Wärme und Strom umweltfreundlich selbst produzieren
Ein Blockheizkraftwerk erzeugt gleichzeitig Wärme und Strom. BHKWs sind dabei sehr energieeffizient und umweltfreundlich. Seit einigen Jahren sind kompakte Anlagen für Wohngebäude erhältlich, die das Gebäude das ganze Jahr über mit Wärme und Strom versorgen können. Alles, was Bauherren und Eigentümer über Blockheizkraftwerke für große Einfamilienhäuser wissen sollten, zeigt der folgende Ratgeber.
Wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk?
Blockheizkraftwerke beruhen auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, abgekürzt KWK. Kraft-Wärme-Kopplung bedeutet, dass sowohl Wärme als auch elektrischer Strom erzeugt werden. Bei herkömmlichen Blockheizkraftwerken treibt entweder ein Verbrennungsmotor oder ein Stirlingmotor einen Generator an, um Strom zu erzeugen. Als Brennstoff für den Motor werden Erdgas, Diesel, Heizöl, Holz oder Rapsöl verwendet. Die Abwärme des Antriebsmotors wird für die Heizung und zur Warmwasserbereitung verwendet.
Noch energieeffizienter sind BHKWs mit Brennstoffzellen. Eine Brennstoffzellenheizung braucht keinen Verbrennungsmotor und keinen Generator. Eine Brennstoffzelle erzeugt Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff. Dies ist das gleiche Prinzip, wie bei einer Brennstoffzelle für Elektroautos.
Brennstoffzellen BHKWs - aus Wasserstoff und Sauerstoff werden Strom und Wärme
Der für die Strom- und Wärmeerzeugung benötigte Wasserstoff wird bei einer Brennstoffzellenheizung in einem sogenannten Reformer aus Erdgas abgeschieden. Zentrales Element ist eine aus Anode und Kathode bestehende Brennstoffzelle. Anode und Kathode sind durch eine Membran voneinander getrennt. Auf der einen Seite wird Wasserstoff zugeführt auf der anderen Seite Sauerstoff. Der Wasserstoff gibt an der Anode bei einem Oxidationsprozess Elektronen ab. Die Elektronen fließen als Strom über elektrische Verbraucher zur Kathode mit dem Sauerstoff.
Die Wasserstoffprotonen gelangen durch die Membran auf die Seite der Kathode zum Sauerstoff und reagieren mit diesem. Bei dieser chemischen Reaktion entstehen Wärme und Wasserdampf. Der in einer Brennstoffzelle ablaufende Prozesse wird auch als kalte Verbrennung bezeichnet. Da meist Erdgas als Brennstoff für die Brennstoffzelle verwendet wird, lohnt es sich eine Brennstoffzellenheizung zu kaufen, wenn bereits ein Erdgasanschluss vorhanden ist. Brennstoffzellenheizgeräte haben mit bis zu über 90 % Energieausbeute einen sehr hohen Wirkungsgrad. Sie nutzen die Energie sehr effizient und umweltfreundlich.
Blockheizkraftwerk Typen
Blockheizkraftwerke werden in verschiedene Leistungsklassen eingeteilt. Für größere Einfamilienhäuser geeignet sind sogenannte Nano-, Micro- und Mini-BHKWs.
Nano-Blockheizkraftwerke
Nano Blockheizkraftwerke haben üblicherweise eine elektrische Leistung von bis zu 2,5 Kilowatt. Diese Geräteklasse ist erst seit 2010 verfügbar. Mittlerweile haben sie sich die kleinsten BHKWs bewährt und sind ausgereift. Mit einer durchschnittlichen Leistung von 1 kW elektrischer und rund 3 kW thermischer Leistung eignen sich diese Blockheizkraftwerke für die Grundlastabdeckung für die Heizung und die Warmwasserbereitung in Einfamilienhäusern.
Mikro-Blockheizkraftwerke
Mikro-BHKWs erreichen eine elektrische Leistung von rund 2,5 bis 15 kW. Sie werden in großen Einfamilienhäusern für die ganzjährige Wärme- und Stromversorgung eingesetzt. Mikro-BHKWs am oberen Ende des Leistungsbereiches können zudem in größeren Mehrfamilienhäusern, Gewerbehallen oder Schwimmbädern für die Wärmeversorgung genutzt werden.
Mini-BHKWs
Sogenannte Mini Blockheizkraftwerke beginnen bei einer elektrischen Leistung von rund 15 kW. Maximal erreichen Sie 50 kW elektrische Leistung. Diese Leistung ist für große Einfamilienhäuser und Mehrfamilienhäuser vollkommen ausreichend. Meist werden diese Typen im Gewerbe oder in der Industrie für die Wärme und Stromversorgung eingesetzt.
Blockheizkraftwerke der Leistungsklassen Nano und Mikro werden zunehmend mit Brennstoffzellen für die Stromerzeugung in Kombination mit einer Brennwerttherme für die Heizungsunterstützung angeboten. Aktuell erhältliche Brennwertheizgeräte haben eine elektrische Leistung von etwa 0,3 bis 5 kW. Die thermische Leistung beträgt etwa 0,6 bis 7,5 kW. Die relativ geringe thermische Leistung von Nano- und Mikro-BHKWs mit Brennstoffzelle macht diese Geräte insbesondere für Niedrigenergiehäuser und energetisch sanierte Altbauten interessant, die einen sehr niedrigen Wärmebedarf haben.
Was kostet ein herkömmliches Blockheizkraftwerk?
