Mini-BHKW erzeugt Wärme und Strom

Mini- und Mikro-BHKWs gehören zur Kategorie der stromerzeugenden Heizungen. Sie nutzen die Kraft-Wärme-Kopplung, um Strom und Wärme zu erzeugen und gewinnen so einen großen Teil der Energie der eingesetzten Brennstoffe. Sie zeichnen sich demnach durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Welche Eigenschaften Mini-Blockheizkraftwerke darüber hinaus haben, was sie kosten und wo sie zum Einsatz kommen, lesen Sie in diesem Artikel.

Was ist ein Mini-Blockheizkraftwerk?

Als Mini-Blockheizkraftwerk werden stromerzeugende Heizgeräte mit einer elektrischen Leistung von 15 bis 50 Kilowatt bezeichnet. Da drunter gibt es noch das Mikro-Blockheizkraftwerk mit einem Leistungsspektrum von 2,5 bis 15 Kilowatt. Ein Heizgerät mit einer Leistung unter 2,5 Kilowatt wird als Nano-Blockheizkraftwerk klassifiziert. Alle drei Varianten funktionieren nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, auch KWK genannt. Diese beschreibt den Prozess, bei dem sowohl thermische als auch mechanische Energie erzeugt werden. Während Letztere direkt in Strom umgewandelt wird, kann die thermische Energie zur Raumheizung oder Warmwasseraufbereitung genutzt werden.

Wie funktioniert ein Mini-Blockheizkraftwerk?

Die Grafik zeigt ein Mini-BHKW in einem Einfamilien- oder Mehrfamilienhaus. 
Schematische Darstellung: Bereitstellung von Heizwärme und Warmwasser über eine Mini-BHKW (© heizung.de)

Ähnlich wie bei einem Auto arbeitet im Inneren eines Mini-Blockheizkraftwerks ein Verbrennungsmotor, der mit Gas, Heizöl oder Holz betrieben werden kann. Bei der Stromproduktion fällt auch Wärme an, weshalb mehrere Wärmetauscher an das Mini-Blockheizkraftwerk gekoppelt werden. Diese nehmen die Wärme auf und geben sie weiter an das Heiz- und Warmwasser weiter. Ein Mini-Blockheizkraftwerk versorgt damit das komplette Objekt mit Energie in Form von Strom und Wärme. Wie dieses Gerät im Detail arbeitet, beschreibt der Artikel Funktionsweise eines BHKWs ausführlich. Neben der Größe und dem Brennstoff unterscheiden sich Blockheizkraftwerke auch in ihrer Antriebsart. Denn neben dem klassischen Verbrennungsmotor gibt es auch Mini-Blockheizkraftwerke mit einem sogenannten Stirling-Motor.

Mini-Blockheizkraftwerk mit Verbrennungsmotor

Zu den Motorenarten, die häufig in einem Mini-Bockheizkraftwerk zum Einsatz kommen, gehören der Ottomotor und der Gasmotor. Ersterer ähnelt einem Verbrennungsmotor aus dem Automobilbereich und wurde für die Verwendung in einem Blockheizkraftwerk modifiziert. Ein herkömmlicher Ottomotor läuft mit flüssigem Brennstoff wie Öl, während ein Gasmotor mit Erdgas bzw. Flüssiggas betrieben wird. Beide Motoren werden meist in Blockheizkraftwerken mit mittlerer und hoher Leistung eingesetzt. Sie produzieren Strom und Wärme in einem Verhältnis von etwa eins zu drei. Das bedeutet, dass zu jedem erzeugten Kilowatt Strom drei Kilowatt thermische Energie „dazugewonnen“ wird.

Mini-Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor

Die Besonderheit eines Stirlingmotors, dessen Technologie bereits im Jahr 1816 erfunden wurde, liegt in der Brennstoffverwertung. Denn anders als bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor können neben Öl und Gas auch Holz oder Pellets verwendet werden. Möglich ist das durch die externe Verbrennungstechnik. Dabei bewirkt die thermische Energie, dass sich innerhalb des Motors ein Arbeitsgas sich abwechselnd ausdehnt und zusammenzieht und dabei mechanische Energie erzeugt. Diese wiederum wird auf einen Generator übertragen und es entsteht Strom. Ein weiterer Unterschied zwischen einem Stirlingmotor und einem Verbrennungsmotor besteht im Strom-Wärme-Verhältnis. Ein Mini-BHKW mit Stirlingmotor erzeugt bei einem Kilowatt Strom gleichzeitig fünf Kilowatt thermische Energie. Der Wirkungsgrad eines BHKW mit Stirlingmotor ist im Verhältnis zu einem mit Verbrennungsmotor etwas geringer. Dafür arbeitet sehr leise und ist aufgrund des einfachen Aufbaus zudem wartungsarm und robust. Weitere Vorteile dieser Variante lesen Sie im Beitrag "BHKW mit Pellets". 

