Blockheizkraftwerke arbeiten nach dem Prinzip Kraft-Wärme-Kopplung (im Folgenden KWK genannt). KWK-Anlagen ermöglichen das gleichzeitige Erzeugen von Strom (Kraft) und Wärme.
Die Elektrizitätserzeugung wird in Deutschland größtenteils in kohle- und gasbefeuerten Großkraftwerken erzeugt. Dabei entsteht viel Wärme, die nicht genutzt werden kann. Es kommt nur ein Drittel der eingesetzten Primärenergie als Strom aus der Steckdose. Die restliche Primärenergie bleibt ungenutzt und erwärmt fortlaufend unsere Atmosphäre.
Neben dieser die Klimaerwärmung fossierenden Stromerzeugung ist es schon seit vielen Jahren möglich Strom vom Einzelhaus bis zur Gemeinde dezentral durch Kraft-Wärme-Kopplung (u.a. auch durch die Brennstoffzelle), Photovoltaik und Windanlagen zu erzeugen. Optimiert werden diese Techniken aktuell und zukünftig immer mehr durch Stromspeicher. Eine zukünftige Energieerzeugung könnte folgendermaßen aussehen:
Neben der Energieautonomie des Gebäudebestandes ist die Vernetzung von intelligent gesteuerten Blockheizkraftwerken, Photovoltaikanlagen, Wärme- und Stromspeichern und Elektromobilen als Teil eines unsichtbaren und vor allem sauberen Kraftwerksnetz anzustreben. Wenn zukünftig Wind- und Solargas zunehmend in das Gasnetz eingespeist werden und in dezentralen Blockheizkraftwerken und modernen Gas-Brennwertanlagen verwendet wird, kann die Umweltgasspeicherung neben der Wärme (per Heizungspuffer oder elektrochemischem Puffer) – und Stromspeicherung schon in wenigen Jahren dezentral die deutsche Energieversorgung sichern.
Ein Blockheizkraftwerk (im Folgenden BHKW genannt) besteht im Wesentlichen (hierbei ist die Brennstoffzelle abweichend) aus einem Motor ohne Getriebe, welcher im laufenden Verbrennungsprozess anstatt ein Auto anzutreiben durch einen Generator elektrischen Strom produziert. Die anfallende Abwärme wird für die Heizungswärme und die für die Warmwassererzeugung genutzt. Dieser kombinierte Prozess nennt sich Kraft-Wärme-Kopplung.
Mit einem BHKW können elektrische Leistungen von 0,78 KW (Brennstoffzelle) bis > 10 MW realisiert werden. Es bringt einen hohen ökonomischen Nutzen, eine Unabhängigkeit (auch Autarkie genannt) vom Stromnetz sowie einen großen ökologischen Vorteil für die Umwelt mit sich.
Für den Betreiber entsteht aus einem Brennstoff (meistens Methan oder Wasserstoff), der häufig nur für Wärme oder Strom verwendet wird, dezentral Wärme und Strom. Aus 3/3 Brennstoff (Primärenergie) entstehen ca. 2/3 Wärme und 1/3 Elektrizität, die Verluste sinken im Gegensatz zu den zentralen Großkraftwerken von über 60 % auf unter 5 %. Im Optimalfall hat sich ein BHKW trotz hoher Investitionskosten binnen 2-5 Jahren amortisiert.
Gute Voraussetzungen für einen rentablen BHWK-Betrieb bieten Mehrfamilienhäuser, Hotels, Wohnheime, bestimmte Gewerbebetriebe und andere Objekte mit einem erhöhten Warmwasserbedarf. Betrachtungen werden ab Jahreswärmeverbräuchen von mehr als 30.000 kWh interessant – anhand der letzten Brennstoff- und Elektrizitätsabrechnung und weniger weiterer Angaben kann sehr schnell Auskunft gegeben werden, wie wirtschaftlich eine Lösung mit einem BHKW (oder einer Brennstoffzelle) ist.
Eine Unabhängigkeit vom allgemeinen Stromnetz ist technisch möglich, aber wirtschaftlich nicht immer sinnvoll. Aus diesem Grund hat sich in der Praxis der so genannte Netzparallbetrieb durchgesetzt. D.h. ein Objekt mit BHKW bleibt mit dem allgemeinen Stromnetz verbunden. Der BHKW-Strom versorgt vorrangig den Eigenbedarf des Hauses und nur der Überschuss wird ins allgemeine Stromnetz gespeist und wird vom Netzbetreiber vergütet.
Mit einem Stromspeicher kann der so genannte Autarkiegrad eines BHKWs in bestimmten Fällen auf nahezu 100 Prozent gesteigert werden, was zusammen mit einem intelligenten Energiemanagement und einer akzeptablen Nutzungsanpassung zu einer Unabhängigkeit vom Netz führen kann. Anders herum, wenn das BHKW keine oder zu wenig Elektrizität für den aktuellen Bedarf des Objektes erzeugt, wird dieser aus dem allgemeinen Stromnetz gedeckt. Somit ist eine hinreichende Stromversorgung stets gewährleistet. Dadurch das zusätzlich immer ein gasbetriebener Spitzenlastwärmeerzeuger neben einem BHKW installiert wird, ist auch die Wärmeversorgung gesichert.
Zuletzt möchten wir noch anmerken, das die dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung neben der aus unserer Sicht abzulösenden zentralen Kraftwerkstechnik die schnellste steuerbare und flexibelste Technik zur Stromproduktion ist. Im nachstehenden Bild wird der Unterschied zwischen schnellen und langsamen Kraftwerken verdeutlicht.
Die Einsatzgebiete der Kraft-Wärme-Kopplung beschränken sich aber nicht nur auf die Strom- und Wärmeproduktion, sondern auch der Kälte und der Dampfbereich kann durch sie organisiert werden.
