, d.h. unabhngig vom Stromnetz, betrieben werden sowie fr Anlagen, die auch fr den

Netzersatzbetrieb, d.h. zur Notstromversorgung bei Netzausfall, vorgesehen sind. Synchrongeneratoren bieten darber

hinaus die Mglichkeit zur Leistungsmodulation ber die Variation der Motordrehzahl.

4.4 Die Wrmetauscher

Die Wrmetauscher nehmen die im Motorkhlwasser, im Motorl, im Generator und u.U. im Abgas enthaltene Wrme

auf und geben sie an das Heizungs- und Warmwassersystem ab. Meistens ist der Khlwasserkreislauf vom

Heizungskreis getrennt, um etwaige Verschmutzungen nicht in den Motor gelangen zu lassen. Abhngig vom Modul

besteht auch die Mglichkeit, den Motor direkt mit Heizungswasser zu khlen, wodurch Wrmebertragungsverluste

vermieden werden.

Einige Hersteller bieten zustzlich einen Kondensationswrmetauscher zur Brennwertnutzung an, mit dem der Gesamt-

wirkungsgrad des BHKW abhngig von der Rcklauftemperatur um bis zu 10 Prozentpunkte gesteigert werden kann.

Aufbau

undFu

nktionsweise

23 BHKW-Fibel

4.5 Die Brennstoffe

Mini-BHKW knnen mit verschiedenen fossilen und erneuerbaren Kraftstoffen betrieben werden: Erdgas oder Heizl,

Rapsl, Klrgas oder Biogas. Die meisten bestehenden Mini-BHKW werden mit Erdgas betrieben. Heizl und Flssig-

gas werden dann eingesetzt, wenn kein Erdgasanschluss besteht. Die umweltfreundliche Alternativen sind Pflanzenl

und Biogas wobei die Nutzung vom Biogas sich besonders fr landwirtschaftliche Betriebe anbieten.

Wird das Mini-BHKW ausschlielich mit regenerativen Kraftstoffen angetrieben, so wird der eingespeiste Strom nach

dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) vergtet. Nach dem neu gefassten EEG besteht diese aus einer Grundver-

gtung, einen Bonus fr nachwachsenden Rohstoffe und einen Bonus fr die genutzte Wrme.

Zustzlich gibt es noch einen Bonus fr innovative Techniken, wie Stirling-Motoren, Dampfmotoren oder Brennstoffzellen.

Aufbau

undFu

nktionsweise

24BHKW-Fibel

4.4.1 Brennwertnutzung

Die bei der Verbrennung von Erdgas oder Heizl entstehenden Abgase enthalten Wasserdampf, dessen Konden-

sation normalerweise vermieden wird, um den Heizkessel und den Schornstein vor Feuchte und Korrosion zu

schtzen. Im Wasserdampf ist jedoch Verdampfungswrme ("latente" Wrme) gebunden, die auch als Heiz-

wrme genutzt werden kann. Dazu wird der Wasserdampf durch Abkhlung des Abgases auf 25 60C kon-

densiert und die latente Wrme freigesetzt. Der Anteil der latenten Wrme betrgt fr Heizl ungefhr 6%, fr

Erdgas zirka 11% der im Brennstoff enthaltenen Wrmeenergie. Wie viel der latenten Wrme genutzt werden

kann, hngt weitgehend von der Betriebstemperatur ab. Brennwerttechnik wird hauptschlich bei Erdgas einge-

setzt, da hier grere Wrmegewinne erreicht werden. Bei Heizl ist der Gewinn kleiner und der Aufwand grer,

da sich im Kondensat Schwefelsure bildet. Durch die Einfhrung von schwefelarmem Heizl knnte dies jedoch

weitgehend vermieden werden.

Die Bezeichnung Brennwertnutzung beruht auf der Unterscheidung von Heizwert und Brennwert eines

Brennstoffs. Der Heizwert (frher: unterer Heizwert) ist der Energieanteil, der bei vollstndiger Verbrennung als

fhlbare, "sensible" Wrme frei wird. Der Brennwert (frher: oberer Heizwert) hingegen beinhaltet auch die im

Wasserdampf gebundene, "latente" Wrme. Da der Wirkungsgrad einer Heizungsanlage auf den Heizwert des

Brennstoffs bezogen wird, knnen durch Brennwertnutzung Wirkungsgrade grer als 100% erzielt werden.

4.5.1 Pflanzenl

Nach der neuen Fassung des EEG bekommt kaltgepressetes Rapsl den Bonus fr nachwachsende Rohstoffe,

damit wird diese Art des Pflanzenls besonders bei kleinem Blockheizkraftwerke interessant.

Um fr das sehr hufig verwendete Rapsl einheitliche Qualittsstandards zu schaffen, wurde eine DIN 51605

fr Rapslkraftstoff geschaffen. Die meisten BHKW-Hersteller schreiben diese Qualitt fr ihre Motoren verbind-

lich vor, ansonsten verliert der Betreiber seine Garantie.

Der Bundestag verabschiedete am 29. Juni 2006 das Energiesteuergesetz, das die schrittweise Besteuerung

von Biodiesel und Pflanzenl vorsieht. Dies gilt jedoch nicht fr den Betrieb der Blockheizkraftwerke, diese sind

von der Besteuerung ausgeschlossen.

Rapsl verbrennt wesentlich umweltfreundlicher als herkmmliches Diesel bzw. Heizl:

Das freigesetzte Kohlendioxid wurde whrend des Wachstums des Raps aus der Luft aufgenommen;

es entsteht keine zustzliche CO2-Belastung

Rapsl ist schwefelfrei, die Abgase tragen nicht zum sauren Regen bei

Rapsl verursacht nur etwa halb so viel Ruemissionen

Rapsl ist biologisch leicht abbaubar, die Entsorgung ist problemlos, es entsteht keine Gefhrdung von

Boden und Grundwasser

4.6 Der Spitzenkessel

Als Spitzenkessel wird entweder ein bereits vorhandener Heizkessel oder besser ein Brennwertkessel eingesetzt.

Die erforderliche Leistung des Spitzenkessels ergibt sich aus der Differenz zwischen der maximalen Wrmelast nach

DIN 4701 und der thermischen Leistung des Mini-BHKW. In der Praxis wird die Leistung des Spitzenkessels oft grer

gewhlt, damit dieser gegebenenfalls bei einem Ausfall des Mini-BHKW die gesamte Wrmeversorgung sicherstellen

kann. Der Spitzenkessel wird je nach Anlagenkonzept parallel oder in Reihe zum Mini-BHKW geschaltet. Der Anteil

des Spitzenkessels an der gesamten Wrmebereitstellung hngt vom Verlauf des Wrmebedarfs und von der Auslegung

des Mini-BHKW ab und variiert in den typischen Einsatzgebieten etwa zwischen 25% und 40%.

4.7 Der Pufferspeicher

Der Pufferspeicher dient als Wrmepuffer zwischen dem Zeitpunkt der Erzeugung und der Nutzung der Wrme. Er

wird in das Heizungsnetz eingebunden und mit Heizungswasser durchstrmt. Als Pufferspeicher werden meist Schicht-

speicher eingesetzt, die die Wrme ber einige Stunden speichern knnen. Das Brauchwasser wird ber einen Wrme-

tauscher am oberen, d.h. am wrmeren Ende des Schichtspeichers erhitzt.

Fr ein Mini-BHKW mit 12 kW thermischer Leistung wird ein Pufferspeicher mit einem Volumen von mindestens 500

Litern, besser jedoch von 1000 Litern, eingesetzt (siehe auch Kapitel 7.2.2).

4.8 Der Brauchwasserspeicher

Der Brauchwasserspeicher stellt eine Reserve fr warmes Trinkwasser bereit und ist verbraucherseitig in das Warm-

wassersystem eingebunden. Er ist vom Heizungskreislauf getrennt und wird nur mit Trinkwasser durchstrmt. Wenn

kein Pufferspeicher im Heizungssystem vorhanden ist, ist der Brauchwasserspeicher wichtig, damit das Mini-BHKW

nicht bei jeder kurzzeitigen Warmwasseranforderung fr einige Minuten laufen muss. Ist jedoch ein ausreichend dimen-

sionierter Pufferspeicher eingebunden, kann aus diesem der Warmwasserbedarf ber einen leistungsfhigen

Plattenwrmetauscher direkt gedeckt werden.

