Blockheizkraftwerk: Strom und Wärme aus einem System

Ein Blockheizkraftwerk erzeugt Strom und Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung. Mit hohem Wirkungsgrad kann der eingesetzte Brennstoff dabei gleich doppelt genutzt werden – in kleinen Leistungsbereichen sogar in Wohngebäuden. Wie ein Blockheizkraftwerk funktioniert, wann es sich lohnt und was die BHKW-Technik kostet, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Die Themen im Überblick:

  1. Erklärung des BHKW
  2. Funktion eines BHKW
  3. BHKW im Einfamilienhaus
  4. Arten von BHKWs
  5. Brennstoffe für BHKW
  6. Kosten eines BHKWs
  7. Vor- und Nachteile
  8. Das BHKW in Alt- und Neubauten

Verschiedene Blockheizkraftwerke BHKW nebeneinander aufgereiht

Ein Blockheizkraftwerk – Was ist das eigentlich?

Blockheizkraftwerke sind moderne Heizsysteme, die nicht nur Wärme für Heizung und Warmwasser, sondern auch Strom zur Deckung des eigenen Bedarfs bereitstellen. Sie nutzen die eingesetzten Energieträger damit gleich doppelt aus und erreichen so eine hohe Effizienz.

Wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk?

Die Funktionsweise eines BHKW beruht auf seinem Kern: einem Verbrennungsmotor. Dieser kann mit Gas, Heizöl oder Holz betrieben werden und funktioniert genau wie ein Motor im Auto. Der Unterschied: Während die Kraft im Auto auf die Reifen und die Straße übertragen wird, betreibt der Motor im Blockheizkraftwerk einen Generator zur Stromerzeugung. Die bei der Verbrennung entstandene Abwärme wird zurückgewonnen und zur Heizung und Warmwasserbereitung genutzt. Während konventionelle Stromerzeuger nur etwa 40 Prozent der im Brennstoff gespeicherten Energie nutzen können, erreichen BHKWs Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent. Durch die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung können sie also fast die ganze, im Brennstoff gespeicherte Energie, verwerten. Bedingt durch den Aufbau eines Blockheizkraftwerks können Strom und Wärme ungefähr in einem Verhältnis von eins zu drei erzeugt werden – bei einer elektrischen Leistung von einem Kilowatt kann dabei eine thermische Leistung von etwa drei Kilowatt im Haus genutzt werden.

Funktionsweise eines Blockheizkraftwerk BHKW als Abbildung

Ein Blockheizkraftwerk besteht aus einem Verbrennungsmotor, der Strom über einen Generator erzeugt. Gleichzeitig wird die entstehende Abwärme für die Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar gemacht.

Lohnt sich ein Blockheizkraftwerk im Einfamilienhaus?

Während die von einem BHKW erzeugte Wärme immer im eigenen Haus verbraucht wird, kann der Strom entweder in das öffentliche Netz eingespeist oder auch im Haus verbraucht werden. Gibt es für den eingespeisten Strom heute eine Vergütung von rund 10 Cent je Kilowattstunde (zusammengesetzt aus KWK-Zuschlag, Börsen-Strompreis und Zuschlag für vermiedene Netznutzung), sparen Hausbesitzer mehr als doppelt so viel, wenn sie den erzeugten Strom selbst verbrauchen. Denn je Kilowattstunde sind das etwa 27,50 Cent für Strom, der nicht vom Energieversorger gekauft werden muss. Da ein Blockheizkraftwerk im Vergleich zu anderen Heizungsarten mit hohen Anschaffungskosten verbunden ist, kann es nur dann wirtschaftlich arbeiten, wenn viel Strom produziert und im besten Falle auch selbst verbraucht wird. Möglich wird das mit einer hohen Laufzeit und zum Beispiel einem Stromspeicher, der die erzeugte Energie puffert, wenn sie im Haus gerade nicht gebraucht wird.

