Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk kann auf verschiedene Arten betrieben werden. In unserem Fall soll das BHKW stromorientiert betrieben werden, um den selbst genutzten Anteil des erzeugten Stroms hoch zu halten, ohne Wärme ungenutzt „verpuffen“ zu lassen.

Für ein Einfamilienhaus kommt ein BHKW mit einer Wärmeleistung unter 2,5 kW in Frage. Diese Geräte werden als nano-BHKW oder „stromerzeugende Heiung“ bezeichnet. In dieser Leistungsklasse werden für den Motor des BHKW vor allem zwei Technologien angeboten: Verbrennungsmotoren (mit Brennstoff Gas) und Sterlingmotoren. Andere Technologien sind in der Entwicklung (Brennstoffzellen) oder nicht mehr am Markt (Dampfmaschinen). Eine Entscheidung für die eine oder andere Technologie hat dabei Auswirkungen auf mehrere, der im folgenden betrachteten Kriterien. Sie sind also über diese Entscheidung mit einander gekoppelt und können nicht frei nach Bedarf miteinander kombiniert werden.

Energiequelle

In unserem Fall kommen nur BHKW in Frage, die mit Erdgas betrieben werden. Andere Energiequellen (Flüssiggas, Heizöl, Holzpellets, etc.) stehen am vorgesehenen Aufstellort nicht zur Verfügung.

Platzbedarf

Blockheizkraftwerke gibt es für eine großen Bereich von Anwendungsfällen und Leistungen. Das Gerät muss in diesem Fall eine Größe haben, mit dem es in den Keller unseres Einfamilienhauses passt (und auch über Treppen und durch schmale Türöffnungen hin transportiert werden kann).

Lärmentwicklung

Ein Sterlingmotor arbeitet mit einer kontinuierlichen Wärmezufuhr und kann dadurch wesentlich leiser sein, als ein Verbrennungsmotor. Je nach Größe und Kapselung kann aber auch ein Gasmotor so leise sein, dass er im Einfamilienhaus nicht stört. Dazu sollte vorallem sein Gehäuse und der Untergrund am Aufstellort so konstruiert sein, dass möglichst wenig Schwingungen auf das Gebäude übertragen (und dann in den Wändern weiter geleitet) werden.

Wartungsbedarf und Lebensdauer

Der Wartungsbedarf ist bei einem Sterlingmotor durch die außen liegende Wärmequelle geringer als beim Verbrennungsmotor. Andererseits werde die verfügbaren Sterlingmotoren mit Helium als Arbeitsgas betrieben, das im Laufe der Zeit aus dem Gerät entweicht. Da es nicht vorgesehen ist Helium nachzufüllen, begrenzt dies die Lebensdauer.

Leistungsverhältnis Elektrizität zu Wärme und Gesamtleistung

Der wesentliche Unterschied zwischen Verbrennungs- und Sterlingmotoren beim Einsatz in BHKW liegt im Verhältnis zwischen erzeugter Elektrizität und Wärme, und der möglichen Gesamtleistung. Nano-BHKW mit Sterlingmotoren liefern typischerweise 1 kW elektrische Leistung, während Verbrennungsmotoren 1 bis 2,5 kW elektirsche Leistung abgeben. Die Wärmeleistung der Stirlingmotoren liegt typisch zwischen 5,5 kW und 7 kW, während die Geräte mit Verbrennungsmotor bei 2,5 kW bis 9 kW eine weitere Spanne abdecken. Dabei ist zu berücksichtigen, dass viele Geräte mit Stirlingmotor zusätzlich noch einen Spitzenlastbrenner (Brennwerttherme) eingebaut haben, um bei Bedarf höhre Wärmemengen erzeugen zu können.

Zusätzlich sind natürlich auch immer Preis und Verfügbarkeit der Geräte zu berücksichtigen.

Dimensionierung

Die Dimensionierung des BHKW orientiert sich am größten zu deckenden Heizbedarf. Dass heißt, dass auch bei einigen außergewöhnlich kalten Tagen in Folge der Wärmebedarf noch gedeckt werden kann.

Gerät

Ausgewählt wurde das ecoPOWER 1.0 von Vaillant, mit 1 kW elektrischer Leistung und 2,5 kW Wärmeleistung bei einem elektrische Wirkungsgrad von 26,3 % und einem Gesamtwirkungsgrad von 92 %. Es ist insgesamt 1132 mm hoch, 1180 mm breit und 320 mm tief. Es besteht aus zwei separaten Teilen, dem eigentlichen BHKW, das den Motor enthält und einer Steuersäule mit Pumpe, Mischer, Elektronik und Bedienfeld. Beide Module müssen in einer festen Anordnung nebeneinander gestellt werden.

Das Gerät wiegt 100 kg und erzeugt einen Schallleistungspegel von 58 dB(A), was (subjektiv) in etwa dem Schleudergang einer modernen Waschmaschine entspricht.

Da die thermische Nennleistung von 2,5 kW nur gerade so dem entspricht, was wir als Bedarf erwarten wurde das BHKW mit einer Brennwerttherme (rechts im Bild, an der Wand hängend) ergänzt.

der fertige Ofen