Artikel aktualisiert am 19.03.2024
von Boris Stippe | ca: 11 Min. zu lesen

Blockheizkraftwerk (BHKW)

Was ist ein BHKW für Strom- und Wärmeerzeugung?

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage, die gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Dabei wird die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme zur Beheizung von Gebäuden oder zur Warmwasserbereitung genutzt. Blockheizkraftwerke können mit verschiedenen Brennstoffen wie Gas, Öl oder Biomasse betrieben werden und arbeiten in der Regel besonders effizient, da sie den Brennstoff sehr gut ausnutzen.

Blockheizkraftwerk
Blockheizkraftwerk (Bildquelle: Gerd – stock.adobe.com)

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme. In Verbindung mit der Installation und dem Betrieb einer Wärmepumpe kann ein BHKW als Zusatzheizung eingesetzt werden, um den Wärmebedarf eines Gebäudes zu decken und gleichzeitig Strom zu erzeugen.

Dabei kann die bei der Stromerzeugung im BHKW entstehende Wärme zum Antrieb einer Wärmepumpe genutzt werden, die zusätzlich zur Wärmeerzeugung beiträgt. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Wärmebedarf des Gebäudes höher ist als die Leistung der Wärmepumpe allein. Durch die Kombination von BHKW und Wärmepumpe kann somit eine höhere Effizienz und Energieeinsparung erreicht werden.

Zusätzlich zur Wärmeerzeugung kann ein BHKW auch Strom erzeugen, der entweder direkt im Gebäude genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Die Einspeisung kann je nach Land und Region gesetzlich geregelt sein und eine Vergütung für den eingespeisten Strom ermöglichen. Insgesamt kann die Kombination von Wärmepumpe und BHKW somit eine wirtschaftliche und ökologische Alternative zu konventionellen Heizsystemen darstellen.

Wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk?

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme. Im Wesentlichen besteht ein BHKW aus einem Verbrennungsmotor oder einer Gasturbine, einem Generator zur Stromerzeugung sowie einem Wärmetauscher zur Nutzung der Abwärme. Die genaue Funktionsweise hängt von der Art des BHKW ab.

Bei einem BHKW mit Verbrennungsmotor wird ein fossiler oder nachwachsender Brennstoff wie Erdgas oder Biogas in einem Verbrennungsmotor verbrannt. Dieser treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Gleichzeitig entsteht bei der Verbrennung Abwärme, die durch einen Wärmetauscher geleitet wird. Dort kann sie genutzt werden, um Wasser zu erhitzen, das dann zur Beheizung eines Gebäudes oder zur Warmwasserbereitung verwendet wird.

Bei einem BHKW mit Gasturbine wird der Brennstoff in einer Turbine verbrannt, die direkt mit einem Generator gekoppelt ist. Dadurch wird ein höherer Wirkungsgrad erreicht, da die Abwärme der Turbine genutzt wird, um einen Dampferzeuger zu erhitzen, der wiederum eine Dampfturbine antreibt. Die Dampfturbine treibt dann einen weiteren Generator an, wodurch die Stromerzeugung erhöht wird. Die Abwärme des Dampferzeugers kann auch zur Wärmeerzeugung genutzt werden.

In beiden Fällen kann das BHKW auch mit einer Wärmepumpe kombiniert werden, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und den Wärmebedarf eines Gebäudes zu decken. Durch die Kombination von BHKW und Wärmepumpe kann die Abwärme des BHKW effizient genutzt werden, um eine höhere Heizleistung zu erzielen und den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken.

Kann ein BHKW als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden?

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) kann theoretisch als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden, dies hängt jedoch von verschiedenen Faktoren wie der Leistung des BHKW, dem Wärmebedarf des Gebäudes und den klimatischen Bedingungen ab.