Wer ein herkömmliches Nano-BHKW kaufen möchte, muss mit Anschaffungskosten ab etwa 10.000 Euro rechnen. Micro-Blockheizkraftwerke sind mit einem Preis von etwa 20.000 bis 25.000 Euro deutlich teurer. Zu diesen Anschaffungskosten müssen noch die Kosten für die Installation der Anlage, einen Pufferspeicher und die Integration des BHKWs in die Hauselektrik und die Heizungsanlage hinzugerechnet werden. Bei Nano-BHKWs summieren sich diese Kosten auf etwa 5.000 Euro. Mini BHKWs kosten etwa 30.000 bis 35.000 Euro inklusive Installation und Nebenanlagen. Bei allen BHKWs müssen auch Wartungskosten berücksichtigt werden. Je nach Hersteller und verwendetem Motor fallen etwa 350 Euro Wartungskosten alle 2.000 bis 8.000 Betriebsstunden an. Nicht zuletzt kommen noch die Kosten für den Brennstoff hinzu. Blockheizkraftwerke verbrauchen zwar mehr Öl oder Gas als eine Brennwertheizung, dafür erzeugen sie Strom und Wärme und nicht nur Wärme.
Was kostet eine Brennstoffzellenheizung?
Das physikalisch-chemische Prinzip einer Brennstoffzellenheizung ist zwar relativ einfach, die technische Umsetzung aber kostspielig. Wer eine Brennstoffzellenheizung kaufen möchte, muss mit Preisen zwischen 10.000 und 20.000 Euro rechnen. Allerdings werden Brennstoffheizgeräte von den meisten Herstellern nur in Kombination mit einem Gas-Brennwertgerät angeboten.
Die Gastherme ist erforderlich, da die thermische Leistung einer Brennstoffzelle wie bereits beschrieben relativ gering ist. Die Gastherme unterstützt die Heizung in der kalten Jahreszeit. Die Gesamtkosten für eine Brennstoffzellenanlage betragen daher für ein größeres Einfamilienhaus etwa 30.000 bis 35.000 Euro einschließlich Regeltechnik und Nebenanlagen.
Brennstoffzellen Heizgeräte sind, da sie im Gegensatz zu herkömmlichen BHKWs praktisch keine beweglichen Teile enthalten, wartungsarm. Meist sind nur jährliche Kontrollen des Stacks erforderlich. Allerdings ist die Lebensdauer des Stack begrenzt. Eine Brennstoffzellenheizung hat eine Lebensdauer von etwa 80.000 Stunden oder rund 10 Jahren. Nach diesem Zeitraum muss der Stack ausgetauscht werden.
Vorteile von Blockheizkraftwerken
Blockheizkraftwerke für große Einfamilienhäuser bieten gegenüber der getrennten Wärme- und Stromerzeugung mehrere Vorteile für Eigentümer und Hausbewohner.
Die wichtigsten Vorteile von BHKWs sind:
- effiziente Nutzung des Brennstoffes
- gleichzeitige Wärme- und Stromerzeugung
- Reduktion der Energiekosten
- geringerer CO2 Ausstoß
- Unabhängigkeit von Stromanbietern
Bei Brennstoffzellen BHKWs kommt noch ein weiterer Vorteil hinzu. Die Anlagen arbeiten sehr geräuscharm, da sie keinen Verbrennungsmotor nutzen. Ein weiterer Vorteil von Brennstoffzellen Heizgeräten ist, dass sie im Vergleich zu anderen BHKWs verschleiß- und wartungsarm sind.
Nachteile von Blockheizkraftwerken
Blockheizkraftwerke haben gegenüber konventionellen Heizungsanlagen aktuell noch mehrere Nachteile. Ein Nachteil sind die zurzeit noch sehr hohen Anschaffungskosten. Dies gilt insbesondere für Brennstoffzellen-Heizgeräte. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Anlagen möglichst lange laufen müssen, um effektiv zu arbeiten. Experten sprechen von einer Mindestlaufzeit pro Jahr von rund 5.500 Stunden. Wer ein Blockheizkraftwerk kaufen möchte, sollte sich daher von einem Fachbetrieb beraten lassen, damit die Anlage optimal auf das Gebäude abgestimmt ist.
BHKW Hersteller
Mittlerweile gibt es eine ganze Reihe Hersteller von Blockheizkraft für private Ein- und Mehrfamilienhäuser.
Zu den bekanntesten Herstellern zählen in Deutschland:
Remeha
Viessmann
Vaillant
Brötje
Navien
EHE
Vaillant
SenerTec
Staatliche Zuschüsse für private Blockheizkraftwerke
Für den Kauf eines Blockheizkraftwerkes oder einer Brennstoffzellenheizung erhalten Hauseigentümer verschiedene staatliche Zuschüsse. Finanzierungshilfen bietet die KfW mit zinsgünstigen Darlehen und Zuschüssen für energetische Bauvorhaben. Unter der Nummer 433 gibt es bei der KfW aktuell ein eigenes Zuschussprogramm für die Investition in Brennstoffzellenheizgeräte.
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, kurz BAFA, unterstützt Eigentümer, wenn Sie ein BHKW kaufen wollen mit einer speziellen KWK-Förderung. Diese ist für Brennstoffzellenheizgeräte am höchsten. Darüber hinaus bieten verschiedene Bundesländer eigene Förderprogramme für die Anschaffung von Blockheizkraftwerken. Nicht zuletzt erhalten die Betreiber eines Blockheizkraftwerkes einen KWK-Zuschlag als Vergütung für den selbst erzeugten Strom.
Um die öffentlichen Fördergelder zu erhalten, müssen Hauseigentümer beachten, dass insbesondere für die Beanspruchung der zinsgünstigen Kredite und Zuschüsse von der KfW die Anträge vor dem Kauf und der Inbetriebnahme der Anlage über die Hausbank gestellt werden müssen.
