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BHKW

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird, aber auch Nutzwärme in ein Nahwärmenetz einspeisen kann. Sie nutzt dafür das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung oder Wärme-Kraft-Kopplung.

Mini-BHKW im Kulturstadel Vohburg (Gammel Engineering)

Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel-, Pflanzenöl- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen, Dampfturbinen, Dampfmotoren, ORC-Turbinen, ORC-Motoren, Brennstoffzellen oder Stirlingmotoren verwendet werden.

Gammel Engineering hat mit dem Kombi Power System ® ein von Technologien und Energieträgern unabhängiges, modular aufgebautes Anlagenkonzept entwickelt, das ausschließlich am Bedarf orientiert kundenspezifisch konfiguriert und realisiert wird.

Der höhere Gesamtnutzungsgrad (Energieeffizienz) gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Wärmeerzeugung für Raumheizung bzw. Prozesse und zentralem Kraftwerk resultiert daraus, dass die prozessbedingt bei der Stromerzeugung erzeugte Wärme direkt am Ort der Entstehung genutzt wird. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße und der eingesetzten Technologie, zwischen 10 und mehr als 60%.

Grafik

Falls die Wärme vollständig und ortsnah genutzt wird, kann ein Gesamtwirkungsgrad bezüglich eingesetzter Primärenergie von 80 % bis 90 % erreicht werden, mit Brennwert - Nutzung je nach Brennstoff bis zu 120%. Brennwertkessel erreichen Wirkungsgrade um 100 %, können aber keinen elektrischen Strom erzeugen.

Übliche BHKW-Module haben elektrische Leistungen zwischen einem Kilowatt (kW) und einigen zehn Megawatt (MW). Unter 50 kW spricht man auch von Mini-Kraft-Wärme-Kopplung (Mini-KWK), unter 15 kW von Mikro-KWK. Mini- und Mikro-KWK werden in Ein- und Mehrfamilienhäusern, in Betrieben und im Siedlungsbau verwendet. Die Kraft-Wärme-Kopplung wird ebenfalls in Heizkraftwerken genutzt. Feuerungswärmeleistungen liegen dort bei ca 100 kW bis mehrere hundert MW.

Im Regelfall sind Blockheizkraftwerke mit dem öffentlichen Stromnetz gekoppelt, so dass Lastspitzen hieraus gedeckt werden und eine Überproduktion des BHKW ins Stromnetz eingespeist werden kann. Das öffentliche Netz kann auch entsprechende Redundanz und damit Versorgungssicherheit bieten.

Betriebskonzepte:

Wärmegeführt

Wenn sich die Leistungsabgabe des BHKW nach dem Wärmebedarf im Versorgungsgebiet  richtet, handelt es sich um ein wärmegeführtes BHKW. Durch Regelung der Heizleistung werden in modular aufgebauten Anlagen einzelne Aggregate je nach Bedarf ab- oder zugeschaltet. Bei Konfiguration mit nur einem Aggregat wird entweder dessen Leistungsabgabe entsprechend geregelt oder ein Wärmespeicher wird im Intervallbetrieb geladen. Der Speicher wird häufig so ausgelegt, dass der Motor mindestens eine Stunde zur vollständigen Ladung benötigt. Da die Wartungsintervalle sich nach den Betriebsstunden der Anlage richten, ist der Intervallbetrieb gegenüber dem modulierten Betrieb meist die wirtschaftlichere Betriebsweise. Der erzeugte Strom solcher Anlagen wird, so weit es geht, selbst verbraucht, direkt vermarktet (Marktprämienmodell / Managementprämie) oder bei Einsatz regenerativer Energien in das öffentliche Netz eingespeist.

Stromgeführt

Bei einem stromgeführten BHKW richtet sich die Leistungsabgabe nach dem Strombedarf. Die in diesem Zeitraum nicht nutzbare Wärme wird, sofern vorhanden, in einem Wärmespeicher für eine spätere Nutzung zwischengepuffert oder über einen Bilanzkühler als Abwärme an die Umgebung abgegeben, obwohl das den Wirkungsgrad reduziert. Diese Betriebsart findet sich zum einen häufig in Inselnetzen. In Deutschland werden eine Reihe BHKW mit nachwachsenden Rohstoffen als Kraftstoff stromgeführt betrieben: Durch die gesetzlich festgelegten Einspeisetarife für den produzierten Strom (Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG) war es Betreibern kurzfristig möglich, den Gewinn durch möglichst viel produzierten Strom zu maximieren. Die Verwertung der dabei anfallenden Wärme wurde dabei bei vielen Biogasanlagen und häufig von Finanzierern initiierten grossen Holz-Heizkraftwerken  vernachlässigt. Damit fehlen diesen Anlagen die Erlöse aus dem Wärmeverkauf, die weitgehend Brennstoffpreisentwicklungen kompensieren können. Das einzige Produkt, der nach dem EEG erzeugte elektrische Strom, unterliegt bei Einspeisung ins öffentliche Netz der Festpreisgarantie über 20 Jahre - Preissteigerungen bei der Biomasse können deshalb auf der Erlösseite nicht kompensiert werden. Die jüngeren Änderungen des EEG haben diese energievergeudende Möglichkeit minimiert.

Netzgeführt

Wird das Leistungsniveau von einer zentralen Stelle für mehrere Anlagen vorgegeben, spricht man von einem netzgeführten BHKW. Die Zentrale optimiert dabei systemübergreifend die Einsatzplanung der dezentralen KWK-Aggregate anhand wirtschaftlicher Randbedingungen, wie z. B. gemeinsamen Gas- und Reststrombezugsverträgen. Die Netzführung ist die Kernidee eines virtuellen Kraftwerks. Wie bei der Stromführung muss zur zeitlichen Entkoppelung von Wärmeerzeugung und -last ein Speicher eingebunden sein. Diese Fahrweise wird insbesondere bei der Vermarktung von KWK - Strom nach dem Regelstrom-Prinzip bedeutend.

Quellen :

Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/BHKW