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Ein Mini-Kraftwerk für das eigene Zuhause
Ein Mini-Kraftwerk erzeugt Strom und Wärme für das eigene Zuhause. Es macht die Besitzer unabhängiger von öffentlichen Stromversorgern und unterstützt die dezentrale Energiewende. Durch seine spezielle Funktion lohnt es sich jedoch längst nicht in jedem Haus. Wir erklären, wie die kleinen Kraftwerke arbeiten, wann sie infrage kommen und mit welchen Vor- und Nachteilen sie verbunden sind.
Funktionsweise und Arten des Mini-Kraftwerks
Das Mini-Kraftwerk nutzt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, um ein Gebäude mit Strom und Wärme zu versorgen. Es ist deutlich effizienter als viele Großkraftwerke und nutzt die eingesetzten Brennstoffe besonders gut aus. In der Praxis erreichen moderne Geräte dabei Wirkungsgrade von etwa 90 Prozent. Zum Vergleich: Gas-und-Dampf-Kraftwerke kommen hier gerade einmal auf 60 Prozent. Kohlekraftwerke erreichen hingegen kaum mehr als 45 Prozent.
Möglich sind die guten Ergebnisse durch die Nutzung von Strom und Wärme. Technisch unterscheidet man dabei grundlegend zwischen motorischen Blockheizkraftwerken und Brennstoffzellen.
Mini-Kraftwerk mit Solar? – Der Begriff Mini-Kraftwerk taucht zunehmend auch im Zusammenhang mit einer Mini-Solaranlage auf. Bei dieser wird zu Hause im kleinen Rahmen Strom über eine kleine Photovoltaikanlage selbst erzeugt.
Motoren und Generatoren für die Energieversorgung
Motorische Mini-Kraftwerke bestehen aus einem Motor, der die chemische Energie der eingesetzten Brennstoffe in Bewegungsenergie umwandelt. Anders als bei einem Auto wird diese jedoch nicht auf die Straße, sondern auf einen stromerzeugenden Generator übertragen. Während das passiert, nimmt ein Wärmeübertrager die entstehende Abwärme auf und speist sie in das Heizsystem ein. Ausgangsstoffe für den Prozess sind in der Regel fossile Rohstoffe wie Erdgas oder Heizöl. Darüber hinaus kommen aber auch Holzscheite und Pellets als Brennstoffe infrage.
Je nach Technik produzieren die kleinen Hauskraftwerke etwa 30 bis 50 Kilowattstunden Strom auf 100 Kilowattstunden Wärme. Experten sprechen dabei von einer Stromkennzahl zwischen 0,3 und 0,5.
Das Mini-Kraftwerk mit Brennstoffzellentechnik
Eine Brennstoffzelle kommt dagegen ohne konventionelle Motoren und Generatoren aus. Denn sie basiert auf einer elektrochemischen Reaktion, die viele als Knallgasreaktion aus dem Chemieunterricht kennen. Dabei wird Energie freigesetzt, wenn sich Wasserstoff und Sauerstoff verbinden. Die lauten Explosionen, die im Unterricht für Begeisterung gesorgt haben, bleiben durch einen speziellen Aufbau der Zellen jedoch aus.
Eine Brennstoffzellenheizung arbeitet mit Gas und kann Strom sowie Wärme in etwa gleichen Teilen erzeugen. Bei gleicher Laufzeit produzieren die modernen Mini-Kraftwerke dabei mehr Strom als herkömmliche BHKWs.
Einsatzbereiche für ein Mini-Kraftwerk
Generell hängt die Installation der kleinen Hauskraftwerke nur von der Verfügbarkeit der Brennstoffe ab. So können zum Beispiel alle Geräte eigenen Strom erzeugen, die über einen Gasanschluss verfügen. Eine ganz andere Frage ist jedoch, ob sich die Technik auch wirtschaftlich lohnt. Denn finanziell günstig ist ein Mini-Kraftwerk nur, wenn es möglichst viel Strom erzeugt. So müssen Hausbesitzer weniger elektrische Energie aus dem öffentlichen Netz einkaufen und sparen jedes Jahr viel Geld.
Mini-Kraftwerke versorgen Mehrfamilienhäuser oder ganze Wohnquartiere
Die Kleinkraftwerke müssen also möglichst lange laufen. Da sie thermische und elektrische Energie nur gleichzeitig erzeugen können, eignen sie sich vor allem in Gebäuden, die ganzjährig einen konstant hohen Wärmebedarf haben. Typische Beispiele sind Mehrfamilienhäuser mit gemeinsamer Warmwasserbereitung oder ganze Wohnquartiere, die ihre Heizwärme aus einer zentralen Anlage beziehen. Die Mini-Kraftwerke versorgen die Grundlast des Wärmebedarfs und sind in aller Regel mit einem zusätzlichen Wärmeerzeuger verbunden.
Da die Wirtschaftlichkeit der Mini-Kraftwerke stark von spezifischen Gebäudeeigenschaften abhängt, sind generelle Aussagen dazu nicht möglich. In der Praxis muss ein Installateur die jeweiligen Häuser genau unter die Lupe nehmen, bevor er mehr über Kosten und Einsparungen sagen kann.
Vor- und Nachteile der Mini-Kraftwerke
Kraftwerke für das eigene Haus erzeugen neben der Wärme für Warmwasser und Raumheizung auch Strom. Sie machen die Besitzer unabhängiger von öffentlichen Versorgern und können bei optimaler Auslegung für hohe Einsparungen sorgen. Gleichzeitig sind die Geräte aber auch mit hohen Anschaffungskosten verbunden. Mini-Kraftwerke arbeiten in der Regel mit fossilen Rohstoffen und sind darüber hinaus aufwendig zu planen.
Die Vorteile der kleinen Kraftwerke sind:
- der hohe Wirkungsgrad durch die Strom- und Wärmeerzeugung
- die finanziellen Einsparungen durch den selbst erzeugten Strom
- die wachsende Unabhängigkeit von öffentlichen Versorgern
Die Nachteile der Mini-Kraftwerke sind:
- die hohen Kosten für die Anschaffung der Technik
- der aufwendige Planungsprozess für die Heizgeräte
- die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen wie Gas oder Öl
Fazit von Alexander Rosenkranz
Anders als konventionelle Heizgeräte erzeugen Mini-Kraftwerke Strom und Wärme. Dabei nutzen sie die eingesetzten Brennstoffe besonders gut aus und erreichen Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent. Möglich ist das durch Brennstoffzellen oder die Verbindung von Motoren mit stromerzeugenden Generatoren. Geht es um die Einsatzbereiche, lohnt sich die Technik aus wirtschaftlicher Sicht immer dann, wenn sie möglichst lange unter voller Last arbeiten kann. Denn nur so erzeugt sie ausreichend Strom, um die hohen Anschaffungskosten über die Einsparungen auszugleichen.
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