Bei kurzzeitigen Wrmelastspitzen wird durch die Entladung des Brauchwasserspeichers das Hinzuschalten des

Spitzenkessels vermieden und dadurch die Mini-BHKW-Laufzeit erhht.

Aufbau

undFu

nktionsweise

25 BHKW-Fibel

Abbildung 8: Rapsfeld

5. Neue Entwicklungen

5.1 Das Brennstoffzellen-BHKW (BZ-BHKW)

Im Gegensatz zu Motor-Mini-BHKW, die im Wesentlichen technisch ausgereift sind und serienmig hergestellt werden,

befinden sich Brennstoffzellen-Mini-BHKW (BZ-Mini-BHKW) noch in der Entwicklung.

Brennstoffzellen (englisch: Fuel Cells, FC) sind elektrochemische Energiewandler, die Wasserstoff mit Sauerstoff zu

reinem Wasser umsetzen und dabei Strom und Wrme produzieren. So ist es naheliegend, Brennstoffzellen auch fr die

Kraft-Wrme-Kopplung einzusetzen. Fr Mini-BHKW werden zur Zeit zwei Konzepte mit unterschiedlichen Brennstoff-

zellen-Typen verfolgt: Zum einen der Einsatz von Polymer-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC, Polymer Electrolyte

Membrane Fuel Cell), die mit einer Betriebstemperatur von 70 90C zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zhlen,

und zum anderen der Einsatz oxidkeramischer Brennstoffzellen (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), die als Hochtemperatur-

Brennstoffzellen bei Betriebstemperaturen von 900 1000C arbeiten.

NeueEntwicklun

gen

26BHKW-Fibel

5.1.1 So funktioniert die Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle besteht im Wesentlichen aus einer Anode, einer Kathode und einem dazwischen liegenden

Elektrolyten, der sowohl fr Wasserstoff als auch fr Sauerstoff undurchlssig ist und so die direkte Knallgas-

reaktion zwischen den beiden Brenngasen verhindert. Die verschiedenen Brennstoffzellen-Typen unterscheiden

sich hauptschlich hinsichtlich des eingesetzten Elektrolyten. Daraus ergeben sich einerseits unterschiedliche

Betriebstemperaturen, andererseits sind auch die im Einzelnen ablaufenden chemischen Reaktionen und die

Anforderungen an die Reinheit der Brenngase unterschiedlich. Das Prinzip der elektrochemischen Stromerzeu-

gung ist fr alle Typen von Brennstoffzellen das gleiche:

An der Anode wird kontinuierlich Wasserstoff zugefhrt, der dort seine Elektronen abgibt, es entstehen H+-Ionen.

Die dabei freigesetzten Elektronen (e-) knnen den Elektrolyten nicht passieren, sie werden ber einen ueren

Leiter zur Kathode geleitet. An der Kathode wird Sauerstoff zugefhrt, der mit den ankommenden Elektronen

O2--Ionen bildet. Je nach eingesetztem Elektrolyten ist dieser entweder nur fr die H+-Ionen (z.B. PEMFC) oder

nur fr die O2--Ionen (z.B. SOFC) durchlssig. Wandern die H+-Ionen durch den Elektrolyten zur Kathode, so

reagieren sie dort mit den O2--Ionen zu Wassermoleklen (H2O). Wandern hingegen die O2--Ionen zur Anode,

so entsteht dort Wasser. Die durch den ueren Stromkreis von der Anode zur Kathode flieenden Elektronen

erzeugen einen elektrischen Gleichstrom, gleichzeitig wird bei der Reaktion Wrme frei.

Eine einzelne Brennstoffzelle stellt eine elektrische Spannung von ca. 0,7 V bereit. Um grere Spannungen zu

erzielen, werden mehrere Zellen elektrisch in Serie geschaltet, so dass sich die Spannungen addieren. In der

Praxis werden die einzelnen Zellen bereinander gestapelt und bilden einen Zellstapel, den so genannten

Stack.

Abbildung 9: Funktionsprinzip der PEMFC Abbildung 10: Funktionsprinzip der SOFC

5.1.2 Brennstoff-Versorgung

Wird die Brennstoffzelle mit reinem Wasserstoff betrieben, entsteht neben Strom und Wrme lediglich reines Wasser. In

diesem Fall ist eine emissionsfreie Strom- und Wrmebereitstellung gegeben. Auf lange Sicht werden Brennstoffzellen

mit ihren vielfltigen Anwendungsbereichen als Fundament fr eine emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft angesehen.

Allerdings sind die Fragen nach der Herstellung des Wasserstoffs noch nicht geklrt. Diskutiert werden die Elektrolyse

von Wasser mittels Solarstrom sowie die Wasserstoffgewinnung aus Biomasse. Auch der Transport und die Verteilung

des Wasserstoffs an die Verbraucher ist problematisch, da fr Wasserstoff eine komplett neue Infrastruktur aufgebaut

werden msste. Doch schon heute knnen mit Mini-BHKW auf Basis von Erdgas dezentrale Energieversorgungsstruk-

turen aufgebaut werden, die einen spteren schrittweisen bergang auf erneuerbaren Wasserstoff mglich machen.

Auch Brennstoffzellen-BHKW knnen und werden in nchster Zukunft mit Erdgas betrieben werden. Fr den Betrieb

der PEMFC wird aus dem Erdgas, bevor es in die Brennstoffzelle gelangt, in einem vorgeschalteten Reformer Wasser-

stoff gewonnen. Die SOFC mit ihrer hohen Betriebstemperatur erlaubt hingegen auch die interne Reformierung des

Erdgases in der Zelle selbst.

Bei der Reformierung entstehen CO2 und geringe Mengen anderer Schadstoffe, auerdem treten Umwandlungsverluste

auf und der Energieaufwand fr die Erdgasreformierung senkt den Gesamtwirkungsgrad des BHKW. Doch auch, wenn

das Brennstoffzellen-Mini-BHKW mit Erdgas betrieben wird, ist es eine interessante Option fr die nhere Zukunft. ber-

dies kann die SOFC nicht jedoch die PEMFC auch mit Biogas betrieben werden.

5.1.3 Eigenschaften

Der wesentliche Vorteil des BZ-Mini-BHKW ist sein hoher elektrischer Wirkungsgrad. Obwohl bei der Reformierung

Verluste entstehen, sind Brennstoffzellen auch auf der Basis von Erdgas effizientere Stromerzeuger als Gasmotoren.

Fr das BHKW-Gesamtsystem wird ein elektrischer Wirkungsgrad von bis zu 40% angestrebt. Der Gesamtwirkungs-

grad wird mit 80% 90% jedoch eher niedriger als der eines Motor-BHKW sein.

Aufgrund des groen elektrischen Wirkungsgrades haben BZ-BHKW grere Stromkennzahlen als Motor-BHKW,

d.h. bei gleicher thermischer Leistung wird mehr Strom produziert.

Es entstehen weniger CO2-Emissionen und keine

Stickoxid-Emissionen.

Durch das Fehlen beweglicher Teile wird ein geringerer

Wartungsaufwand erwartet.

Brennstoffzellen sind modular aufgebaut, daher knnen

auch Anlagen mit kleiner elektrischer Leistung realisiert

werden, ohne dass der Wirkungsgrad sinkt. Im Teillast-

betrieb steigt der elektrische Wirkungsgrad sogar an.

Besonders bei weiter abnehmendem Wrmebedarf

durch verbesserte Wrmedmmung und Niedrigenergie-

Standards ist dieser Aspekt interessant, da Motor-BHKW

mit 5 kW elektrischer Leistung dann oft schon zu gro

sind.

NeueEntwicklun

gen

27 BHKW-Fibel

Abbildung 11: Schematische Darstellung einesBrennstoffzellen-Heizgerts

5.1.4 Stand der Entwicklung

Die oben genannten Eigenschaften des Brennstoffzellen-BHKW sind heute schon technisch realisierbar, allerdings ist

bisher noch kein Brennstoffzellen-Mini-BHKW kommerziell auf dem Markt verfgbar. Fr beide Typen werden zur Zeit in

Versuchsanlagen bzw. Feldtests Erfahrungen im Langzeitbetrieb gesammelt. Das grte technische Problem des

PEMFC-BHKW stellt zur Zeit die erforderliche Vereinfachung der Erdgasreformierung dar, die zur Zeit noch zu aufwndig

ist, um sie im Heizungskeller durchfhren zu knnen. Dagegen ist die Brennstoffaufbereitung fr die SOFC wegen ihrer

hohen Betriebstemperatur eher unkompliziert, die hohen Temperaturen machen sie aber andererseits materialtech-

nisch uerst anspruchsvoll.

