Wirkungsgrad im BHKW-Vergleich

Der Wirkungsgrad im BHKW gibt an, wie viel der eingesetzten Energie tatsächlich in Strom und Wärme umgewandelt werden kann. Er ist ein Kennzeichen für die Effizienz von Blockheizkraftwerken und wirkt sich damit auf die Wirtschaftlichkeit der Anlagen aus. Wie der Wirkungsgrad im BHKW zu ermitteln ist und wie verschiedene BHKW-Arten im Vergleich stehen, zeigen wir in den folgenden Abschnitten.

Einblick in Motor gibt Hinweise auf Wirkungsgrad im BHKW

Der Wirkungsgrad im BHKW

Der Wirkungsgrad im BHKW steht für das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen. Er gibt an, wie viel der Energie, die in Form von Gas, Heizöl oder Biomasse in den Prozess gegeben wird, tatsächlich für Wärme und Strom genutzt werden kann und ist somit ein Kennzeichen für die Effizienz. Da thermische und elektrische Energie im BHKW gleichzeitig erzeugt werden, liegt der Wirkungsgrad deutlich höher, als bei stromerzeugenden Kraftwerken. Während diese nur 30 bis 45 Prozent der eingesetzten Energie technisch nutzen, geht der größte Teil ungenutzt an die Umwelt verloren.

Thermischer und elektrischer Anteil

Der Wirkungsgrad im BHKW setzt sich aus einem thermischen und einem elektrischen Anteil zusammen. Während der thermische Wirkungsgrad angibt, wie viel der eingesetzten Energie in Wärme umgewandelt wird, gibt der elektrische Wirkungsgrad an, wie viel der Energie der Brennstoffe zur Stromerzeugung genutzt wird. Die jeweiligen Anteile unterscheiden sich nach Größe und Art der stromerzeugenden Heizung.

Wirkungsgrad überschlägig bestimmen

Wollen Hausbesitzer den Wirkungsgrad im BHKW rechnerisch bestimmen, müssen sie die Summe des erzeugten Stroms und der erzeugten Wärme – jeweils in Kilowattstunden – durch die Menge der eingesetzten Brennstoffe – ebenfalls in Kilowattstunden – teilen. Das Ergebnis multipliziert mit 100 ergibt den Wirkungsgrad im BHKW in Prozent.

Der Wirkungsgrad von BHKW-Arten im Vergleich

Der Wirkungsgrad im BHKW unterscheidet sich je nach Größe und Art der Anlage. Im Folgenden geben wir einen Überblick über die drei bekanntesten Gerätearten einer stromerzeugenden Heizung. Diese sind:

  • BHKW mit Diesel oder Gasmotor
  • Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor
  • Wirkungsgrad im BHKW bei einer Brennstoffzelle

Das BHKW mit Diesel oder Gasmotor

Das Blockheizkraftwerk mit Diesel oder Gasmotor ist die wohl bekannteste Art. Es besteht aus einem Verbrennungsmotor – ähnlich dem in einem Auto – einem Generator und einem Wärmeübertrager. Während der Motor Gas oder Heizöl verbrennt, um mechanische Energie zu erzeugen, wandelt der Generator diese in Strom, der zum Beispiel im Haushalt selbst verbraucht werden kann. Zeitgleich gewinnt ein Wärmeübertrager die Abwärme aus dem Prozess und macht sie für Heizung und Warmwasser nutzbar.
Der Wirkungsgrad im BHKW mit internem Verbrennungsmotor – also einem Motor nach Otto- oder Diesel-Prinzip – liegt insgesamt bei 80 bis 90 Prozent. Betrachtet man nur die Stromerzeugung, erreichen die Geräte einen Anteil von 20 bis 25 Prozent.

Das Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor

Das Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor basiert auf einer Technik, die bereits vor 200 Jahren erfunden wurde. Dabei findet die Verbrennung nicht im Motor, sondern in einer externen Wärmequelle statt. So erhitzt zum Beispiel ein Brenner den hermetisch verschlossenen Stirlingmotor, in dessen inneren sich Gas befindet. Das Volumen schwankt durch abwechselnde Heiz- und Kühlphasen und mechanische Arbeit wird erzeugt. Ein Generator wandelt diese dann in Strom um. Zeitgleich wird auch die dabei frei werdende thermische Energie gewonnen und für Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar gemacht.

Der Wirkungsgrad im BHKW mit Stirlingmotor liegt bei etwa 85 Prozent. Betrachtet man allein die Stromerzeugung, erreicht diese mit einem Anteil von nur 12 bis 15 Prozent den niedrigsten Wert im Vergleich der hier vorgestellten Geräte.

Wirkungsgrad im BHKW bei einer Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist zwar kein typisches Blockheizkraftwerk, dennoch aber eine stromerzeugende Heizung. Denn sie basiert auf einem elektrochemischen Prozess, bei dem Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Möglich wird das durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft. Wie dieser Prozess im Detail funktioniert, erklären wir in der Rubrik Brennstoffzelle.

Der Wirkungsgrad der Anlage liegt mit etwa 85 Prozent im Durchschnitt der hier vorgestellten Systeme. Besonders ist jedoch der mit 60 Prozent sehr hohe elektrische Anteil. Denn dieser ermöglicht eine verhältnismäßig hohe Stromerzeugung und damit auch einen wirtschaftlichen Betrieb, selbst in kleinen und energiesparenden Gebäuden.

Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Der Wirkungsgrad im BHKW ist ein Kennzeichen für die Effizienz stromerzeugender Heizungen. Er beschreibt das Verhältnis von Strom und Wärme zur Menge der eingesetzten Energie. Besonders wirtschaftlich ist dabei ein hoher elektrischer Anteil, wie er zum Beispiel in Brennstoffzellen möglich ist.

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