Ein BlockHeizKraftWerk (auch unter den Bezeichnungen HKA (HeizKraftAnlage) und KWK (Kraft - Wärme - Kopplung) bekannt), ist primär eine Anlage zur Erzeugung von Wärme. Als gewünschtes „Abfallprodukt“ fällt Strom mit an. Die Ausrichtung der Anlage auf den Einsatzzweck Wärmeproduktion erlaubt es, die normalerweise als 'Verlust' bei der Stromerzeugung anfallende Wärme als Nutzenergie zu definieren. Mit dieser Betrachtungsweise ist es möglich bei der Stromerzeugung von einem 'Wirkungsgrad' von 100% zu sprechen. Alle sonst anfallenden (Wärme-)'Verluste' sind hier ja gewünschte Produkte.
Obwohl der Begriff BHKW viele Konstruktionen erfasst, betrachten wir hier
nur die Anlagen, welche mit den 'standard' Energiequellen Öl oder
Gas arbeiten. Unter Öl verstehen wir hier auch Rapsöl oder Biodiesel.
Bei der Frage nach der Einsatzmöglichkeit einer HKA zur Beheizung
einer bestimmten Immobilie sind, vor dem Hintergrund der derzeit
erhältlichen kleinst BHKW, folgende technische
Rahmenbedingungen zu überprüfen:
Sollten diese Forderungen nicht erfüllt sein, so lohnt sich in erster Näherung kein BHKW. Wird nur eine einzelne Forderung nicht erfüllt, muß man etwas genauer hinsehen. Wird z.B. der Eigenstrombedarf in einem Zwei- oder Mehrfamilienhaus nicht erreicht, so kann dieser u.U. durch Zusammenlegen der Wohnungen und gemeinschaftliches Abrechnen erreicht werden. Gleiches gilt natürlich auch für die Wärme. Die beiden Größen können, im gewissen Rahmen, gegeneinander aufgerechnet werden. Bei der derzeitigen Förderung des HKA erzeugten Stroms, durch einen Zuschlag auf den ins öffentliche Netz eingespeiste Strom, rechnet sich das BHKW auch schon wenn nur die Wärmebedingungen erfüllt werden. Allerdings läuft die Förderung nur über 60.000 Betriebsstunden (ca. 10 Jahre) und danach muß mit einem deutlich geringeren Einspeiseerlöß gerechnet werden. Von daher sollte die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bereits mit dem selbst verbrauchten Strom durchgeführt werden. Der Eigenverbrauch von HKA Strom bringt sowieso den größten Gewinn in der Kalkulation.
Werden diese Anforderungen erreicht oder überschritten, so gibt es technisch eigentlich keinen Weg an einem BHKW vorbei.
Die hier gestellten Anforderungen resultieren (s.o.) aus der Baugröße der am Markt
erhältlichen Kleinstkraftwerke (BHKW). Sie haben typischerweise
eine thermische Leistung von 10–15kW und eine elektrische Leistung um
die 5kW. Ich betracht hier nicht den Fall der 'modulierbaren' Kraftwerke
und dieser Betriebsart, da die Berücksichtigung dieser Eigenschaft
die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erschwert (Die Wartungskosten pro
erzeugter kWh schwanken stark). Im speziellen Falle können diese
Anlagen aber sehr sinnvoll sein.
Bei größerem Leistungsbedarf im
Bereich 20 bis 50KW lohnt sich u.U. der Einbau
einer entsprechenden Anzahl von einzelnen kleineren BHKW.
Ein BHKW ist in der Anschaffung deutlich teurer als ein normaler Brenner. Dieses Handicap wird aber durch die gesetzliche Förderung und die Produktion von Strom (auch zum Selbstverbrauch) kompensiert. Bedingt durch die lange Lebensdauer dieser Anlagen 'rechnet' sich solch ein BHKW. Ein normaler Brenner kostet bei der Anschaffung weniger Geld, er produziert während der Laufzeit aber ausschliesslich Betriebskosten. Ein BHKW sorgt, bedingt durch die Förderung, für niedrigere Brennstoffkosten und, durch die Produktion von Strom, für Einnahmen aus der Stromverwendung. Der selbst produzierte Strom ist deutlich billiger als der von den EVUs angebotene. Der überschüssige Strom wird von den EVUs abgenommen und muß vergütet werden. Leider ist die gesetzliche Vorgabe zur Mindestvergütung sehr zurückhaltend (s.u). Prinzipiell darf diese aber ausgehandelt werden.