Das grte Hindernis auf dem Weg zur Marktreife sind jedoch die Herstellungskosten: Diese liegen heute bei deutlich

ber 10.000 pro kWel und werden noch erheblich sinken mssen, damit Brennstoffzellen-BHKW mit Motor-BHKW

konkurrieren knnen. Die breite Markteinfhrung und Serienfertigung in groer Stckzahl wird fr beide BZ-BHKW-

Typen fr 2015 erwartet.

5.2 Das Stirlingmotor-BHKW

Noch in der Entwicklung befindet sich auch das Stirlingmotor-BHKW. Der Einsatz des Stirlingmotors ist vielverspre-

chend, denn er ist umweltfreundlich und kann sowohl fossile Brennstoffe als auch erneuerbare Energietrger nutzen.

Zur Zeit werden in verschiedenen Feldtests Erfahrungen mit Stirlingmotor-Mini-BHKW gesammelt, die zu weiteren

technischen Verbesserungen und schlielich zur Serienreife fhren sollen.

Der Stirlingmotor hat geschlossene Arbeitsrume, die Wrmezufuhr erfolgt von auen. Durch die kontinuierliche Ver-

brennung in einer Brennkammer auerhalb des Zylinders knnen besonders gnstige Abgaswerte erreicht werden.

Auerdem arbeitet der Stirling-Motor unabhngig von der Art der Wrmequelle und eignet sich damit insbesondere

auch fr den Betrieb mit erneuerbaren Kraftstoffen, da er unempfindlich gegenber Schwankungen in der Gasqualitt

ist. Da Rckstnde aus der Verbrennung nicht in den Motor gelangen knnen, ist der Verschlei gering und es werden

wartungsfreie Laufzeiten von 5.000 bis 8.000 Stunden erwartet.

NeueEntwicklun

gen

28BHKW-Fibel

Abbildung 12: Stirling-BHKW Typ WhisperGen am Prfstand der Hochschule Reutlingen

NeueEntwicklun

gen

29 BHKW-Fibel

5.2.1 So funktioniert der Stirlingmotor

Der Stirlingmotor ist eine Wrme-Kraft-Maschine, d.h. zugefhrte Wrmeenergie wird in mechanische Energie

umgewandelt.

Ein geschlossener Arbeitsraum, der als Arbeitsgas (meist Helium) enthlt, wird auf einer Seite von auen erhitzt,

auf der anderen Seite gekhlt. Ein Verdrngerkolben schiebt das Arbeitsgas periodisch von einer Seite auf die

andere. Beim bergang von der kalten auf die heie Seite wird das Gas erhitzt, es dehnt sich aus und der Druck

im Arbeitsraum steigt. Dadurch wird der Arbeitskolben nach auen gedrckt. Der Verdrnger schiebt dann das

Gas auf die kalte Seite zurck. Dort khlt es ab, zieht sich zusammen und der Druck im Arbeitsraum sinkt. Der

Arbeitskolben wird dadurch wieder nach innen gesogen.

Whrend also der Verdrngerkolben angetrieben wird, gibt der Arbeitskolben mechanische Energie ab.

Zur Steuerung des Stirlingmotors werden Verdrnger- und Arbeitskolben durch Pleuel mit einer Kurbelwelle

verbunden, so dass der Verdrnger dem Arbeitskolben um eine viertel Drehung voraus luft.

Abbildung 13: Prinzip des Stirlingmotors

Wrmeenergie

Wrmeenergie

Wrmeenergie

Wrmeenergie

Verdrnger-kolben

Arbeits-kolben

1 2

43

5.3 Dampfmotor-BHKW

In Anlehnung an die Kraftwerkstechnik wird auch der Dampfkraftprozess in kleinen

BHKW abgebildet, wobei aufgrund der begrenzten Skalierbarkeit von Turbinen ande-

re Expansionsmaschinen eingesetzt werden. Dabei kommen sowohl Kolbenma-

schinen als auch, insbesondere bei kleineren Leistungen, aus dem Kompressorenbau

bekannte Rotationsmaschinen oder linear bewegte Doppelkolben mit Lineargenerator

zum Einsatz. Letztere Variante ist in dem Dampfmotor-BHKW lion Powerblock der

Firma OTAG verwirklicht. Dieses BHKW ist seit Ende 2007 am Markt verfgbar und

mit einer elektrischen Leistung von 0,3 bis 2 kW sowie einer thermischen Leistung

von 3 bis 16 kW speziell fr den Einsatz in kleinen Einheiten, wie Ein- und

Abbildung 14:Das Dampfmotor-BHKW lion Powerblock

Zweifamilienhusern, entwickelt worden. An der Angabe der Leistungsdaten ist abzulesen, dass das Gert in einem

weiten Bereich modulierbar ist.

Prinzipbedingt knnen Dampfmotor-BHKW sehr kompakt aufgebaut werden, und sie arbeiten geruscharm. Des

Weiteren versprechen sie aufgrund der wenigen bewegten Teile einen wartungsarmen Betrieb und emittieren aufgrund

der ueren, kontinuierlichen Verbrennung wenig Schadgase, so dass kein Katalysator zur nachtrglichen Abgasrei-

nigung erforderlich ist. Die uere Verbrennung erlaubt zudem den Einsatz regenerativer Brennstoffe.

5.3.1 Funktionsweise des Dampfmotor-BHKWs OTAG lion

Anhand der nachstehenden Abbildung ist das Arbeitsprinzip des Dampfmotor-BHKWs der Firma OTAG erkennbar. Die

Erwrmung, Verdampfung und berhitzung finden in einem Rohrverdampfer (4) mit uerer Beheizung ber einen

Gasbrenner (5) statt. Der erzeugte Dampf strmt im Wechsel in die beiden Zylinder (3 und 10) der als Linator (1)

bezeichneten Expansionsmaschine. Zwischen den Zylindern ist ein linear beweglicher Doppelkolben (7) angeordnet, der

die Entspannungsarbeit aufnimmt und auf diese Weise in Oszillation versetzt wird; die Schwingungsfrequenz kann dabei

zur Leistungsmodulation verndert und zwischen 40 und 75 Hz eingestellt werden. Mit dem Doppelkolben ist eine

Ankerspule (9) verbunden, die sich als Teil eines Lineargenerators in einem Magnetfeld bewegt, um die Bewegungs-

energie in elektrische Energie umzusetzen. Mit Hilfe eines nachgeschalteten Wechselrichters wird netzkonforme

Wechselspannung erzeugt, die entweder zur eigenen Nutzung oder zur Einspeisung dienen kann (6). Dampfseitig

erfolgt nach der Entspannung die Abkhlung mit Kondensation, wobei die dabei freiwerdende Wrme mittels eines

Plattenwrmebertragers (8) an das Heiznetz bertragen wird.

NeueEntwicklun

gen

30BHKW-Fibel

Abbildung 15: Arbeitsprinzip des Dampfmotor-BHKWs OTAG lion

WWiicchhttiiggee BBaauutteeiilleeddeess lliioonn PPoowweerrbblloocckk::

LINATOR Dampfleitung rechter Zylinder Rohrverdampfer Brenner Stromabfhrung Doppelfreikolben Wrmetauscher Spule

linker Zylinder

31 BHKW-Fibel

32BHKW-Fibel

33 BHKW-Fibel

6

Betriebsweise

EinsatzgebieteEinsatzgebiete

8gekoppelter und getrennter ErzeugungVergleich zwischen 7

6. Einsatzgebiete

6.1 Versorgung einzelner Gebude

Jahrzehntelang beschrnkte sich die Anwendung der KWK im Wesentlichen auf die Industrie und ffentliche Fern-

wrmeversorgung. Kleinere Gebude konnten die Vorteile der KWK nur nutzen, wenn sie an ein Fernwrmenetz ange-

schlossen waren. Mit den serienmig hergestellten Mini-BHKW ist Kraft-Wrme-Kopplung auch fr einzelne kleinere

Objekte einsetzbar. Diese knnen durch den Betrieb eines Mini-BHKW die Vorteile der KWK nutzen, die Umwelt ent-

lasten und in vielen Fllen Energiekosten sparen.

