Doppelte Power
Kraft-Wärme-Kopplung: Strom und Wärme aus einem Gerät
Eine Brennstoffzelle kommt ohne bewegliche Teile aus. Das reduziert die Geräuschemissionen: Der „BG-15“ von Solidpower ist frei von Vibrationen und im Betrieb kaum lauter als ein Kühlschrank. Bild: Solidpower
BHKW (rechts) und GasBrennwertkessel (links) arbeiten in größeren Anlagen wie Schwimmbädern oder Hotels optimal zusammen. Bild: Buderus
Der „Dachs 0.8“ versorgt Eigenheime effizient mit Strom und Wärme. Der integrierte Puffer speichert die erzeugte Wärme und deckt Bedarfsspitzen gemeinsam mit einem integrierten Spitzenlastkessel ab. Bild: Senertec
Remeha „eLecta 300“ – das Brennstoffzellensystem für das Eigenheim. Bild: Remeha
Die Stromerzeugung in Gebäuden gewinnt insbesondere in Hinblick auf die Ener giewende und die damit verbundene Abschaltung von Kohle- und Kernkraftwerken mehr und mehr an Bedeutung. Die Rede ist von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Sie erzeugt in einem Gerät aber nicht nur Strom, sondern auch Wärme.
KWK-Anlagen werden für nahezu jedes Einsatzfeld angeboten. Ist ein Gasanschluss vorhanden, eignen sich nicht nur Gewerbeobjekte für den Einbau der Technologie, auch Bestandsgebäude lassen sich problemlos damit ausrüsten. Auch ist es möglich, KWK-Anlagen mit einer PV-Anlage (Photovoltaik-Anlage) und einem Stromspeicher zu kombinieren. Es kann also wirtschaftlich sein, alte Kesselanlagen gegen strom- und wärmeerzeugende KWK-Anlagen auszutauschen.
Von ganz klein bis ganz groß
Hersteller bieten vielfältige Modellvarianten und Leistungsklassen an. Aber auch die Form der Energieerzeugung variiert. So bietet Ökofen mit „MyEnergy365“ ein Komplettsystem an, das sich aus dem Pelletkessel „Pellematic Condens_e“ mit integriertem Stirlingmotor, einem Batteriespeicher und einer PV-Anlage zusammensetzt. Mit einer thermischen Leistung von 16 kW und einer elektrischen von 1 kW ist die Anlage auf den Strom- und Wärmebedarf eines Ein- bis Zweifamilienhaus zugeschnitten. Der Stirlingmotor ist die Komponente, die den Strom erzeugt. Ein separater Pufferspeicher (1000 l Volumen) nimmt die erzeugte Wärme auf. Das Energie manage ment „Pelletronic“ verknüpft eine Vielzahl an Daten, wie etwa den aktuellen Strombedarf, den Batterieladestand, die Wetterprognosen und die Nutzergewohnheiten, um die verfügbare Energie entsprechend zu kanalisieren.
Andere Hersteller setzen auf den Prozess der sogenannten kalten Verbrennung: Brennstoffzellen. Sie erzeugen hier Wärme und Strom durch eine elektrochemische Reaktion. In einem vorgelagerten Prozess wird dazu Erdgas in Wasserstoff umgewandelt und in der Brennstoffzelle in positiv geladene Protonen und negativ geladene Elektronen aufgespalten. Der Fluss der freien Elektronen generiert elektrischen Strom. Die dabei entstehende Wärmeenergie lässt sich für das Gebäude nutzen. Weil die Leistung relativ niedrig ist, wird ein zusätzlicher Gas-Brennwertkessel benötigt. Der ist oft schon mit der Brennstoffzelle in einem Gehäuse verbaut.
Auch das Brennstoffzellenheizgerät „Dachs 0.8“ mit einer elektrischen Leistung von 750 W und einer thermischen von 1,1 kW von Senertec bietet sich zur Deckung von Strom- und Wärmebedarf im klassischen Ein- bis Zweifamilienhaus an. Ein Gas-Brennwertkessel ist integriert. Für größere Gebäude bietet der Hersteller die mit einem Pufferspeicher ausgestattete Anlage „Dachs G2.9“ an. Das System liefert 2,85 kW elektrische Leistung und 7,0 kW thermische Leistung. Die Anlage lässt sich mit einem Gas-Brennwertgerät kombinieren.