Ein BHKW lohnt sich nur dann, wenn im Haus ausreichend Wärme verbraucht wird

Die Herausforderung dabei ist, dass Blockheizkraftwerke – außer sie werden zur Notstromversorgung eingesetzt – immer wärmegeführt arbeiten. Das heißt, sie produzieren nur dann Strom, wenn auch Wärme benötigt wird. Vor allem im Sommer ist das aber selten der Fall. Um dennoch eine hohe Laufzeit gewährleisten zu können, werden sie nach der Grundlast – dem Wärmebedarf für Heizung und Warmwasserbereitung, der über weite Teile des Jahres vorhanden ist – ausgelegt. Um auch an kalten Tagen genügend Wärme bereitstellen zu können, muss das Heizsystem mit einem Spitzenlastkessel kombiniert werden.

Ob ein Blockheizkraftwerk auch im Einfamilienhaus wirtschaftlich betrieben werden kann, hängt also von vielen Faktoren ab und muss von Fall zu Fall bewertet werden. Mit der Auswertung vorhandener Verbrauchswerte oder einer Simulation des zukünftigen Energiebedarfs, können dabei sichere Aussagen über die Wirtschaftlichkeit gemacht werden. Generell gilt aber: Ein BHKW lohnt sich nur dann, wenn im Haus ausreichend Wärme verbraucht wird. Nicht geeignet ist da zum Beispiel die Kombination mit einer Anlage für Solarthermie. Denn diese senkt den vorhandene Wärmebedarf für Heizung oder Warmwasser und reduziert somit Laufzeit und Einsparung des Blockheizkraftwerks.

Welche Arten von BHKWs gibt es?

Blockheizkraftwerke werden nach der Höhe ihrer elektrischen Leistung in verschiedene Kategorien eingeteilt. Für den Einsatz im Gebäudebereich unterscheidet man dabei:

  • Nano-Blockheizkraftwerke (elektrische Leistung bis zu 2,5 Kilowatt)
  • Mikro-Blockheizkraftwerke (elektrische Leistung bis zu 15 Kilowatt)
  • Mini-Blockheizkraftwerke (elektrische Leistung bis zu 50 Kilowatt)

Nano-BHKWs mit einer elektrischen Leistung bis zu 2,5 Kilowatt

Die Kategorie der Nano-Blockheizkraftwerke enthält alle BHKWs mit einer elektrischen Leistung von bis zu 2,5 Kilowatt. Die Geräte, die erst seit 2010 am Markt verfügbar sind, wurden technisch so weit optimiert, dass sie auch in kleinen Baugrößen sicher arbeiten. Mit nur einem Kilowatt elektrischer und drei Kilowatt thermischer Leistung können Nano-Blockheizkraftwerke dabei sogar im Einfamilienhaus-Bereich zur Versorgung der Grundlast für Heizung und Warmwasser eingesetzt werden.

Mikro-BHKWs mit einer elektrischen Leistung von 2,5 bis 15 Kilowatt

Blockheizkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von 2,5 bis 15 Kilowatt werden Mikro-BHKW genannt. Sie eignen sich in Gebäuden mit einem ganzjährig hohen Wärmebedarf und können daher in größeren Mehrfamilienhäusern, Schwimmbädern oder Produktionsgebäuden eingesetzt werden. In diesen erreichen sie eine hohe Laufzeit. Außerdem kann neben der Wärme oft auch der Strom selbst verbraucht werden.

Mini-BHKWs mit einer elektrischen Leistung von 15 bis 50 Kilowatt

Mit einer elektrischen Leistung von 15 bis 50 Kilowatt können Mini-BHKW überall da wirtschaftlich eingesetzt werden, wo über weite Teile des Jahres eine thermische Leistung von 45 bis 150 Kilowatt benötigt wird. Neben größeren Produktionsstätten sind das zum Beispiel Siedlungen oder Quartiere, mit einer gemeinsamen Energieversorgung. Während der Strom dabei meist ins öffentliche Netz eingespeist wird, kann die Wärme über ein Nahwärmenetz an alle angeschlossenen Haushalte verteilt und im Sommer zum Beispiel zur Warmwasserbereitung genutzt werden.

Mit welchen Brennstoffen können Blockheizkraftwerke betrieben werden?