6.1.1 Geeignete Versorgungsobjekte

Mini-BHKW versorgen Wohngebude, ffentliche Gebude sowie Industrie und Handel mit Wrme und Strom.

Besonders gnstige Einsatzbedingungen bieten:

Groe Einfamilienhuser mit sehr hohem Wrmebedarf durch Schwimmbad, Bro, Verkaufsrume o..

Mehrfamilienhuser, Reihenhuser, Wohnblocks

Hotels, Pensionen, Gasthfe, Tagungssttten

Altenwohnheime, Studentenwohnheime

Kindergrten, Schulen, Betriebsgebude

Sportanlagen, Schwimmbder

andere Gebude oder Betriebssttten mit ganzjhrigem Wrme- und Strombedarf

Es knnen auch einige benachbarte Gebude durch ein oder mehrere gemeinsam gesteuerte Mini-BHKW zusam-

men ber ein Wrmenetz versorgt werden. Im Wrmeverbund oder im Mehrfamilien- oder Reihenhaus ersetzt ein zent-

rales BHKW mehrere einzelne Heizungsanlagen. Neben einer effizienten Energieversorgung bietet das den Vorteil, dass

Modernisierungen z.B. der Einsatz verbesserter Technologie oder umweltfreundlicherer Brennstoffe nur an einer ein-

zelnen Anlage vorgenommen werden mssen, aber viele Nutzer davon profitieren knnen.

Einsatzgebiete

34BHKW-Fibel

Abbildung 14:Zwlf Wohnungen und ein Caf werden in Schnau imSchwarzwald durch zwei Mini-BHKW versorgt

Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele von Gebuden, die einen wirtschaftlichen Einsatz eines Mini-BHKW erwarten

lassen.

Die angegebenen Gren bieten lediglich Anhaltspunkte. Ob fr ein vorliegendes Objekt der Einsatz eines Mini-BHKW

tatschlich kologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, muss im Einzelfall geprft werden und hngt auch entscheidend

von der richtigen Auslegung des BHKW-Systems ab.

6.1.2 Mini-BHKW fr kleinere Gebude

Mini-BHKW knnen in fast jedem Gebude eingesetzt werden, in dem ein ausreichender Wrmebedarf besteht, denn:

Mini-BHKW sind klein. Sie knnen auf einem Lkw angeliefert werden, passen durch die Tr und finden in einem

normalen Heizungsraum Platz. Bei 10 15 kW thermischer Leistung liegen die Abmessungen des kompletten

Moduls in der Grenordnung 100/140cm x 70/80cm x 90/100cm.

Mini-BHKW sind leicht. Mit geeigneten Transporthilfen (Hebegurte, Hubwagen, Transportschlitten) werden sie

ntigenfalls auch ber Treppen in den Heizungsraum befrdert. Die kleinsten BHWK wiegen 300 500 kg

und knnen zum Teil fr den Transport zerlegt werden.

Mini-BHKW sind kompakt. Sie werden als komplette, anschlussfertige Anlage angeliefert, so dass ihre Aufstellung in

einen vorhandenen Heizungsraum durch einen fachkundigen Heizungsinstallateur mglich ist. Die Einbindung in das

Stromnetz nimmt ein Elektrofachmann vor. Der Anschluss an die l- oder Gasversorgung, an den Kamin, ans Strom-

und Heizungsnetz und an die Warmwasserversorgung erfordert keine greren Umbauten, wenn das Gebude mit

einer Zentralheizung und zentraler Warmwasserversorgung ausgerstet ist.

Mini-BHKW haben eine kleine Leistung. Bei 10 12 kWth ist in kleinen Mehrfamilienhusern, Schulen etc. mit

typischem Wrmebedarf eine gute Auslastung des BHKW und damit ein wirtschaftlicher Betrieb mglich.

Mini-BHKW machen nicht viel Lrm. Sie sind in der Regel mit einer Verkleidung zur Schalldmmung ausgestattet.

Mit einem Schalldruckpegel von 50 70 dB(A) in 1 Meter Entfernung sind Mini-BHKW nicht lauter als eine normale

Unterhaltung.

Das kleine Kraftwerk verhlt sich so unauffllig und zuverlssig wie Ihre gewohnte Gas- oder lheizung.

Einsatzgebiete

35 BHKW-Fibel

Tabelle 1:Anhaltspunkte fr den Wrmebedarf

Gebude Mindest-Gre oder Wrmebedarf als Anhaltspunkt

Mehrfamilienhaus 8 10 Wohnungen

Gewerbebetrieb Wrmelast > 40 kW

Hallenbad 20-m-Becken

Schule (mit Sporthalle / Duschen) 250 Schler

Hotel 40 50 Zimmer

Krankenhaus 25 30 Betten

Verwaltungsgebude 800 m2

6.2 Thermische Auslegung

Wie gro muss nun der Wrmebedarf sein, damit sich der Einsatz eines Mini-BHKW lohnt?

Ausschlaggebend fr die Beurteilung ist die Grundlast des Wrmebedarfs, denn um lange Laufzeiten zu erreichen, wird

nur dieser Anteil durch das Mini-BHKW abgedeckt. Im Gegensatz zum Heizwrmebedarf ist der Warmwasserbedarf

ber das ganze Jahr annhernd konstant und kann so vollstndig durch das Mini-BHKW abgedeckt werden. Dadurch

ergeben sich z.B. in Hotels oder anderen Gebuden mit groem Warmwasserverbrauch oft besonders gnstige Voraus-

setzungen fr den Einsatz eines Mini-BHKW. In Brogebuden hingegen wird Wrme oftmals fast nur fr das Heizen

gebraucht, und das Mini-BHKW kann im Sommer nicht ausgelastet werden.

Je mehr Menschen in dem zu versorgenden Gebude wohnen, desto grer ist der Anteil der kontinuierlichen Warm-

wasserbereitstellung am gesamten Wrmebedarf, auerdem werden durch die individuell unterschiedliche Wrme-

nutzung Lastspitzen ausgeglichen und der Wrmebedarf vergleichmigt. Im Wohnbereich werden Mini-BHKW daher

vor allem in Mehrfamilienhusern, Wohnanlagen u.. eingesetzt. Dagegen kommen Einfamilienhuser nur bei erhhtem

Wrmebedarf durch zustzliche Verbraucher, z.B. Schwimmbder, fr den sinnvollen Einsatz eines Mini-BHKW in Frage.

Ist der Wrmebedarf eines Gebudes zu gering, kann berlegt werden, ob benachbarte Gebude ber ein Wrmenetz

mitversorgt werden knnen.

Fr eine erste Abschtzung gilt als Faustregel, dass das Mini-BHKW mindestens 4.000 Betriebsstunden im Jahr bei

Volllast und vollstndiger Nutzung der erzeugten Wrme erreichen muss, um wirtschaftlich sein zu knnen. Das bedeu-

tet, dass auch auerhalb der Heizperiode ein ausreichender Wrmebedarf bestehen muss, z.B. fr den Warm -

wasserbedarf in Wohngebuden, fr Schwimmbaderwrmung, fr Prozesswrme in Industriebetrieben oder fr

Trocknungsprozesse etc.

Einsatzgebiete

36BHKW-Fibel

Abbildung 15:Zwei Mini-BHKW passen problemlos in den Heizungsraum

Einsatzgebiete

37 BHKW-Fibel

Abbildung 16: Mglichkeiten fr die wrmeseitige Einbindung eines Mini-BHKW

6.2.1 Jahresdauerlinie

Die Jahresdauerlinie des Wrmebedarfs gibt an, an wie vielen Stunden im Jahr eine gegebene Wrmelast erreicht oder

berschritten wird.