Für die Strom- und Wärmeversorgung von Eigenheimen mit mittleren bis großen Flächen, wo eventuell zudem ein eigenes Schwimmbad unterhalten wird und somit höherer Wärmebedarf besteht, hat Remeha das Brennstoffzellenheizsystem „eLecta 300“ im Programm. Das Heiz system setzt sich aus einem Brennstoffzellenmodul mit 700 W elektrischer Leis tung, einem 300-l-Pufferspeicher und einem Vormontagesystem zusammen. Im Vormontagesystem sind ein Brennwert-Spitzenlastkessel und ein Hydraulikmodul integriert. Die Wärmenennleistung liegt zwischen 5,2 – 21,8 kW.
Andere Brennstoffzellengeräte können den Strombedarf kleinerer Gewerbebetriebe abdecken. Sodlidpower bietet dazu das System „BlueGen BG-15“ mit bis zu 1,5 kW elektrischer und bis zu 0,85 kW thermischer Leistung an. Die Anlage produziert mittels SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)-Technologie den Strom. Diese Brennstoffzellentechnologie produziert hauptsächlich elektrische Energie. Mit der anfallenden Wärme lässt sich jedes angeschlossene Heizsystem unterstützen.
Für den mittleren Leistungsbereich, etwa für Mehrfamilienhäuser, Hotels, Schulen oder Verwaltungsgebäude, eignen sich gasbetriebene Blockheizkraftwerke (BHKWs) ab einer Leistung von 5 kW elektrischer Leistung. Die Anlagen, deren Komponenten in einem Modul (Block) zusammengefasst sind, produzieren Strom und Wärme durch den Brennstoffeinsatz von Gas. Die von Wolf Powersystems angebotenen BHKWs decken einen Bereich von 50 kW bis 2000 kW elektrische Leistung ab. Das Blockheizkraftwerk „GTK 50“ liefert eine elektrische Leistung von 50 kW – 54 kW und eine thermische von ca. 92 kW. Die Strom- und Wärmeerzeugungsmaschine wird in der Regel in Kombination mit einem Pufferspeicher installiert. Das Gerät lässt sich mit Erdgas, Klärgas, Biogas oder Flüssiggas betreiben.
Derzeit wird der mit einer KWK-Anlage erzeugte Strom vorwiegend im eigenen Gebäude genutzt und nur eventuell ins öffentliche Netz eingespeist oder aber auch Elektromobile geladen.
Gewusst wie
Um das Heizungshandwerk für die fachgerechte Installation und Wartung der KWK-Anlagen zu qualifizieren, bieten Hersteller umfangreiche Schulungen an. Bei einigen Anbietern, etwa Ökofen und Bosch Thermotechnik, erfolgt die Inbetriebnahme durch eigenes Personal. Ist eine Anlage installiert, kann der Betreiber sich die Strom- und Wärme-Anlagenparameter z.B. auf dem Smartphone oder dem Tablet ansehen und gegebenenfalls Einstellungen vornehmen.
Um die Betriebsfähigkeit einer Anlage zu erhalten, ist eine regelmäßige Wartung unverzichtbar. Während Brennstoffzellen mit einem relativ geringen Wartungsaufwand auskommen, sieht es bei einem BHKW (Blockheizkraftwerk) anders aus. Etwa 90% des Aufwandes entfallen dabei auf den Gasmotor. Bewegliche Teile, Motoröl, Zündkerzen und Filter sind regelmäßig auszutauschen.
Fazit
Viele Experten sehen in der Kraft-Wärme-Kopplung einen wesentlichen Baustein für die eigene Energieversorgung im Haus. Schließlich bietet sie die Möglichkeit, die Grundlast von Wärme und Strom abzudecken. Spitzen werden mit einem Gas-Brennwertkessel abgedeckt.