Wie im Auto kann auch der Motor eines Blockheizkraftwerks mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden. Diese sind:

  • Erd- oder Biogas
  • Flüssiggas
  • Heizöl oder Bio-Heizöl
  • Holz

Erd- oder Biogas: Effizienter Brennstoff für eine saubere Verbrennung

Sofern ein Gas-Anschluss vorhanden bzw. möglich ist, fällt die Wahl vieler Hausbesitzer auf Blockheizkraftwerke mit Gas-Motor. Denn diese bieten nicht nur die größte Auswahl am Markt verfügbarer Geräte, sondern erreichen mit einer sauberen Verbrennung und einer hohen Effizienz auch einen wartungsarmen Betrieb. Das Gas kann dabei aus fossilen oder erneuerbaren Quellen stammen und über einen Anschluss an das öffentliche Versorgungsnetz bezogen werden. Während fossiles Erdgas dabei aus unterirdischen Lagerstätten gewonnen und aufbereitet wird, findet die Herstellung von Biogas in Biogasanlagen statt.

Hier werden zum Beispiel Pflanzen-, Lebensmittelreste oder Gülle aus landwirtschaftlich genutzten Betrieben in trockenen oder nassen Prozessen vergoren. Das dabei entstehende Gas besteht zu einem Großteil aus Methan und wird so aufbereitet, dass seine Eigenschaften dem fossilen Erdgas im Versorgungsnetz entsprechen. So kann Biogas ohne Weiteres über öffentliche Leitungen verteilt und in Hausanlagen, zum Beispiel von einem BHKW verbraucht werden.

Wie bei dem erneuerbaren Biogas ist auch der Energieinhalt des fossilen Erdgases abhängig vom Methan-Gehalt. Während der in weiten Teilen Deutschlands mit 98 Prozent besonders hoch ist – das sogenannte H-Gas ist sehr energiereich – gibt es immer noch einige mit energiearmen Gas versorgte Gebiete. Das sogenannte L-Gas hat dabei einen Methan-Anteil von nur 85 Prozent. Bis zum Jahr 2030 soll das gesamte deutsche Gasnetz auf energiereiches H-Gas umgestellt werden. Informationen zum Fortschritt der Netzumstellung finden Hausbesitzer dabei auf der Webseite der Bundesnetzagentur.

Flüssiggas: Lagerbare Alternative zu Erd- oder Biogas

Ist kein Gas-Anschluss vorhanden, können viele Blockheizkraftwerke auch mit Flüssiggas betrieben werden. Dabei handelt es sich um einen fossilen Rohstoff, der zum Beispiel als Nebenprodukt der Erdöl-Förderung gewonnen wird. Um es gut transportieren und lagern zu können, besteht Flüssiggas aus Gasen wie Propan oder Butan, die bereits mit geringem Druck verflüssigt werden können. Zur Verwendung in einem BHKW wird der Brennstoff in Tanks gelagert, die meist vor dem Haus aufgestellt werden.

Heizöl: Flüssiger Brennstoff mit hoher Qualität

Wie Gas oder Flüssiggas können Blockheizkraftwerke auch mit Heizöl oder Bio-Heizöl betrieben werden. Ein Blick auf aktuell verfügbare Geräte zeigt aber, dass der flüssige und überwiegend fossile Brennstoff Öl hauptsächlich in Mikro- und Mini-BHKWS eingesetzt wird. Durch Kosten und Aufwand für die Lagerung lohnen sich Heizöl-Blockheizkraftwerke oft nur dann, wenn eine bestehende Öl-Heizung durch die KWK-Technik ergänzt wird. Denn dann können die vorhandenen Tanks gleich mit genutzt werden. Das Heizöl selbst ist ein Mitteldestillat des Rohöls und wird als solches aus fossilen Quellen gewonnen. Gab es vor einigen Jahren noch eine größere Auswahl an Heizöl-Sorten, wird in Deutschland heute hauptsächlich schwefelarmes Heizöl (EL) gehandelt.

Das hat einen Marktanteil von mehr als 99 Prozent und ist bei allen Mineralstoffhändlern erhältlich. Durch seine hohe Qualität ermöglicht es außerdem eine saubere und effiziente Verbrennung. Oft bieten Händler auch sogenanntes Premium-Heizöl an. Dieses besteht neben dem schwefelarmen Heizöl (EL) aus beigemischten Zusätzen, die die Qualität des Brennstoffs weiter erhöhen und so zum Beispiel den Verbrauch senken sollen. Darüber hinaus gibt es auch klimaneutrales Heizöl, dessen Mehrpreis für die Finanzierung von Klimaschutzmaßnahmen verwendet wird. Auch wenn das Öl selbst nicht CO2-Neutral verbrennt, kann eine ausgeglichene Bilanz zumindest virtuell – also auf dem Papier – erreicht werden.