Als Richtgre fr die erforderliche Leistung des Mini-BHKW wird vielfach angegeben, dass diese 15% 30% der maxi-

malen Wrmelast betragen soll. Dies bezieht sich jedoch auf die maximale Wrmelast, die sich ergibt, wenn man mittle-

re Auenluft-Temperaturen zugrunde legt. DIN 4701 zur Berechnung der Heizwrmelast hingegen bercksichtigt den

niedrigsten Zweitagesmittelwert, der zwischen 1951 und 1970 zehnmal auftrat, und erhlt dadurch wesentlich hhere

Werte fr die maximale Wrmelast. Fr die Dimensionierung des Mini-BHKW sind jedoch selten auftretende Tiefst-

temperaturen unerheblich, da die Spitzenlast ohnehin durch den Spitzenkessel abgedeckt wird.

Geht man von der Leistung eines gewhlten Mini-BHKW-Moduls aus, lsst sich aus der Jahresdauerlinie ablesen, wie

viele Betriebsstunden es im Jahr erreichen kann. Je flacher die Kurve verluft, d.h. je gleichmiger der Wrmever-

brauch ber das Jahr ist, desto gnstiger sind die Bedingungen fr den Einsatz eines Mini-BHKW. Die Betriebszeit des

Mini-BHKW lsst sich durch die Einbindung eines Wrmespeichers in vielen Fllen erheblich erhhen (s. Betriebsweise,

Kapitel 7.2.2).

Entscheidend fr die Auslegung des Mini-BHKW ist also nicht der Gesamtwrmebedarf, sondern vielmehr der Verlauf

ber das Jahr. In den meisten Fllen zumindest im Wohnbereich liegen jedoch keine Jahresdauerlinien vor, und die

relativ kleine Investition fr ein Mini-BHKW rechtfertigt nicht den Aufwand, den Wrmelastgang ber das ganze Jahr zu

messen. Jedoch gibt es fr Wohnhuser, Wohnanlagen, Hotels, Schulen etc. jeweils typische Verlufe des Wrmebe-

darfs (Lastprofile), auf die man sich sttzen kann. Da der Gesamtwrmebedarf in der Regel bekannt ist durch den

jhrlichen Gas- oder Heizlverbrauch kann das Lastprofil auf den tatschlichen Verbrauch skaliert werden.

6.2.2 Abschtzung fr den Mindest-Wrmebedarf

Ausgehend von einem typischen Lastprofil fr ein Mehrfamilienhaus lsst sich abschtzen, dass bei einem Gesamt-

wrmebedarf von 120 MWh pro Jahr die Wrmelast an 4.000 Stunden den Wert von 12 kW erreicht oder berschreitet.

120 MWh Wrme entspricht rund 12.000 Litern Heizl oder 12.000 Kubikmetern Erdgas! Dieser Jahresverbrauch sollte

also mindestens bestehen, um den Einsatz eines Mini-BHKW in Erwgung zu ziehen. Dabei darf man nicht vergessen,

dass es sich hierbei um Anhaltswerte handelt, die eine genauere Wrmebedarfsrechnung nicht ersetzen knnen. Es

muss auch bercksichtigt werden, dass 4.000 Betriebsstunden im Jahr durchaus keine Garantie fr die Wirtschaftlich-

keit des Mini-BHKW darstellen. Eine Wirtschaftlichkeitsrechnung ist in jedem Fall angebracht.

Einsatzgebiete

38BHKW-Fibel

Abbildung 17: Beispiel fr Jahresdauerlinie: An 4.000 Stunden im Jahr betrgt die Wrmelast mindestens 12 kW

7 Betriebsweise

7.1 Automatische Steuerung fr verschiedene Einsatzgebiete

Anders als beim konventionellen Heizkessel, der bei Wrmebedarf einschaltet und bei erreichter Soll-Temperatur wieder

abschaltet, ist fr das Mini-BHKW eine aufwndigere Steuerung ntig, um die Wrme- und Stromproduktion zu optimie-

ren und ggf. die zustzlichen Komponenten wie Spitzenkessel und Wrmespeicher zu steuern. Grundstzlich gibt es

verschiedene Strategien, das Mini-BHKW-Modul und die einzelnen Komponenten zu betreiben. Dabei muss bercksich-

tigt werden, dass der Motor des Mini-BHKW hufiges Takten schlecht vertrgt und dies seine Lebensdauer erheblich

verkrzen kann. Pro Start sollte das Mini-BHKW mindestens eine Stunde laufen, bevor es wieder abgeschaltet wird.

Neben einer zuverlssigen Versorgung werden hohe und kontinuierliche Laufzeiten angestrebt.

Je nach Einsatzgebiet wird das

Mini-BHKW nach unterschiedlichen

Kriterien an- und abgeschaltet. Die

Modulsteuerung stellt dafr ver-

schiedene Programme zur Ver-

fgung, nach denen die Modul-

Steuereinheit den Betrieb der

Anlage automatisch regelt. Die

einzelnen Hersteller bieten zum

Teil unterschiedliche Programm-

Optionen auch fr Sonderan-

wendungen wie Notstrom- oder

Inselbetrieb an.

7.2 Netzparallelbetrieb

In den meisten Fllen wird das Mini-BHKW im Netzparallelbetrieb eingesetzt, d.h. es wird an das ffentliche Stromnetz

angeschlossen. Erzeugter Strom, der nicht selbst genutzt werden kann, wird ins Netz eingespeist, zustzlich bentigter

Strom wird aus diesem bezogen. Ein Spitzenkessel wird zusammen mit dem Mini-BHKW betrieben, um die Mittel- und

Spitzenlast des Wrmebedarfs zu decken. Grundstzlich wird der Spitzenkessel nur dann in Betrieb genommen, wenn

die thermische Leistung des Mini-BHKW nicht ausreicht, um die Wrmenachfrage zu befriedigen. Verfgt das Mini-

BHKW ber einen Pufferspeicher mit integrierter Zusatzheizung, so kann unter Umstnden auf den zustzlichen

Spitzenkessel verzichtet werden.

7.2.1 Wrmegefhrter Netzparallelbetrieb

In der streng wrmegefhrten Betriebsart wird das BHKW wird nur dann eingeschaltet, wenn ein Wrmebedarf fr

Heizung, Warmwasser oder andere Abnehmer besteht. Ist der Wrmebedarf gedeckt, schaltet das Mini-BHKW ab.

Bei dieser Betriebsart kommt es zu hufigem Takten, da das Mini-BHKW direkt auf den Bedarf reagieren muss.

Der produzierte Strom wird bei Bedarf im Objekt selbst genutzt, anderenfalls wird er ins ffentliche Stromnetz einge-

speist. Da der Strom aber nicht dann produziert wird, wenn er gebraucht wird, sondern dann, wenn Wrme gebraucht

wird, muss in der Regel ein groer Anteil des Stroms eingespeist werden, whrend zu anderen Zeiten teurer Strom aus

dem Netz bezogen werden muss.

Betriebsw

eise

39 BHKW-Fibel

Abbildung 18:Datenfernbertragung

7.2.2 Stromoptimierter Netzparallelbetrieb

Durch die Einbindung eines Wrmespeichers in das Mini-BHKW-System kann der Betrieb optimiert werden. Die vom

Mini-BHKW produzierte Wrme wird wenn sie nicht aktuell gebraucht wird in einem Pufferspeicher zwischengespei-

chert. Wenn hingegen mehr Wrme gebraucht wird, als das Mini-BHKW erzeugt, wird der Speicher entladen.

Besonders im Sommer und in der bergangszeit, wenn das Mini-BHKW nicht stndig luft, kann es gezielt dann einge-

schaltet werden, wenn es hohe Stromerlse erzielt. Voraussetzung ist aber in jedem Fall, dass die produzierte Wrme

gespeichert und spter genutzt werden kann. Die stromoptimierte Betriebsweise ist besonders fr Gewerbe und Indus-

trie mit hohem Stromverbrauch lohnend, da Stromspitzen abgedeckt werden knnen und teurer Spitzenstrombezug

vermieden wird.

Der Speicher dient zugleich als Wrmereserve fr kurzzeitige Bedarfsspitzen. Der Spitzenkessel wird erst dann zuge-

schaltet, wenn das Mini-BHKW und der Pufferspeicher gemeinsam den Wrmebedarf nicht abdecken knnen. Dadurch

wird eine bessere Auslastung des Mini-BHKW erreicht.

Je grer der Anteil der Mini-BHKW-Leistung an der maximalen Wrmelast ist, desto grer wird auch der Einfluss des

Pufferspeichers. Ist der Mini-BHKW-Anteil hingegen gering, erreicht es ohnehin das ganze Jahr ber hohe Laufzeiten,

da das Heizungs- und Warmwassersystem die Wrme weitgehend aufnimmt.

