Ein Blockheizkraftwerk dient der Gewinnung von elektrischer Energie und Wärme. Es ist modular aufgebaut und kommt dort zum Einsatz, wo die Energie gebraucht wird. Die Anlage verlässt sich für die Stromerzeugung auf einen Antriebsmotor. Neben einem herkömmlichen Verbrennungsmotor (Gas, Benzin, Diesel, Biomasse wie Pflanzenöl) kommt auch ein Stirlingmotor infrage. Die Technik hinter dem Blockheizkraftwerk – kurz BHKW – wird Kraft-Wärme-Kopplung genannt. Dabei wird die Nutzwärme in ein Nahwärmenetz eingespeist. Blockheizkraftwerke werden beispielsweise wärmegeführt. Das bedeutet, dass nur so viele Aggregate zum Einsatz kommen und nur so viel Heizleistung erbracht wird, wie laut lokalem Wärmebedarf gerade benötigt wird. Stromgeführte BHKWs hingegen geben so viel Leistung aus, wie es der Strombedarf vorsieht oder wie es dem Aggregat möglich ist. In diesem Fall entsteht Abwärme. Die Blockheizkraftwerk Funktion unterscheidet sich auch geringfügig bei den stromorientierten und netzgeführten Modellen. Bei ersterem Modell spielt der Wärmebedarf eine wichtigere Rolle als die Deckung der Stromlast, doch beide Faktoren werden berücksichtigt. Meist wird die Wärme direkt genutzt, wobei ein Wärmespeicher zur Verfügung steht. Ist die Anlage an ein Netzwerk mit zentralem Kontrollmodul angeschlossen, spricht man von einem netzgeführten BHKW. Das EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) regelt in der Bundesrepublik die maximale Stromerzeugung der Blockheizkraftwerke.
Anwendungsgebiete und Vorteile
Im Idealfall wird die durch Blockheizkraftwerke erzeugte Wärme komplett vor Ort genutzt, ebenso der Strom. Den nicht gebrauchten Strom speist man gegen Vergütung ins öffentliche Stromnetz ein. Damit spart man Kraftwerkskapazität und macht es möglich, dass normale Kraftwerke auf der Basis von fossilen Brennstoffen sich teilweise ersetzen oder entlasten lassen. Dies wiederum bringt den Vorteil mit sich, dass weniger CO2-Emissionen entstehen und die Belastung der Umwelt gemindert wird. In Deutschland unterstützt man dies durch gesetzliche Regelungen wie das KWKG. Der KWK-Anteil der Stromerzeugung in der Industrie lag laut Fokus-Artikel 2010 bei 62 %. Der Stromerzeugungs-Wirkungsgrad beträgt – bezogen auf den Heizwert und abhängig von der Größe der Anlage – zwischen 25 % und 38 %. Für den privaten Einsatz galten BHKWs lange als nicht sinnvoll, doch der technologische Fortschritt, die Förderung durch den Staat und immer kleiner werdende Anlagen eröffnen neue Möglichkeiten. Literatur zum Thema Blockheizkraftwerke für Einfamilienhäuser bietet einen Überblick über die zukunftsweisende Möglichkeit der Energieversorgung.
Blockheizkraftwerke erreichen einen höheren Nutzungsgrad als der übliche Mischbetrieb aus lokaler Heizung und zentraler Stromversorgung. Je nach der Größe des BHKWs ist die elektrische Leistung ausgesprochen hoch und der Betrieb rentabel. Die durchschnittliche Leistung bei herkömmlichen Modulen liegt bei 1 kW und 10 MW. Bei der Mini-Kraft-Wärme-Koppelung erreicht man unter 50 kW Leistung, bei der Mikro-KWK sind 15 kW das Maximum. Inzwischen haben sich kleine Blockheizkraftwerke etabliert, bei denen Wohnkomplexe, Schwimmbäder, Krankenhäuser und geschäftlich genutzte Gebäude mit Strom versorgt werden. Einen Schritt weiter gehen die sogenannten Nano-BHKWs. Diese kleinste Form der Blockheizkraftwerke schafft es auf eine Leistung von bis zu 2,5 kW und eignet sich für einen Haushalt oder sogar zwei Haushalte.
Solche Blockheizkraftwerke für Einfamilienhäuser decken den Wärmebedarf auf effiziente und umweltfreundliche Weise und übernehmen auch einen Teil der Stromversorgung. Die elektrische Leistung beläuft sich auf rund 1 bis 2 kW und die Heizleistung auf bis zu 20 kW. Ein Nano-BHKW erreicht im Idealfall einen Wirkungsgrad von 90 % oder mehr – es lassen sich also fast 100 % der eingesetzten Brennstoffe in nutzbare Energie umwandeln. Die kompakten BHKW-Anlagen für das Einfamilienhaus können im Keller installiert werden und dienen sowohl der Beheizung als auch der Stromerzeugung. Man spart Stromkosten und hat in 15 bis 20 Jahren die Investition getilgt, was in etwa der Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen entspricht. Vor allem für Gebäude mit einem konstant hohen Wärmebedarf lohnen sich Nano-Blockheizkraftwerke, denn um wirtschaftlich zu sein, sollten die BHKW mindestens die Hälfte des Jahres (3.500 bis 5.000 Stunden) betrieben werden. Eine geeignete Alternative sind Pelletheizungen.