Die Leistung eines BHKW wird üblicherweise in Kilowatt (kW) angegeben und hängt vom verwendeten Brennstoff (Erdgas, Biogas, Heizöl, Holz) und der Größe der Anlage ab. Um als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden zu können, muss die Leistung des BHKW ausreichen, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken. Dabei ist zu beachten, dass die Heizleistung des BHKW in der Regel von der Stromproduktion abhängt. Wird mehr Strom erzeugt als benötigt, kann die überschüssige Energie zur Wärmeerzeugung genutzt werden. In Zeiten geringen Strombedarfs (z.B. nachts) kann das BHKW jedoch nicht genügend Wärme erzeugen.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Wärmebedarf des Gebäudes. Dieser hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe des Gebäudes, der Isolierung, der Anzahl der Bewohner und dem gewünschten Komfortniveau. Um als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden zu können, muss das BHKW in der Lage sein, genügend Wärme zu erzeugen, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken. Dabei ist zu beachten, dass der Wärmebedarf in der Regel jahreszeitlich schwankt und im Winter höher ist als im Sommer.

Die klimatischen Bedingungen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entscheidung, ob ein BHKW als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden kann. In Regionen mit milden Wintern kann ein BHKW ausreichen, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken. In Regionen mit strengen Wintern kann es dagegen erforderlich sein, das BHKW durch ein zusätzliches Heizsystem (z.B. Brennwertkessel, Wärmepumpe) zu ergänzen, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken.

Wie groß muss ein BHKW sein, um einen bestimmten Wärme- und Strombedarf zu decken?

Die Größe eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) hängt vom eingesetzten Brennstoff (Erdgas, Biogas, Heizöl, Holz), dem zu deckenden Wärme- und Strombedarf und den klimatischen Bedingungen ab.

Die Leistung eines BHKW wird üblicherweise in Kilowatt (kW) angegeben und hängt von der Größe des Motors oder der Gasturbine ab. Ein BHKW mit einer Leistung von 5 bis 50 kW eignet sich in der Regel für Einfamilienhäuser oder kleinere Mehrfamilienhäuser. Für größere Gebäude oder Anlagen werden BHKW mit einer Leistung von 50 bis 500 kW oder mehr eingesetzt.

Um zu bestimmen, wie groß ein BHKW sein muss, um den Wärme- und Strombedarf zu decken, ist es wichtig, zunächst den Bedarf zu ermitteln. Der Strombedarf hängt von der Anzahl der Bewohner bzw. Nutzer, der Ausstattung des Gebäudes mit elektrischen Geräten und dem gewünschten Komfort ab. Der Wärmebedarf hängt von der Größe des Gebäudes, der Isolierung, dem Klima und dem gewünschten Komfort ab.

Die Leistung des BHKW muss so gewählt werden, dass sie dem Strombedarf entspricht und genügend Wärme erzeugt, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken. Die Leistung des BHKW sollte nicht zu groß gewählt werden, da sonst ein Überschuss an Wärme und Strom entsteht, der nicht genutzt werden kann. Eine zu geringe Leistung kann hingegen dazu führen, dass der Bedarf nicht gedeckt werden kann und zusätzliche Energiequellen benötigt werden.

Zu beachten ist auch, dass der Strom- und Wärmebedarf jahreszeitlich schwankt. Der Wärmebedarf ist im Winter höher als im Sommer, während der Strombedarf im Sommer aufgrund des Einsatzes von Klimaanlagen höher sein kann. Daher sollte die Leistung des BHKW so gewählt werden, dass sie dem durchschnittlichen Jahresbedarf entspricht.

Welche Brennstoffe können in einem BHKW eingesetzt werden?

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) kann mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, darunter fossile Brennstoffe wie Erdgas, Diesel und Heizöl, aber auch erneuerbare Brennstoffe wie Biogas, Holzpellets und Pflanzenöl.