Der Pufferspeicher wird normalerweise so ausgelegt, dass er die Wrmemenge speichern kann, die das Mini-BHKW in

1 bis 2 Stunden produziert; das heit, fr ein Mini-BHKW mit einer thermischen Leistung von 12 kW wird ein Speicher

von 500 1000 Litern eingesetzt. Die Erhhung des Speichervolumens von 500 auf 1000 Liter verlngert zwar die

Laufzeit des Mini-BHKW nicht mehr wesentlich, trgt aber zur Schonung des Motors und zur Reduzierung von Strun-

gen bei. Da Mini-BHKW relativ kleine Heizungsnetze mit verhltnismig geringer Wrmespeicherkapazitt versorgen,

khlt das System bei Stillstand des Mini-BHKW schnell aus. Ein ausreichend groer Pufferspeicher sorgt fr eine Tem-

peraturanhebung im Rcklauf und vermeidet dadurch Kaltstarts des Motors. Darber hinaus wird die Takthufigkeit

reduziert.

Betriebsw

eise

40BHKW-Fibel

Abbildung 19: Mini-BHKW mit beigestelltem Wrmespeicher

7.3 Inselbetrieb

Abgelegene Huser, Hfe oder Betriebe, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, knnen durch ein insel-

betriebsfhiges Mini-BHKW mit Strom und Wrme versorgt werden. Der gesamte Strombedarf wird durch das Mini-

BHKW abgedeckt, die Wrmeversorgung erfolgt bivalent mit einem zustzlichen Spitzenkessel oder monovalent mit

Einbindung eines Wrmespeichers. Das Mini-BHKW wird durch einen Strombedarf angefordert, unabhngig vom

Wrmebedarf. Kann die erzeugte Wrme nicht vom Heizungssystem oder Wrmespeicher aufgenommen werden,

so muss das Mini-BHKW gekhlt werden, um eine berhitzung zu vermeiden.

Das Mini-BHKW selbst muss fr den Inselbetrieb geeignet sein und ber einen Synchrongenerator, eine Batterieanlage

zur Stromspeicherung und eine Notkhleinrichtung verfgen.

7.4 Notstrombetrieb

Das Mini-BHKW luft im Netzparallelbetrieb. Bei Netzausfall bernimmt es die gesamte Stromversorgung. Dies setzt

ein notstromtaugliches Mini-BHKW mit angepasster Steuerung sowie eine Notkhlvorrichtung voraus.

Da bei der Khlung der Wrmeanteil der eingesetzten Energie ungenutzt verschenkt wird, beschrnkt sich der streng

stromgefhrte Betrieb im Wesentlichen auf den Insel- und Notstrombetrieb. Zur Vermeidung von Notkhlung sollte in

diesen Fllen jedoch ein ausreichend dimensionierter Wrmespeicher vorhanden sein.

7.5 Modularer Aufbau

Bei groem Wrmebedarf des Versorgungsobjektes knnen mehrere Module gemeinsam betrieben und gesteuert

werden. Dieser modulare Aufbau erlaubt es, zur Anpassung an den jeweiligen Wrmebedarf einzelne Module zu- oder

abzuschalten. Dadurch wird eine bessere Auslastung der einzelnen Module erreicht, als wenn ein einziges Modul mit

grerer Leistung betrieben wrde. Zudem bietet das modulare System eine grere Versorgungssicherheit, da bei

Ausfall oder Wartung eines Moduls die anderen weiter betrieben werden knnen.

Betriebsw

eise

41 BHKW-Fibel

Abbildung 20: Der Wrmespeicher kann die Laufzeit des Mini-BHKW erheblich erhhen

Betriebsw

eise

42BHKW-Fibel

8 Vergleich zwischen gekoppelter

und getrennter Erzeugung

8.1 Die zwei Alternativen der Wrme- und Stromerzeugung

Motivation fr den Einsatz eines Mini-BHKW ist es, die Wrme- und Stromversorgung mglichst effizient, umweltscho-

nend und kostengnstig zu gestalten. Um den zu erwartenden Erfolg zu beurteilen, werden die zwei konkurrieren-

den Varianten zur Wrme- und Stromversorgung miteinander verglichen. Die gekoppelte Erzeugung umfasst die

Wrme- und Stromproduktion des Mini-BHKW, den Reststrombezug aus dem Netz und die Wrmeerzeugung durch

den Spitzenkessel. Bei der getrennten Erzeugung wird der gesamte Strom aus dem ffentlichen Netz bezogen, die

Wrme wird im eigenen Gas- oder lkessel erzeugt.

Um eine verlssliche Basis fr die Beurteilung des Mini-BHKW zu erhalten, ist eine detaillierte Betrachtung aller Ein-

flussgren angebracht. Dies umfasst eine Vollkostenrechnung fr beide Varianten (unter Bercksichtigung der Strom-

erlse fr das Mini-BHKW), die Bestimmung des Wrme- und Strombedarfs sowie die Ermittlung des daraus resul-

tierenden Brennstoffverbrauchs und der emittierten Schadstoffe.

8.1.1 Planungssoftware MiniBHKW-Plan

Viele Hersteller verfgen ber eigene Software zur Wirtschaftlichkeitsberechnung ihrer Module. Eine herstellerunabhngi-

ge Planungs- und Auslegungssoftware hat das Zentrum fr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) im

Auftrag des Wirtschaftsministeriums Baden-Wrttemberg entwickelt.

Vergleich

43 BHKW-Fibel

Abbildung 21: Startmen von MiniBHKW-Plan

MiniBHKW-Plan berechnet den stndlichen Wrmebedarf eines oder mehrerer Gebude unter Bercksichtigung der

Gebude- und Klimadaten. Ein zustzlicher Prozesswrmebedarf kann eingegeben werden. Ausgehend vom Gesamt-

wrmebedarf simuliert MiniBHKW-Plan den Betrieb des Mini-BHKW-Systems: Wrme- und Stromproduktion eines oder

mehrerer Module, Be- und Entladung des Pufferspeichers sowie der Betrieb des Spitzenkessels werden in Stunden-

schritten ber das ganze Jahr simuliert. Aus den Betriebszeiten des Mini-BHKW und des Spitzenkessels werden

abhngig vom eingesetzten Brennstoff die anfallenden Emissionen von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeloxid,

Stickoxiden und Staub berechnet. Anschlieend werden in einer Wirtschaftlichkeitsberechnung die Kapital-, Betriebs-

und Brennstoffkosten sowie die Erlse aus vermiedenem Strombezug und Einspeisung zu unterschiedlichen Tarifzeiten

bestimmt. Die zustzliche Simulation der getrennten Wrme- und Stromversorgung ermglicht einen Vergleich zwischen

den beiden Versorgungsvarianten hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Schadstoff-Emissionen.

Im Folgenden werden einige wichtige Einflussgren fr die Emissionsbilanz und die Wirtschaftlichkeit von Mini-BHKW

aufgezeigt.

8.2 Emissionen

Ein wichtiges Argument fr den Einsatz von Mini-BHKW ist die Reduzierung von Schadstoffemissionen wie Kohlendioxid

(CO2), Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffoxiden (NOX) und Staub (Partikel). Die Emissionen, die bei der Erzeugung von Wr me

und Strom entstehen, hngen von der Art der Erzeugung, vom Brennstoff und vom Wirkungsgrad der Energieumwand lung

ab. Je grer der Wirkungsgrad ist, desto geringer ist der Brennstoffverbrauch und desto geringer sind die Emissionen.

Whrend die Emissionen von fr die Luftreinhaltung relevanten Stoffen, wie z.B. Kohlenmonoxid, Stickoxiden und

Partikeln auch durch die Optimierung der Verbrennungsbedingungen oder sekundre Minderungstechniken wie

Abgaskatalysatoren oder Filter verringert werden kann, knnen die fr den Klimaschutz relevanten CO2-Emissionen nur

durch eine Reduzierung des Brennstoffverbrauches gesenkt werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt, insbesondere beim Einsatz von festen und flssigen Brennstoffen, ist der Schutz der

Nachbarschaft vor Gerchen (z.B. durch Aldehyd-Emissionen), Ru und Staub. Hierbei kommt neben der richtigen

Dimensionierung und Aufstellung der Anlage, dem Einsatz von Pufferspeichern, der emissionsarmen Einstellung und der

regelmigen Wartung vor allem der richtigen Dimensionierung und Hhe des Abgaskamins eine zentrale Bedeutung zu.