Solange nur einzelne kleinst BHKW Betreiber als
Verhandlungspartner mit den EVUs auftreten sind keine besonders hohen
Einspeisevergütungen aushandelbar.
Daher kommt hier häufig der im Gesetz als Mindestansatz beschriebene
Preis der EEX (KWK Index) zum Tragen.
Die Anlage muß, ohne Betrachtung der Förderung, als Einspeisevergütung mindestens die
Gestehungskosten für den Strom erzielen. Ansonsten sollte man den Strom besser
hausintern wieder verheizen. Dann erhält man wenigstens den eigenen Wärmepreis
dafür.
Für den Inselbetrieb (ohne Kopplung zum EVU)
existieren ebenfalls BHKW. Solange unser Stromnetz aber noch (so) gut funktioniert und
wir keine USV-Anforderungen stellen müßen, sind die Mehrkosten für solch eine
Anlage nicht zu rechtfertigen.
Der eigentliche Gewinn aus der Stromproduktion liegt in der
Produktion des selbstverbrauchten Stroms, da dieser immer zu den Bezugskosten
des jeweiligen Versorgers gegengerechnet werden kann!
In diesem Sinne sind Optimierungen der Anlagenlaufzeiten auf Zeiten der höchsten Kosten
des zugekauften Stroms (Strompreis × Strommenge) zwingend notwendig. Auch auf Seiten
des Stromverbrauchs sollte auf solch eine Optimierung geachtet werden.
Wenn das BHKW, wie oben gefordert, mindestens 3800 Stunden pro Jahr läuft, kann ca. 50% des Eigenstrombedarfs durch das BHKW gedeckt werden. Dies klappt, obwohl ein Jahr 8760 Stunden hat, da der Strombedarf im Winterhalbjahr höher ist (es wird eher dunkel) und das BHKW bevorzugt bei kalter Witterung (Winter) läuft. Des weiteren läßt sich die Eigenstrombedarfsdeckung noch deutlich erhöhen, wenn die Anlage mittels eines Wärmespeichers die Laufzeiten des BHKW von den Wärmebedarfszeiten entkoppelt. Dann kann die Wärmeerzeugung des BHKW in die Zeiten der hohen Stromkosten geschoben werden (wärmegeführt und stromorientiert). Sinnvoll ist es natürlich auch das notwendige Brauchwasser mit dem BHKW aufzuwärmen. So kann sogar im Sommer ein Teil des Stroms vom BHKW produziert werden.
Diese Betriebsart ist vor allem für Gewerbebetriebe mit hohem Warmwasserbedarf (Gastronomie, Textil- ver- und be-arbeiter, Hotels, Gärtnereien, …) von Interesse. Hier werden die oben geforderten Betriebsstunden normalerweise deutlich überschritten. Des weiteren haben diese Betriebe auch einen hohen Bedarf an Strom. Hier lohnt sich die Produktion besonders, da diese Betriebe u.U. keinen Strom abgeben müssen und so einen hohen Ertrag aus den gesparten Stromkosten erwirtschaften.
Wird ein Kleinst-BHKW heute in Betrieb genommen, so wird für einen
begrenzten Zeitraum (derzeit 60.000 Betriebsstunden, ca. 10 Jahre) eine Anschaffungsbeihilfe in Form
eines Aufschlages auf den produzierten (!) Strom gewährt.
Leider wird auch mit dieser Förderung und dem jeweils gewährten Einspeisepreis
typischerweise der Bezugspreis des lokalen EVU nicht erreicht. Des weiteren muß man
berücksichtigen, daß der Aufschlag nur zeitlich begrenzt gezahlt wird, da er
nur als Beihilfe zu den erstmaligen Anschaffungskosten gedacht ist.
Eine Nachfolgeförderung ist nur mit einer umfangreichen, und oft ansonsten unnötigen,
Neuinvestition zu bekommen.
Vor diesem Hintergrund sind Überlegungen den selbst erzeugten Strom zumindest langfristig
auch selbst zu verbrauchen sinnvoll.
Da in den meisten Fällen davon auszugehen ist, daß das BHKW nicht rund um die Uhr
läuft (was natürlich der wirtschaftlichste Betrieb ist), muß über ein
Laufzeitmanagment nachgedacht werden. Einige moderne BHKW verfügen über die
Möglichkeit der
Leistungsmodulation zur Verlängerung der Laufzeit und so automatisch mehr zur
Eigenstrombedarfdeckung beizutragen. Bei diesen Anlagen sind die Gesamtsystemkosten jedoch vor
einer Anschaffung etwas genauer zu untersuchen.