Erdgas ist einer der gebräuchlichsten Brennstoffe für KWK-Anlagen und wird aufgrund seiner Verfügbarkeit, seines geringen Kohlenstoffgehalts und seines hohen Wirkungsgrades häufig bevorzugt. Ein mit Erdgas betriebenes BHKW kann einen hohen Wirkungsgrad erreichen und die CO2-Emissionen im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen reduzieren.

Biogas ist ein erneuerbarer Brennstoff, der aus organischen Stoffen wie Mist, Gülle und Bioabfällen gewonnen wird. Es kann in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden und bietet eine CO2-neutrale Alternative zu fossilen Brennstoffen. Die Nutzung von Biogas in Blockheizkraftwerken wird auch durch staatliche Subventionen und Regelungen zur Förderung erneuerbarer Energien unterstützt.

Holzpellets und Pflanzenöl sind ebenfalls erneuerbare Brennstoffe, die in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden können. Holzpellets sind kleine Presslinge aus Holzresten, die in speziellen Pelletkesseln verbrannt werden können. Pflanzenöl wird in speziell dafür ausgelegten Blockheizkraftwerken eingesetzt und kann aus verschiedenen Quellen wie Raps, Sonnenblumen oder Palmöl gewonnen werden.

Auch Abfallprodukte wie Klärschlamm, Holzabfälle und Müll können in Heizkraftwerken eingesetzt werden. Diese Stoffe können in speziell dafür ausgelegten Anlagen verbrannt werden, um Strom und Wärme zu erzeugen. Damit bietet sich die Möglichkeit, Abfälle effizient und umweltschonend zu entsorgen.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines BHKW im Vergleich zu anderen Heizsystemen?

Der Wirkungsgrad eines Blockheizkraftwerks (BHKW) hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Art des BHKW, der Größe, dem Brennstoff und der Nutzung der erzeugten Wärme. Im Vergleich zu anderen Heizsystemen hat ein BHKW in der Regel einen höheren Wirkungsgrad, da Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden und die Abwärme genutzt werden kann.

Ein BHKW mit Verbrennungsmotor kann einen Wirkungsgrad von bis zu 90% erreichen, wenn es mit einem erneuerbaren Brennstoff wie Biogas betrieben wird. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdgas oder Heizöl liegt der Wirkungsgrad in der Regel zwischen 75% und 85%. Im Vergleich dazu hat ein herkömmlicher Heizkessel je nach Alter und Effizienzklasse einen Wirkungsgrad von 70% bis 90%.

Ein BHKW mit Gasturbine hat in der Regel einen höheren Wirkungsgrad als ein BHKW mit Verbrennungsmotor. Dies liegt daran, dass die Abgase der Turbine eine höhere Temperatur und Energie haben und somit besser genutzt werden können. Ein BHKW mit Gasturbine kann einen Wirkungsgrad von bis zu 95% erreichen, d.h. bis zu 95% der eingesetzten Energie werden in Strom und Wärme umgewandelt.

Im Vergleich zu anderen Heizsystemen wie Brennwertkesseln, Wärmepumpen oder konventionellen Heizkesseln hat ein BHKW in der Regel einen höheren Wirkungsgrad. Dies liegt daran, dass ein BHKW gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt und die Abwärme genutzt werden kann. Ein Brennwertkessel kann einen Wirkungsgrad von bis zu 98 % erreichen, erzeugt aber nur Wärme und keinen Strom. Eine Wärmepumpe kann einen Wirkungsgrad von bis zu 400% erreichen, ist aber von der Umgebungstemperatur abhängig und kann nicht immer ausreichend Wärme erzeugen.

Wie hoch sind die Investitionskosten für ein Blockheizkraftwerk?

Die Investitionskosten für ein Blockheizkraftwerk (BHKW) hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe des BHKW, der Art des Brennstoffs, dem Wirkungsgrad, der Qualität der verwendeten Materialien und den Installationskosten.