Eine ökologischere Alternative zum fossilen Brennstoff ist Bio-Heizöl – Schwefelarmes Heizöl (EL), versetzt mit regenerativem Öl aus Raps-, Soja- oder Sonnenblumenöl. Der erneuerbare Anteil beträgt je nach Produkt bis zu 10 Prozent und kann in den meisten neuen Blockheizkraftwerken eingesetzt werden. Bei älteren Anlagen können besondere Maßnahmen erforderlich werden.

Holz – Regional verfügbar und umweltfreundlich

Mit einigen Blockheizkraftwerken ist es sogar möglich, Holz für die Wärme- und Stromerzeugung einzusetzen. Holz ist ein nachwachsender und umweltfreundlicher Rohstoff, der CO2-neutral verbrennt. Das heißt, dass bei der Holzverbrennung nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie im Wachstum zu Sauerstoff umgewandelt wurde. Für die Verbrennung kann der Rohstoff in Form von Scheiten, Briketts, Hackschnitzeln oder Pellets eingesetzt werden. Holzscheite, die bereits seit mehreren Hundert Jahren zur Beheizung genutzt wurden, sind längs gespaltene Holzstücke. Sie sind gut lagerbar, müssen aber vor der Verwendung als Brennstoff ausreichend getrocknet werden. Etwas mehr Komfort bieten dabei Holzbriketts – getrocknete und gepresste Holzreste. Sie enthalten mehr Energie als Holzscheite und können daher platzsparender gelagert werden.

Detailansicht des Aufbaus eines BHKW mit KWK

Um eine optimale Verbrennung zu garantieren, muss die Beschickung an die Form und die Größe der Briketts angepasst werden. In Form von Hackschnitzeln kann Holz auch in vollautomatischen Heizsystemen verwendet werden. Die Brennstoffe bestehen dabei in der Regel aus getrockneten und zu groben Stücken zerhackten Waldholzresten. Sie werden zum Beispiel in Schütträumen – Lagerräume mit einem zur Mitte schräg zulaufendem Boden – gelagert und können der Verbrennung über eine Förderschnecke automatisch zugeführt werden. Noch besser funktioniert der automatische Betrieb mit Holzpellets. Denn diese bestehen in der Regel aus getrockneten und gepressten Industrieholz-Resten. Sie haben einen höheren Energieinhalt als Hackschnitzel und können daher platzsparender gelagert werden. Durch die genormte Qualität gewährleisten Pellets immer eine optimale Verbrennung.

Was kosten Blockheizkraftwerke?

Die Kosten eines BHKWs untergliedern sich generell in drei Bereiche. Diese sind:

  • Erschließungskosten für Brennstoffanschluss- oder Lagerung
  • die Kosten für das Blockheizkraftwerk selbst
  • die Verbrauchskosten, die im Betrieb der Anlage entstehen

Erschließungskosten für Brennstoffanschluss oder -Lagerung

Um die BHKW-Anlage betreiben zu können, müssen sich Hausbesitzer zuerst für einen der genannten Brennstoffe entscheiden. Im Bereich moderner Einfamilienhäuser kommt dabei hauptsächlich Erd-, Bio- oder Flüssiggas infrage. Liegt eine öffentliche Gasleitung in der Nähe des Gebäudes, entstehen durch den Anschluss Kosten von rund 3.000 Euro. Während die Leitung von der Straße bis ins Haus dabei vom Versorger erstellt wird, liegt die Gasleitung innerhalb des Gebäudes in der Verantwortung des Hausbesitzers.

Wenn zwischen Haus und Straßenleitung eine weite Entfernung überwunden werden muss, können die Kosten für den Gas-Anschluss höher ausfallen. Soll das Blockheizkraftwerk stattdessen mit Flüssiggas betrieben werden, muss eine Tankanlage installiert werden, die in der Regel oberirdisch vor dem Haus aufgestellt wird. Der Flüssiggastank kann dabei gekauft oder gemietet werden. Für die Kaufvariante – die im Nachhinein eine freie Wahl des Gas-Anbieters ermöglicht – müssen Hausbesitzer mit Kosten von rund 2.000-3.000 Euro rechnen.