Aber prinzpiell gilt auch hier, daß im Winter mehr Strom anfällt als typischerweise
als Strom verbraucht werden kann.
Das Managment bezieht sich sowohl auf die Strom-/Wärmeproduktion als auch auf den lokalen
Stromverbrauch.
Zunächst sollten durch das Wärmeanforderungsprofil die Laufzeiten des BHKW in die
Tageszeiten geschoben werden, wo die Stromeinkaufskosten (Strompreis × Strommenge)
den Betrieb besonders wirtschaftlich machen. Dies ist normalerweise die Zeit, an welcher
am meisten Strom verbraucht wird. Eine Entkopplung der BHKW Laufzeiten von den
Wärmebedarfszeiten durch Bereitstellung eines größeren Pufferspeichers ist hierbei sehr
hilfreich.
Auch auf Seiten des Stromverbrauchs können einige Optimierungsideen greifen.
Wird das BHKW in einem Mehrfamilienhaus betrieben, so bietet es sich an, alle
Mieter mit diesem Strom zu versorgen. Diese Lösung ist typischerweise für alle
Beteiligten die Günstigste, macht für den BHKW Betreiber aber zusätzlich Arbeit,
da er die Stromabrechnung mit den Mietparteien jetzt machen muß.
Man sollte sich darüber klar sein, daß ein typisches Kleinst-BHKW mit 3-6KW zwar
für die meisten Geräte eines Haushaltes mehr als genug Strom liefert, die Summe der
Geräte das BHKW jedoch gnadenlos überfordern kann. Eine Waschmaschine z.B. wird problemlos
versorgt, befindet sich die Waschmaschine jedoch in der Wasseraufheizphase und wird dann
noch zusätzlich der Trockner in Betrieb genommen, so wird das BHKW leicht überfordert und
es wird trotzdem Strom eingekauft. Ein Versatz der Laufzeiten dieser Geräte gegeneinander löst
dieses Problem. Ein Durchlauferhitzer wiederdrum kann von keinem Kleinst-BHKW versorgt werden.
Diese Geräte sollten in einem BHKW versorgten Haus nicht vorkommen, sondern durch eine
zentrale Warmwasserversorgung, gespeist vom BHKW oder einer Solaranlage, ersetzt werden.
Bei privat genutzten Immobilien sollte man in diesem Sinne einen Blick auf die aktuellen Home Management
Systeme werfen
(siehe hierzu auch: Faq: Bilanzpunktregler ).
Auch eine Spülmaschine gehört in einem so eingerichteten Haus an die Warmwasserleitung!
Gerade auf der Stromabnahmeseite sind noch reichlich Optimierungen möglich. Natürlich
sollten zeitlich verschiebbar zu betreibende Stromverbraucher explizit in die BHKW Laufzeit
geschoben werden. Dies kann auch voll oder Teilautomatisiert erfolgen (z.B. mit einer Zeitschaltuhr
an der Waschmaschine). Dort wo sich die Lösung nicht mit einfacheren Mitteln anbietet,
oder eine weitergehende Optimierung erforderlich ist, bieten sich noch andere
Möglichkeiten.
Die am Markt erhältlichen BHKW erfüllen natürlich alle die gesetzlichen Abgasnormen. Damit diese Anlagen vom Gesetzgeber gefördert werden können, müssen sie einen Mindestwirkungsgrad erreichen. Im Betrieb als Heizung eines Hauses ohne die Möglichkeit die Wärme ungenutzt an die Umwelt abzugeben, wird dieser Wirkungsgrad immer erreicht.
Die Wartungskosten bei den BHKW liegen deutlich über denen eines 'normalen' Brenners. Unsere Erfahrungen zeigen, daß die Kosten bei ca. 1,4 ct pro erzeugter kWh (thermisch und elektrisch) liegen.
Der erzeugte und ins öffentliche Netz eingespeiste Strom muss von dem örtlichen EVU abgenommen werden. Neben einer vorgeschriebenen (aber zeitlich begrenzten!) Umlageförderung muss der Versorger auch noch ein Entgelt für den gelieferten Strom und die „vermiedene Netznutzung“ zahlen. Das Entgelt für den Strom ist entweder Verhandlungssache oder richtet sich nach dem sog. KWK-Index, welchen die Strombörse in Leipzig ermittelt.