Für ein kleines BHKW mit einer Leistung von bis zu 50 kW können die Investitionskosten zwischen 10.000 und 50.000 Euro liegen. Bei größeren Blockheizkraftwerken mit höherer Leistung können diese Kosten schnell auf über 100.000 Euro ansteigen. BHKWs mit Gasturbinen sind in der Regel teurer als BHKWs mit Verbrennungsmotoren und können Investitionskosten von mehreren hunderttausend Euro erreichen.

Die Investitionskosten für ein BHKW können durch den Einsatz erneuerbarer Brennstoffe wie Biogas, Holzpellets und Pflanzenöl beeinflusst werden. Die Verwendung erneuerbarer Brennstoffe kann dazu beitragen, die Investitionskosten zu senken und die langfristigen Betriebskosten zu reduzieren.

Auch die Qualität der eingesetzten Materialien beeinflusst die Investitionskosten. Eine höhere Qualität des BHKW und seiner Komponenten kann zu höheren Investitionskosten führen, kann aber auch die Lebensdauer des BHKW erhöhen und die Betriebskosten senken.

Neben den Investitionskosten für das BHKW müssen auch die Kosten für die Installation und den Anschluss an das Strom- und Wärmenetz berücksichtigt werden. Die Installationskosten hängen von der Größe des BHKW, der Art des Brennstoffs und der Komplexität der Anlage ab. Als Faustregel gilt, dass für die Installation des BHKW zusätzlich 20% bis 30% der Investitionskosten eingeplant werden sollten.

Wie hoch sind die Betriebskosten eines BHKW im Vergleich zu anderen Heizsystemen?

Die Betriebskosten eines Blockheizkraftwerks (BHKW) hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe des BHKW, der Art des Brennstoffs, den Wartungs- und Reparaturkosten und dem Strom- und Wärmebedarf des Gebäudes.

Ein BHKW hat in der Regel niedrigere Betriebskosten als ein konventionelles Heizsystem, da es gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt und die Abwärme genutzt werden kann. Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme kann ein BHKW einen höheren Wirkungsgrad erreichen und dadurch die Betriebskosten senken.

Die Betriebskosten eines BHKW hängen auch von der Art des Brennstoffs ab. Der Einsatz erneuerbarer Brennstoffe wie Biogas, Holzpellets und Pflanzenöl kann langfristig die Betriebskosten senken und die Umweltbelastung reduzieren. Fossile Brennstoffe wie Erdgas und Heizöl können jedoch zu höheren Betriebskosten führen, insbesondere wenn die Marktpreise schwanken.

Die Wartungs- und Reparaturkosten eines BHKW hängen von der Größe, dem Alter und der Qualität der verwendeten Materialien ab. Regelmäßige Wartung ist jedoch notwendig, um die Effizienz und Zuverlässigkeit des BHKW zu gewährleisten und unerwartete Ausfallzeiten zu vermeiden. Wartung und Reparaturen können zu höheren Betriebskosten führen, insbesondere bei älteren KWK-Anlagen, die schon länger in Betrieb sind.

Ein BHKW kann auch von staatlichen Subventionen und Anreizen profitieren, die die Betriebskosten senken können. Beispielsweise gibt es in vielen Ländern Einspeisevergütungen für den erzeugten Strom oder steuerliche Anreize für den Einsatz erneuerbarer Brennstoffe.

Fazit

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme und kann mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden. Es arbeitet besonders effizient, da die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme zur Gebäudeheizung oder Warmwasserbereitung genutzt wird. Ein BHKW kann auch mit einer Wärmepumpe kombiniert werden, um die Effizienz zu erhöhen und Energie zu sparen. Die Größe des BHKW hängt vom Wärme- und Strombedarf, dem Brennstoff und den klimatischen Bedingungen ab. Ein BHKW hat in der Regel einen höheren Wirkungsgrad als ein herkömmlicher Heizkessel. Als Brennstoff können fossile oder erneuerbare Brennstoffe wie Biogas, Holzpellets und Pflanzenöl eingesetzt werden.

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