Der Vorteil der Mini-BHKW ist der hohe Gesamtwirkungsgrad von typischerweise 90%. Rund 30% der eingesetzten

Energie wird in elektrische Energie umgewandelt, rund 60% in Nutzwrme. Zwar liegt der durchschnittliche elektrische

Wirkungsgrad deutscher Kraftwerke mit ca. 39% ber dem eines Mini-BHKW und der thermische Wirkungsgrad eines

modernen Heizkessels ist mit ber 90 % auch erheblich grer. Das groe Plus des Mini-BHKW besteht aber darin,

dass sich durch die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wrme vom Prinzip beide Wirkungsgrade addieren.

Vergleich

44BHKW-Fibel

Abbildung 22: Wirkungsgrade der getrennten Erzeugung

el = 39%

Energieeinsatz

145%

th = 90%

ca. 30% Strom

ca. 60% Wrme

ca. 55%Verluste

Die Erzeugung von Strom und Wrme durch das Mini-BHKW erfolgt ungefhr im Verhltnis 1:2 bis 1:4 und wird durch

die Stromkennzahl beschrieben. Je grer die Stromkennzahl ist, desto mehr Strom wird im Verhltnis zur Wrme

erzeugt und desto besser fllt die Energiebilanz zugunsten des Mini-BHKW aus, denn es wird vor allem die vergleichs-

weise ineffiziente Stromerzeugung im Kraftwerk ersetzt. Gegenber der Erzeugung der gleichen Strom- und

Wrmemenge im Kraftwerk bzw. im Heizkessel verbraucht das Mini-BHKW rund 30% weniger Brennstoff.

Im praktischen Einsatz ist die tatschliche Brennstoffeinsparung allerdings etwas geringer, weil nicht der gesamte

Wrme- und Strombedarf durch eine Mini-BHKW abgedeckt wird. Ungefhr 25 bis 40 % des gesamten Wrme ver -

brauchs liefert ein Spitzenlastkessel. Rund 30 bis 40 % des verbrauchten Stroms kommen aus dem Kraftwerk. Je nach

Randbedingung knnen diese Werte aber auch erheblich abweichen. Je grer der Deckungsanteil durch das BHKW

ist, desto grer sind auch die Einsparungen. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel fr den Brennstoff verbrauch fr

ein Mehrfamilienhaus, dessen Wrme- und Strombedarf jeweils gut 60% durch ein Mini-BHKW gedeckt wird.

Ein Vorteil zentraler Kraftwerkstechnologie im Vergleich zum Mini-BHKW ist wiederum die Mglichkeit, die Kraftwerks emis -

sionen durch moderne, hocheffiziente Abgasreinigungstechnik auf sehr niedrige Emissionswerte zu senken und die Abgase

ber einen hohen zentralen Kamin mit groer Entfernung zur Wohnbebauung in die freie Luftstrmung zu emittieren.

Vergleich

45 BHKW-Fibel

Abbildung 23: Wirkungsgrade der gekoppelten Erzeugung

ca. 10%Verluste

ca. 60% Wrme

Abgas

ca. 30% Strom

Blockheizkraftwerk

Energieeinsatz

100% Gas

Abbildung 24: Vergleich Brennstoffverbrauch

Der Effizienzgewinn der Mini-BHKW Technik mu deshalb auch mit

niedrigen Abgaswerten und niedrigen Lrmwerten nach dem Stand

der Technik und einer optimalen Abgasableitung kombiniert werden,

damit die BHKWs im Wettbewerb mit zentraler

Kraftwerkstechnologie ihre Vorteile vollstndig ausspielen knnen.

Teilweise sind die Frderbedingungen oder auch der Umweltbonus

bereits an solche Vorgaben gekoppelt, so dass Klimaschutz,

Energieeffizienz, Nachbarschaftsschutz und Luftreinhaltung gleichbe-

rechtigt Bercksichtigung finden und den flchendeckenden Ausbau

der BHKW-Technik weiter vorantreiben.

8.3 Wirtschaftlichkeit

Die Wirtschaftlichkeit des Mini-BHKW hngt neben seinen Investitionskosten wesentlich vom Wert des erzeugten

Stroms ab, da die Erlse aus der Stromeigennutzung und aus dem Stromverkauf die Mehrkosten des Mini-BHKW

gegenber einem konventionellen Heizkessel ausgleichen mssen.

Der Erls aus der Stromeinspeisung ist der vom Netzbetreiber vergtete Betrag. Fr den selbst verbrauchten Strom

ergibt sich als Erls der Betrag, den man dadurch spart, dass man den Strom nicht vom Versorger kaufen muss. Die

Wirtschaftlichkeit des Mini-BHKW hngt also auch von den vernderlichen Strombezugs- und Einspeisetarifen des

Energieversorgungsunternehmens ab. Im Gebude selbst verbrauchter Strom ist hher zu bewerten als ins Netz einge-

speister Strom, da die Vergtung in der Regel heute noch gering ist und in jedem Fall unter dem Strombezugspreis

liegt. Zur Berechnung der zu erwartenden Stromerlse muss deshalb ermittelt werden, welcher Anteil des produzierten

Stroms selbst verbraucht wird und welcher Anteil ins Netz eingespeist wird.

Ausgehend von den Tagesganglinien des Wrmebedarfs fr alle 365 Tage des Jahres wird der Betrieb des Mini-BHWK

simuliert, gegebenenfalls mit Be- und Entladung des Pufferspeichers. Anhand der Tagesganglinien fr den Strombedarf

kann bestimmt werden, zu welchen Zeiten der Strom im Gebude selbst genutzt und wann er ins Netz eingespeist

wird.

Vergleich

46BHKW-Fibel

Abbildung 25: Je hher der Schornstein ist, desto besser sind die Ableitbe- dingungen. Das Abgas kann frei nach oben abstrmen. Liegt die Schornsteinmndung ber First verbessern sich die Ableitbedin- gungen deutlich.

Abbildung 26: Stromeigennutzung und Einspeisung ins Netz

8.3.1 Wrme- und Stromgestehungskosten

Die Wrme- und Stromgestehungskosten des Mini-BHKW lassen sich nicht unabhngig voneinander bestimmen, denn

die anfallenden Kosten knnen nicht eindeutig auf die Wrme- und die Stromproduktion verteilt werden. Um dennoch

eine Basis fr den Vergleich mit der getrennten Erzeugung zu erhalten, werden die Gesamtkosten des Mini-BHKW-

Systems entweder vollstndig der Stromerzeugung oder vollstndig der Wrmeerzeugung zugeordnet. Die jeweils ande-

re erzeugte Energieart wird dabei durch eine Gutschrift bercksichtigt, die die Gesamtkosten senkt.

Zur Berechnung der Wrmegestehungskosten werden zuerst die jhrlichen Gesamtkosten der Energieversorgung durch

das Mini-BHKW ermittelt. Diese umfassen die Investitions- und Kapitalkosten fr das Mini-BHKW-Modul, fr Spitzen-

kessel und Wrmespeicher, Kosten fr bauliche Manahmen und den Anschluss sowie Betriebs- und Brennstoffkosten.

Dann wird der Wert des erzeugten Stroms, d.h. die Stromgutschrift, bestimmt. Diese errechnet sich aus den vermiede-

nen Strombezugskosten und der Einspeisevergtung nach den jeweils gltigen Tarifen. Die Kosten fr die Wrme-

erzeugung ergeben sich dann aus der Differenz von Gesamtkosten und Stromgutschrift. Die jhrlichen Kosten werden

durch die jhrlich erzeugte Wrmemenge dividiert und ergeben so die spezifischen Wrmegestehungskosten des Mini-

BHKW.

Sollen hingegen die Stromgestehungskosten bestimmt werden, wird bei den Gesamtkosten eine Gutschrift fr die

erzeugte Wrme bercksichtigt. Diese ergibt sich aus den Kosten, die die Bereitstellung der gleichen Wrmemenge

durch das Vergleichssystem verursachen wrde.

