Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Sie setzt dazu das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ein. Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Großkraftwerk resultiert aus der Nutzung der Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße, zwischen etwa 25 und 50%. Durch die ortsnahe Nutzung der Abwärme wird die eingesetzte Primärenergie aber zu 80 % bis 90% genutzt. Blockheizkraftwerke können so bis zu 40% Primärenergie einsparen. Übliche BHKW-Module haben elektrische Leistungen zwischen fünf Kilowatt und fünf Megawatt. Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen verwendet werden. Unter 15 kW werden sie auch Mikro-KWK genannt und dienen zur Versorgung von einzelnen Gebäuden.

Technik

Ursprünglich beruhten BHKW-Anlagen auf Verbrennungsmotoren, deren Wärme aus dem Abgas und dem Kühlwasserkreislauf zur Aufheizung von Heizungswasser verwendet  wird. Inzwischen werden auch andereSysteme wie Stirling-Motor, Brennstoffzelle, Mikroturbine oder Dampfmotor zur Stromerzeugung in BHKW-Anlagen eingesetzt. Der Einsatz von Blockheizkraftwerken ist nicht auf die Bereitstellung von Raumwärmebeschränkt, sondern dient auch zur Erzeugung von Prozesswärme über Wasserdampf, Heißluft oder Thermoöl oder der Klimatisierung per Absorptionswärmepumpe, die die Abwärme der BHKW-Anlage zur Erzeugung von Kälte nutzt. Als Kraftstoffe kommen vorwiegend fossile oder regenerative Kohlenwasserstoffe wie Heizöl,Pflanzenöl, Biodiesel (für einen Dieselmotor) oder Erdgas bzw. Biogas (für einen Ottomotor, Zündstrahlmotoroder eine Gasturbine) zum Einsatz, daneben auch Holzhackschnitzel und Holzpellets als nachwachsende Rohstoffe in Stirlingmotoren und Dampfkraftanlagen mit externer Verbrennung.

Bei BHKW-Anlagen auf Basis von Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen fällt Abwärme im Kühlkreislauf und im Abgas an. Sie wird überWärmeübertrager in den Heizkreislauf der Gebäude-Zentralheizung überführt

Kleine BHKW (Mikro-KWK) von circa 1 - 5 kW elektrischer und ca. 3-15 kW thermischer Leistung eignen sich für den Heizbetrieb von Ein- und Mehrfamilien-häusern im Winter.

Mittelgroße BHKW mit einer elektrischen Leistung von mehreren Hundert kW werden häufig von Stadtwerken zur Beheizung von Wohnsiedlungen oder Hallenbädern genutzt und der Strom ins eigene Netz gespeist.

Große BHKW mit Schiffsdieselmotoren über 10.000 kW werden für die Strom- und Wärmeversorgung von größeren Wohn- und Gewerbegebieten sowie Fabriken verwendet.

Bei den BHKW unterscheidet man drei verschiedene Betriebsarten.

Die gängigste Art bei Mini-BHKW ist das wärmegeführte BHKW. Hier richtet sich die Leistungsabgabe nach dem lokalen Wärmebedarf. Einzelne Aggregate werden je nach Bedarf ab- und zugeschaltet oder gedrosselt. Der hierbei erzeugte Strom solcher Anlagen wird, soweit es geht, selbst verbraucht; der Überschuss wird in das öffentliche Netz gespeist und entsprechend verrechnet.

Bei einem stromgeführten BHKW richtet sich die Leistungsabgabe nach dem lokalen Strombedarf. Die nicht nutzbare Wärme in diesen Zeiträumen werden in einem Wärmespeicher für eine spätere Nutzung zwischengepuffert werden. Für den Fall, dass die erzeugte Wärme den Bedarf nicht decken kann, wird ein Spitzenlastbrenner zugeschaltet, der oft Bestandteil einer BHKW-Heizungsanlage ist.

Diese Betriebsart findet sich häufig in Inselnetzen, das heißt vom öffentlichen Netz getrennten Stromnetzen.

Wird das Leistungsniveau von einer zentralen Stelle für mehrere Anlagen vorgegeben, spricht man von einem netzgeführten BHKW. Die Zentrale optimiert dabei systemübergreifend die Einsatzplanung der dezentralen KWK-Aggregate anhand wirtschaftlicher Randbedingungen, wie z. B. gemeinsamen Gas- und Reststrombezugsverträgen. Wie bei der Stromführung muss zur zeitlichen Entkoppelung von Wärmeerzeugung und -last ein Speicher eingebunden sein.

Wirtschaftlichkeit 
Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage ist eine große jährliche Betriebsstundenzahl im hohen Lastbereich der Kraftmaschine. Mehr als 4.000 Volllaststunden pro Jahr sollten erreicht werden, damit sich die Anlage durch die Einspeisevergütung amortisiert. 
Im Wohnbereich schwankt jedoch der Heizenergiebedarf jahreszeitlich sehr stark, im Hochsommer entsteht er nur für die Brauchwassererwärmung. Zurzeit existieren erst wenige BHKW-Modelle, welche die erzeugte Wärme und damit auch den gekoppelt produzierten Strom verändern können („modulierender Betrieb“). Bedarfsschwankungen können in begrenztem Maße jedoch durch Wärmespeicher ausgeglichen werden; ansonsten ist ein Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Brenner anzuraten. Fehlen für solche Schwankungen des Wärmebedarfs ausgleichende Maßnahmen, kommt es zu häufiger An- und Abschaltung („Takten“) der BHKW-Anlage, was zu einer Minderung von Effizienz und Lebensdauer führen kann. Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist geboten, alle Investitions- und Betriebskosten wie Abschreibungen, Brennstoff, Wartung und Generalüberholungen unter diesem Gesichtspunkt zu bewerten und den Erlösen für Strom und Wärme bzw. den eingesparten Beträgen hierfür gegenüber zu stellen. Im Sommer kann zum Beispiel für die Abnahme der Wärme bei fehlendem Heizenergiebedarf eine zusätzlich zu investierende Adsorptionskältemaschineeingesetzt werden, die Kälte zur Klimatisierung erzeugt. Man spricht dann von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.

Ein Grundproblem der Vermarktung von BHKW speziell in Ein- und Mehrfamilienhäusern ist der im Vergleich zu üblichen Erdgas- oder Ölheizungen wesentlich höhere Anschaffungspreis. Das Spektrum der Mini-BHKW weitet sich jedoch nach unten aus und Geschäftsmodelle zur Stromvermarktung an Mieter oder Nachbarn, welche die Einnahmen verbessern, entwickeln sich weiter.

Öffentliche Förderung
BHKW werden in Deutschland seit dem 01. April 2002 durch das Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung, kurz Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz gefördert. Netzbetreiber sind verpflichtet, eine BHKW-Anlage an ihr Stromnetz anzuschließen und den ins öffentliche Netz eingespeisten Strom zu vergüten. 
Die Höhe der Vergütung ist abhängig von der Art des BHKW bzw. des eingesetzten Brennstoffs. Sie setzt sich z.T. veränderlichen Faktoren zusammen, und liegt bei einem BHKW mit fossilen Brennstoffen derzeit bei etwa 10,0 Cent je kWh (Grundvergütung für 20 Jahre fest), für ein BHKW mit regenerativen Energien bei circa 18 Cent je kWh. Der höheren Einspeisevergütung für ein regenerativ betriebenes BHKW stehen die derzeit extrem hohen Brennstoffkosten für Pflanzenöl gegenüber.

Das Mini – BHKW (komplett mit Speicher) kostet circa 20.000 €.