Die Brennstoffzelle zur Strom- und Wärmeerzeugung

Eine Sonderform der Mikro- und Mini-Kraftwerks-Technik ist die noch recht junge Brennstoffzellenheizung. Die Technologie gewinnt zwar auch Strom und Wärme, funktioniert aber nicht mit einer Verbrennung im herkömmlichen Sinne. Basis der Brennstoffzelle ist die chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Diese ähnelt der Knallgasreaktion, die man vielleicht noch aus der Schule kennt, kommt aber durch einen kontrollierten Ablauf ohne Detonationen aus. Wie das im Detail funktioniert, erklären wir im Beitrag „Funktionsweise der Brennstoffzelle“.

Wo kommen Mini-BHKW zum Einsatz?

Mit einem Leistungsspektrum von 15 bis 50 Kilowatt gehört ein Mini-Blockheizkraftwerk zu den größeren stromerzeugenden Heizgeräten. Für ein Einfamilienhaus ist die Leistung überdimensioniert. Besser geeignet ist hingegen ein Mikro-BHKW, das über ein Leistungsspektrum von 2,5 bis 15 kWh verfügt. Ist der Energiebedarf noch geringer, ist der Einsatz eines Nano-Blockheizkraftwerks denkbar.

Hotels, Krankenhäuser und Schwimmbäder setzten auf Mini-Blockheizkraftwerke

Trotz seines Namens findet ein Mini-BHKW seinen Einsatzbereich meist in kleinen und mittleren Betrieben mit hohem Bedarf an Wärme und Strom. Auch Hotels, Krankenhäuser und Schwimmbäder setzten häufig die Mini-Kraftwerke zur Energieerzeugung ein. Wohnsiedlungen und Quartiere mit einer gemeinsamen Energieversorgung können ebenfalls vom hohen Wirkungsgrad eines Mini-Blockheizkraftwerks profitieren.

Kosten für ein Mini-Blockheizkraftwerk

Die exakten Kosten für ein Mini-Blockheizkraftwerk lassen sich aus vielen Gründen nicht pauschal wiedergeben. Dazu gehören die Art, der Hersteller, die Region und nicht zuletzt der Dienstleiter. Haben sich Hausbesitzer für einen bestimmten Brennstoff entschieden, fallen automatisch Kosten für den Anschluss bzw. die Bereitstellung an. Auch die Verbrauchskosten dürfen bei der Kostenkalkulation nicht außer Acht gelassen werden. Interessenten können sich dennoch an Richtwerten von 15.000 bis 20.000 Euro für ein Gesamtpaket orientieren. 

Können Mini- oder Mikro-BHKWs auch gefördert werden?

Wichtig zu wissen:

Die Förderanträge müssen noch vor dem Beginn der Maßnahme gestellt werden.

Da auch der Staat die Technologie als besonders effizient erachtet, fördert er die Installation eines BHKW. Hausbesitzer bekommen dabei entweder ein Darlehen, einen Investitionszuschuss oder eine steuerliche Vergünstigung. Im Falle des Blockheizkraftwerkes für feste Biomasse, Biogas oder Erdwärme greift das Programm 270 "Erneuerbare Energien – Standard" der KfW. Daneben ist das KfW-Förderprogramm 433 (Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle) zu erwähnen, wenn eine Brennstoffzelle zum Einsatz kommt. Im Falle einer Sanierung steht Hausbesitzern die steuerliche Förderung für den Heizungstausch zur Verfügung.

  • Der Kredit des Programms 270 ist zu geringen Zinssätzen erhältlich und kann in Summe oder in Teilbeträgen abgerufen werden.
  • Beim Investitionszuschuss des Programms 433 können Sie neben einem Festbetrag von 6.800 Euro mit einem leistungsabhängigen Betrag von 550 Euro je angefangenen 100 Watt elektrischer Leistung rechnen.
  • Die steuerliche Förderung gibt es in Höhe von 20 Prozent der Sanierungskosten. Die Vergünstigungen können Sanierer über drei Jahre und in Höhe von maximal 40.000 Euro steuerlich geltend machen.

Neben den Mitteln der KfW gibt es auch Zuschüsse für BHKWs vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Zwar ist das BAFA-Programm zur BHKW-Förderung ausgelaufen – dafür erhalten Käufer von Anlagen mit einer elektrischen Leistung von nicht mehr als zwei Kilowatt die Stromvergütung auf Wunsch pauschal ausgezahlt. Insgesamt sind auf diese Weise noch einmal Fördergelder von bis zu 4.800 Euro möglich. Einen detaillierten Überblick geben die Beiträge Förderung für ein BHKW und Förderung für eine Brennstoffzellenheizung.

