Blockheizkraftwerke (BHKW)

Blockheizkraftwerk Bei einer Standard-Gebäudeheizung wird der Brennstoff nur zum Heizen verwendet. Anders bei einem Blockheizkraftwerk, hier wird der Brennstoff zur Stromerzeugung und gleichzeitig zur Wärmeerzeugung genutzt. Das Grundprinzip ist einfach, der Kraftstoff treibt einen Motor an, dieser erzeugt über einen Generator Strom und die Abwärme des Motors wird an die Heizungsanlage abgegeben. Die Leistung des Verbrennungsmotors sollte möglichst niedrig dimensioniert werden, damit der Motor in möglichst langen Intervallen laufen kann. Das ist erst einmal besser für den Motor, er verschleißt weniger als wenn er ständig ein und wieder ausgeschaltet würde. Außerdem wird so über längere Zeiträume Strom erzeugt. Wichtig ist hierfür auch dass der Wärmespeicher entsprechend groß dimensioniert wird.

Blockheizkraftwerke erzeugen Wärme und Strom

Sinnvoll sind BHKW vor allem dann wenn die Wärme direkt vor Ort verbraucht wird, ein Fernwärmenetz ist zwar auch möglich, ist aber mit hohen Investitionskosten verbunden. Der Wirkungsgrad der eingesetzten Primärenergie liegt bei ortsnaher Nutzung zwischen 80 und 90%, bei Fernwärme je nach Wärmeverluste entsprechend niedriger.

Wenn das BHKW mit Heizöl oder Gas betrieben wird, ist das zwar keine regenerative Energie, da die Heizungsanlage aber sowieso den fossile Energieträger verbrennen würde, entsteht sozusagen als Abfallprodukt elektrischer Strom. Es können aber auch zahlreiche regenerative Energieträger für den Betrieb eines Blockheizkraftwerkes eingesetzt werden. Die BHKW gibt es in den unterschiedlichsten Größen und Betriebsarten.

BHKW ein Baustein für die dezentrale Stromerzeugung

Für die Energiewende wird vor allem Wind- und Solarenergie genutzt, was aber wenn kein Wind weht und die Sonne nicht scheint? Blockheizkraftwerke könnten hierfür die Lösung sein, vor allem wenn man viele BHKW miteinander vernetzt und zentral steuert. Gerade im Winter wenn es wenig Solarstrom gibt, wird auch viel Heizwärme benötigt. Wird nun zum Heizen ein Blockheizkraftwerk eingesetzt, gleicht der erzeugte Strom den fehlenden Solarstrom in idealer Form aus.

Baugrößen der Blockheizkraftwerke

Blockheizkraftwerke gibt es in den unterschiedlichsten Baugrößen, die elektrische Leistung der Anlagen liegt im Bereich von einem Kilowatt bis zu einigen Megawatt. Anlagen unter 50 kW bezeichnet man als Mini-Kraft-Wärme-Kopplung (Mini-KWK), unter 15 kW spricht man von Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (Mikro-KWK). Mini- und Mikro-KWK werden hauptsächlich in Ein- und Mehrfamilienhäusern eingesetzt. Die größeren BHKW werden zum Beispiel in Heizkraftwerken oder für die dezentrale Stromversorgung in Inselnetzen genutzt.

Antriebsarten der Blockheizkraftwerke

Verbrennungsmotor

Ursprünglich wurden normale Verbrennungsmotore für den Betrieb von BHKW eingesetzt, mittlerweile gibt es die unterschiedlichsten Antriebsarten. Zu den Verbrennungsmotoren zählt der Ottomotor, dieser eignet sich für den Betrieb mit Erdgas, Biogas oder als Holzvergaser. Der Dieselmotor kann mit Heizöl, Biodiesel oder Pflanzenöl betrieben werden.

Stirlingmotor

Zu den neuen Antriebsarten zählt der Stirlingmotor, auch Heißgasmotor genannt. Der Stirlingmotor wird von außen mit einer beliebigen Wärmequelle erhitzt, die eingeschlossen Luft (oder Gas) dehnt sich aus, dadurch wird ein Kolben weggedrückt. An anderer Stelle wird die eingeschlossene Luft wieder abgekühlt und der Kolben bewegt sich wieder zurück. Die Kolbenbewegung treibt über ein Gestänge den Generator an der den Strom erzeugt. Die Abwärme des zu kühlenden Bereiches wird der Heizungsanlage zugeführt.

Dampfmotor

Auch die gute alte Dampfmaschine kommt bei Blockheizkraftwerken zum Einsatz. Hier wird in einem Heizkessel Wasser auf bis zu 500°C erhitzt, der hohe Dampfdruck treibt dann den Motor an. Der Aufbau des Motors ist ähnlich wie beim Verbrennungsmotor, nur dass Anstelle des explodierenden Treibstoffes der Dampfdruck die Kolben bewegt.

Regenerative Kraftstoffe für Blockheizkraftwerke

Ursprünglich wurden die BHKW mit Heizöl, das ja mit dem Diesel identisch ist betrieben. So wie man auch PKW mit alternativen Kraftstoffen antreiben kann, ist das natürlich auch bei den Blockheizkraftwerken möglich. Als Dieselersatz kommt hierbei Pflanzenöl oder Biodiesel zum Einsatz. Für den Ottomotor eignet sich Biogas oder das Vergasen von Holz. Für den Stirlingmotor und den Dampfmotor eignen sich nachwachsende Rohstoffe in Form von Hackschnitzeln oder Holzpellets.

Energiewald, Holzplantagen als nachwachsende Energieform

Energiewald Die fossilen Energieträger gehen immer mehr zur Neige und so nutzt man wieder verstärkt Holz als Heizmaterial, aber auch zur Stromerzeugung in Blockheizkraftwerken. Es gibt in Deutschland zwar viele Wälder, die Bäume darin brauchen aber einige Jahrzehnte um wirtschaftlich verarbeitet werden zu können. Bei der steigenden Nachfrage an Holzpellets und Hackschnitzel würde der Baumbestand immer mehr zurückgehen. Eine Alternative zum Wirtschaftswald, die auch immer mehr genutzt wird, sind die sogenannten Energiewälder.

Schnellwachsende Bäume zur Energiegewinnung

Auf diesen Holzplantagen werden Schnellwachsende Baumarten wie Weiden oder Pappeln speziell für die Energiegewinnung angepflanzt. Diese Bäume können bereits nach 3 bis 6 Jahren geerntet und zu Hackschnitzeln oder Pellets verarbeitet werden. Da ja nicht alle 3 bis 6 Jahre alles abgeerntet wird, sondern jedes Jahr nur ein Teil, bleibt der größte Teil der Bäume als CO2-Speicher bestehen. Das ist ein großer Vorteil gegenüber den Ölpflanzen, die nur ein halbes Jahr auf dem Feld stehen, um dann vollständig abgeerntet werden. Die Bäume müssen nach der Ernte auch nicht neu gepflanzt werden, sondern sie treiben erneut aus, somit sind mit nur einer Pflanzung mehrere Ernten möglich.

 

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