Die Kosten für das Blockheizkraftwerk

Eine BHKW-Anlage besteht aus dem Blockheizkraftwerk selbst, einem Spitzenlastkessel – zum Beispiel einer Brennwerttherme – und einem Speicher, der die erzeugte Wärme auch dann aufnimmt, wenn eigentlich kein Bedarf im Haus besteht. Für ein Paket aus diesen Komponenten müssen Hausbesitzer mit einem Preis von rund 14.000-17.000 Euro rechnen. Der Preis für ein BHKW variiert jedoch stark nach Art des BHKW, Region, Hersteller und Dienstleister und stellt damit nur eine grobe Kosteneinschätzung dar.

Da der Staat die Installation effizienter BHKW-Anlagen mit einer Förderung für ein BHKW bezuschusst, erhalten Käufer zusätzlich zur Vergütung des eingespeisten Stroms auch einen Investitionszuschuss. Dieser wird über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) vergeben und beträgt für Blockheizkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von bis zu einem Kilowatt 1.900 Euro. Noch mehr Förderung gibt es, wenn:

  • das BHKW mit einem (zweiten) Wärmeübertrager zur Brennwertnutzung ausgestattet wird (25 Prozent der Basisförderung)
  • das BHKW einen besonders hohen elektrischen Wirkungsgrad erreicht (60 Prozent der Basisförderung)

Die Förderung muss noch vor dem Beginn des Vorhabens direkt beim BAFA beantragt werden. Die wichtigsten Informationen finden Interessierte auf der Webseite des BAFA.

Die Verbrauchskosten einer BHKW-Anlage

Die Verbrauchskosten eines Blockheizkraftwerks setzen sich aus Brennstoffkosten, Vergütung und Einsparungen zusammen. Während jede selbst genutzte Kilowattstunde dabei mindestens Kosten in Höhe des aktuellen Strompreises einspart, gibt es für jede eingespeiste Kilowattstunde eine Vergütung von rund 10 Cent (zusammengesetzt aus KWK-Zuschlag, Börsen-Strompreis und Vergütung für die vermiedene Netznutzung). Wie hoch die Kosten ausfallen, hängt dabei neben der energetischen Qualität des Gebäudes auch von der Art, in der die BHKW-Anlage im Haus eingebunden wurde, und dem Verhalten der Nutzer ab. Eine sichere Aussage kann nur gemacht werden, wenn diese Faktoren für jedes Gebäude einzeln bewertet werden.

Vor- und Nachteile eines Blockheizkraftwerks im Überblick

Blockheizkraftwerke unterscheiden sich deutlich von anderen Heizsystemen, so erzeugen sie neben der Wärme für Heizung und Warmwasser auch Strom, der im eigenen Haus verbraucht werden kann.

Vorteile eines BHKW: Nachteile eines BHKW:
der hohe Wirkungsgrad durch die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung die hohen Anschaffungskosten
die mögliche Eigenversorgung mit Strom der hohe Planungsaufwand zur effizienten Einbindung in die Hausanlage
die zunehmende Unabhängigkeit von öffentlichen Stromversorgern die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen, wenn kein Biogas verwendet wird

Das BHKW in Alt- und Neubauten

Ein Blockheizkraftwerk arbeitet dann effizient, wenn auch viel Wärmebedarf vorhanden ist. Das ist bei nicht sanierten Altbauten oft der Fall, weshalb der Einsatz eines BHKWS in vielen Fällen sinnvoll sein kann. In Neubauten wird es hingegen oft eingesetzt, da diese hohe energetische Anforderungen erfüllen müssen. Aber auch hier lohnt sich ein genauer Blick auf den Wärmebedarf.

Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Ein Blockheizkraftwerk erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme und ermöglicht so eine effiziente Energieversorgung. Damit sich das auch lohnt, ist jedoch ein konstanter Wärmebedarf nötig. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist meist die Qualität der Planung und die Art der Einbindung des BHKWs in die Hausanlage.

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