Wie unterscheiden sich Nano-, Mikro- und Mini-BHKW?

Ein Blockheizkraftwerk lässt sich heute mit elektrischen Leistungen von wenigen 100 Watt bis zu mehreren Megawatt herstellen. Um den Markt dabei etwas übersichtlicher zu gestalten, unterteilt man die KWK-Geräte häufig nach ihrer elektrischen Leistung in Nano-, Mini- und Mikro-BHKWs.

  • Mini-BHKW leistet 10 bis 50 Kilowatt – Die Bezeichnung Mini-BHKW steht für alle stromerzeugenden Heizgeräte mit einer elektrischen Leistung von 10 bis 50 Kilowatt. Sie eignen sich zum Beispiel für Mehrfamilienhäuser, Hotels, Schwimmbäder oder Industriebetriebe.
  • Mikro-BHKW leistet 2,5 bis 10 Kilowatt – Mit dem Mikro-BHKW werden alle KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung von 2,5 bis 10 Kilowatt bezeichnet. Diese lassen sich unter anderem in Reihenhäusern oder kleineren Mehrfamilienhäusern einsetzen.
  • Nano-BHKW leistet weniger als 2,5 Kilowatt – Die kleinste Art der Blockheizkraftwerke sind die sogenannten Nano-BHKWs. Diese wurden für den Betrieb mit einer elektrischen Leitung von wenigen 100 Watt bis zu 2,5 Kilowatt optimiert. Sie versorgen zum Beispiel größere Einfamilienhäuser oder kleinere Mehrfamilienhäuser mit Strom und Wärme.

Mini-Blockheizkraftwerke lohnen sich bei hohem Wärmebedarf

Mini- und Mikro-BHKWs arbeiten als stromerzeugende Heizung in der Regel wärmegeführt. Das heißt, sie laufen, wenn das Heizsystem Wärme benötigt und stehen still, wenn sich diese nicht verbrauchen lässt. Wird jedoch keine Wärme verbraucht, lässt sich demnach auch kein Strom erzeugen und die nötigen Einsparungen durch Eigenverbrauch oder Einspeisung der elektrischen Energie bleiben aus.

In energiesparenden Einfamilienhäusern kaum lohnenswert

Ein Blockheizkraftwerk lohnt sich daher immer nur dann, wenn über das Jahr verteilt ein ausreichend hoher Wärmebedarf vorhanden ist. Denn so erreicht es hohe Laufzeiten und der Stromertrag steigt. Erfüllt wird diese Voraussetzung vor allem in größeren Wohngebäuden oder Hotels. Denn hier bildet der Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung mehrere Wohneinheiten eine konstante Grundlast. Das BHKW arbeitet lange und erzeugt viel Strom. In energiesparenden Einfamilienhäusern lohnen sich konventionelle KWK-Geräte dagegen eher selten. Eine Ausnahme ist die Brennstoffzelle. Denn diese erreicht eine hohe Stromkennzahl und erzeugt bei der gleichen Laufzeit oft doppelt so viel Strom wie andere BHKWs.

Ausführliche Informationen zur Betreibung eines BHKW in Wohngebäuden erfahren Sie in den Artikeln "BHKW im Mehrfamilienhaus" und "BHKW im Einfamilienhaus". 

Sinnvolle Ergänzungen für das Mini-BHKW

Wenn man schon die hohe Investition in ein Mini-BHKW angehen möchte, kann mit etwas zusätzlicher Ausstattung der Nutzen maximiert werden. Dazu gehört beispielsweise ein Pufferspeicher. Dieser nimmt Abwärme auf, die im Moment nicht benutzt wird. Er besteht aus einem großen Wassertank, an dem der Wärmetauscher der Heizung angeschlossen ist. Für den Kauf des Speichers kann man mit circa 1.000 bis 3.000 Euro rechnen. Daneben kann es sinnvoll sein, das Mini-BHKW durch einen Stromspeicher zu ergänzen. Lassen Sie sich für eine Komplettlösung am besten durch einen Installateur vor ausführlich beraten. 

Bild unseres Autoren Minh Duc Nguyen
Fazit von Minh Duc Nguyen
Mit einem Mini-BHKW erhält der Anwender ein großes Stück Unabhängigkeit. Es ist eine hohe Investition, die sich aber in der Regel nach zehn Jahren wieder ausgezahlt hat. Es lohnt sich, die weitere Entwicklung genau zu beobachten. Mit Stromspeichern, innovativen Systemen und sinnvollen Ergänzungen kann der Betrieb von einem Mini-BHKW noch wirtschaftlicher werden.
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