Die Kosten der gekoppelten und der getrennten Wrme- und Stromerzeugung knnen nun anhand der Wrmege-

stehungskosten oder anhand der Stromgestehungskosten miteinander verglichen werden. Es wird deutlich, dass die

Energie-Gestehungskosten des Mini-BHKW von der Hhe der Gutschriften, also letztendlich vom Wrme- bzw. Strom-

preis des Vergleichssystems, abhngen.

8.3.2 Wartungskosten

Einen groen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben auch die Wartungskosten des Mini-BHKW. Viele Hersteller bieten

Vollwartungsvertrge an, die Wartung in regelmigen Intervallen, Strungsbeseitigung und u.U. berholung oder Aus-

tausch des Motors beinhalten. Fr den Betreiber bieten Vollwartungsvertrge den Vorteil, dass der Betrieb des Mini-

BHKW zu festgesetzten Preisen garantiert wird und das Risiko (z.B. Ausfall der Anlage) beim Vertragspartner liegt. Die

Wartungskosten werden blicherweise pro produzierte Kilowattstunde Strom oder pro Betriebsstunde berechnet. Fr

Mini-BHKW liegen die Wartungskosten etwa zwischen 2 und 3 Cent/kWhel, so dass bei 5.000 Betriebsstunden im Jahr

Wartungskosten zwischen 500 und 750 Euro jhrlich anfallen.

Vergleich

47 BHKW-Fibel

Wrmegestehungskosten [Euro/kWhthermisch] = (Gesamtkosten Stromgutschrift) / Wrmemenge

Stromgestehungskosten [Euro/kWhelektrisch] = (Gesamtkosten Wrmegutschrift) / Stromproduktion

48BHKW-Fibel

49 BHKW-Fibel

9Marktbersicht

MarktbersichtMini-BHKW

10Energiepolitikund Finanzierung

11Informationsstellen

9. Marktbersicht Mini-BHKW

9.1 Hersteller von Motor-Mini-BHKW

Die folgende Tabelle gibt einen berblick ber den Markt mit einer elektrischen Leistung bis 20 kW. Sie erhebt keinen

Anspruch auf Vollstndigkeit. Die aufgefhrten Module sind fr den Netzparallelbetrieb geeignet, viele der Hersteller bie-

ten zustzlich notstrom- und inselbetriebsfhige Ausfhrungen als Option an.

Die spezifischen Investitionskosten betragen zwischen 2.000 und 4.500 /kW elektrischer Leistung.

Marktb

ersicht

50BHKW-Fibel

Tabelle 2: Hersteller von Mini-BHKW

Hersteller Modul Therm. Elektr. Brennstoff SonstigesLeistung Leistung[kW] [kW]

EAW EW S 5,3 S 10 5 Heizl Kraft-Wrme-Energieanlagenbau, EW S 5,5 S 12 5 Erdgas Klte-KopplungWesternfeld EW K 10 S 18 10 Heizl

EW F 17 S 32 17 ErdgasEW F 17 32 17 Biogas

EC Power GmbH XRGI 15G-TO 30 15,2 Erdgas LangesXRGI 17D-SD 26 17 Heizl Wartungsintervall

Fuchs Aggregatebau Fuchs Energieblock 2G 4 2 Erd-, Flssiggas BrennwertversionFuchs Energieblock 4G 8,5 4 Erd-, Flssiggas OptionalFuchs Energieblock 2H 4 2 HeizlFuchs Energiebl. 3,8H 4 2 Heizl

Giese Energie- und GB 7,5-15 15 7,5 Erd-, Flssiggas 2-stufige LeistungRegelungstechnik, GB 20-45 45 20 Erd-, FlssiggasMnchen HB 7,5-15 15 7,5 Heizl

HB 15-30 30 15 HeizlPB 7,5-15 15 7,5 PflanzenlPB 15-30 30 15 Pflanzenl

green energy solotions Green one 12,5 6,2 Heizl Leistungs-Green two 12,5 6,2 Erdgas modullierend

KraftWerk Kraft- Mephisto G16+ 35,3 16 Erdgas, BrennwertnutzungWrme-Kopplungs GmbH, Mephisto G20 46,7 20 Flssiggas RegelbarHannover

KW-Energietechnik, KWE 7,5G-3 AP 19 8 Erdgas Notstrom undFreystadt KWE 12G-4 AP 27 12 Erdgas Inselbetrieb

KWE 20G-4 AP 47 20 ErdgasKWE 10D-3 AP 22 10 HeizlKWE 14D-4 AP 29 14 HeizlKWE 20D-3 AP 35 20 HeizlKWE 8P-3 AP 18 8 PflanzenlKWE 12P-4 AP 26 12 PflanzenlKWE 20P-2 AP 35 20 Pflanzenl

PowerPlus ecopower e4.7 12,5 4,7 Erdgas InselbetriebTechnologies GmbH, ecopower e4.7 FL 12,5 4,7 Flssiggas modulierenGera ecopower e3.0 8 3 Erdgas

ecopower e3.0 FL 8,5 3,0 Flssiggas

Reindl GmbH BK 07/H 14,5 5,8 Heizl

RMB/Energie GmbH RMB 3-6 6 3 Heizl und ErdgasRMB 4-8 8 4RMB 5-10 10 5RMB 6-12 12 6RMB 9,5-20 20 9,5RMB 15-30 30 15RMB 20-40 40 30

Senertec GmbH, Dachs-G 5.5 12,5 5,5 Erdgas Notstrom und Schweinfurt Dachs-G 5.0 LowNOx 12,3 5,0 Erdgas Inselbetrieb

Dachs-F 5.5 LowNOx 12,5 5,5 FlssiggasDachs-HR 5.3 10,3 5,3 Biodiesel (RME)Dachs-HR 5.3 10,5 5,3 HeizlDachs-HR 5.3 10,3 5,0 Rapsl

Marktb

ersicht

51 BHKW-Fibel

9.2 Brennstoffzellen Mini-BHKW

Derzeit befinden sich die Entwicklungen einiger Firmen im Sektor der Mini BHKW oder Brennstoffzellenheizgerte in

einem mehr oder weniger weit fortgeschrittenen Stadium. Durch das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff und

Brennstoffzellentechnologie, kurz NIP sollen zwischen 2006 und 2015 etwa 1.000 Millionen Euro in die Entwicklung von

Brennstoffzellen investiert werden. Davon kommen rund 500 Millionen Euro von der Bundesregierung und 500 Millionen

Euro aus der Industrie. Ein Teil der bereitgestellten Gelder soll in die Entwicklung der BZ Mini BHKW investiert werden.

Im September 2008 ist das Projekt Callux gestartet, der bis dato bundesweit grte Praxistest fr Brennstoff zellen -

heizgerte. Im Rahmen von Callux Praxistest Brennstoffzelle frs Eigenheim werden die Brennstoffzellenheizgerte der

Firmen Baxi Innotech, Hexis und Vaillant eingesetzt und umfangreich getestet. Ein weiteres Brennstoffzellen heizgert

wird derzeit unter dem Namen inhouse5000 in Riesa/Sachsen entwickelt. Mit einer Markteinfhrung in Deutschland ist

nicht vor 2013 zu rechnen. Weltweit werden vor allem in Nordamerika und Japan gro angelegte Forschungsprojekte

und Feldtests im Bereich der Hausenergieversorgung durchgefhrt.

Tabelle 4: Stirling- und Dampfmotoren BHKW

Aktuelle Informationen und eine ausfhrliche Herstellerliste erhalten Sie unter der Internetseite www.MiniBHKW.de

9.3 Stirling Mini-BHKW und Dampfmotoren

Die folgende Tabelle gibt eine bersicht ber die Stirling- und Dampfmotoren-BHKW und neue Entwicklungen.

Die bersicht erhebt keinen Anspruch auf Vollstndigkeit.

Hersteller Therm. Elektr. Brennstoff SonstigesLeistung [kW] Leistung [kW]

WhisperGen 7,6 1 Erdgas Serienfertigung ab 2009

Stirling BHKW 6 1,1 Erdgas Konsortium aus Heizkessel-herstellern

Flexgen von 76 38 Erdgas, Ab 2009Qalovis Farmer Klrgas, SerenfertigungAutomatic Biogas undEnergy GmbH Deponiegas

SUNMACHINE 4 .. 10,5 1,5 .. 3 Pellet SerienfertigungVertriebsgesell