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Kraft-Wärme-Kopplung

Gebäude zählen zu den langlebigsten Produkten überhaupt. Mit einer Bau- oder Sanierungsmaßnahme bestimmt man den Zustand der nächsten 25 bis 30 Jahre. Um vor allem die Folgekosten möglichst gering zu halten, ist ein Zusammenspiel aller Baubeteiligten notwendig, also eine integrale Planung und ein gewerkeübergreifendes Denken.

Bei der Stromerzeugung entsteht Wärme, die in konventionellen Großkraftwerken zu einem Großteil ungenutzt bleibt – ein hoher Energieverlust, der vermieden werden kann, wenn das Kraftwerk dort steht, wo die Wärme auch genutzt wird.

Stromerzeugung vor Ort

Blockheizkraftwerke (BHKW) und Brenn-stoffzellen-Heizgeräte (BZH) verbinden direkt vor Ort die Stromerzeugung mit der Bereitstellung von Wärme für Heizung und Warmwasser. Sie bieten damit eine wesentlich effizientere Nutzung des Energieträgers. So können Wirkungsgrade bis über 90 % erreicht werden. Der erzeugte Strom wird für den Eigenbedarf verwendet. Trotzdem ist für die Planung der Größe und Leistungsfähigkeit einer Anlage nicht die voraussichtlich benötigte Strommenge entscheidend, sondern vor allem die mögliche Wärmenutzung. Denn der überschüssige Strom wird – gegen eine entsprechende Vergütung – ins öffentliche Stromnetz eingespeist. (siehe auch S. 33) Wird mehr Strom benötigt, kann dieser aus dem öffentlichen Netz entnommen werden.

Blockheizkraftwerk

Bis vor wenigen Jahren wurden Blockheizkraftwerke vor allem für große Gebäudekomplexe, Quartiere und Nah-wärmenetze eingesetzt. Mittlerweile gibt es Mikro-Blockheizkraftwerke: kleine Anlagen mit einer Leistung von 0,8-10 kWel, die nicht größer sind als eine Tiefkühltruhe und die sich bereits für Ein- oder Zweifamilienhäuser eignen. Der Strom erzeugende Generator wird durch einen Verbrennungsmotor angetrieben. Die dabei entstehende Wärme wird durch einen Wärmetauscher auf den Wasserkreislauf für Heizungs- und Brauchwasser übertragen. Beim Einbau kann ein BHKW problemlos an die bestehende Heizungsanlage angeschlossen werden.

Blockheizkraftwerke können mit fossilen Brennstoffen betrieben werden (meist Gas, selten mit Diesel oder Heizöl), aber auch mit regenerativen Energieträgern wie Bio- oder Ökogas (nur noch selten mit Biodiesel oder Pflanzenöl). Aufgrund der Flächenkonkurrenz mit dem Nahrungsmittelanbau sollte hier vor allem auf Abfall- und Reststoffe zurückgegriffen werden. Seit Mitte 2018 ist in Deutschland auch BioLPG aus Abfall- und Reststoffen auf dem Markt. Gerade in  Regionen, in denen kein flächendeckendes Erdgasnetz zur Verfügung steht, könnte BioLPG zukünftig eine wichtige Alternative sein.

Die Anlage sollte so ausgelegt sein, dass sie den durchschnittlichen Grundlastbedarf an Strom und Wärme abdecken kann. Um einen zeitweise höheren Warmwasser- oder Heizwärmebedarf abdecken zu können, wird das BHKW z. B. mit einem Gas-Brennwertgerät kombiniert. In der Anschaffung ist ein BHKW teurer als ein herkömmlicher Brennwertkessel. In Ihre Kalkulation sollten Sie aber auch die Nutzung des selbst produzierten Stroms, also die Einsparung der Stromkosten und die Einspeisevergütung für den überschüssigen Strom, miteinbeziehen. Dadurch hat sich ein BHKW häufig nach wenigen Jahren amortisiert.

Brennstoffzellen-Heizgeräte

Auch Brennstoffzellen-Heizgeräte erzeugen Wärme und elektrische Energie direkt im Haus und sind dabei hocheffizient, emissionsarm und leise. Die Technik ist mittlerweile durch umfangreiche Tests in Ein- und Zweifamilienhäusern erprobt und erste Anlagen sind regulär auf dem Markt. Sie lassen sich mit Erdgas sowie mit aus erneuerbaren Energien oder Bio-masse erzeugtem Wasserstoff und Methan betreiben. In der Anlage wandelt ein sogenannter „Reformer“ den Brennstoff zunächst in ein wasserstoffreiches Gas um. Dieses Gas reagiert dann in einer elektrochemischen Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft. Dabei entstehen Wasserdampf und ein Restgas, das in einem Nachbrenner verbrannt wird. Ein nachgeschalteter Generator erzeugt den Strom, Wärmetauscher machen die Abwärme von Brennstoffzelle und Nachbrenner für die Heizung und Warmwasserbereitung verfügbar.

Auf diese Weise lassen sich, verglichen mit aktueller Brennwerttechnik, Energiekosten um etwa 25 % und klimaschädliche Emissionen um bis zu 50 % senken. Im Durchschnitt produziert ein BZH 3.500 kWh elektrische und 6.500 kWh thermische Energie pro Jahr. Für höheren Wärmebedarf ist in der Regel ein Gas-Brennwert-Heizgerät integriert.

Genehmigungspflicht

BHKW mit einer bestimmten brennstoffabhängigen Feuerungsleistung von 
1 MWth (Megawatt thermisch) und mehr sind in der Regel sowohl bau- als auch immissionsschutzrechtlich genehmigungspflichtig.

Information und Antragstellung:

Landratsamt Erlangen-Höchstadt, Umweltamt Sigrid Kaiser

Schlossberg 10, 91315 Höchstadt a.d.Aisch

Weitere Informationen: www.heizung.de