Betriebsweisen von Mini-KWK-Anlagen

Mini-BHKW werden wärmegeführt betrieben. Um die Stromerlöse zu maximieren, kann die Betriebsweise einer Mini-KWK-Anlage durch eine intelligente Steuerung oder einen Dienstleister optimiert werden.

Mini-KWK-Anlagen werden überwiegend wärmegeführt betrieben. Bei dieser Betriebs-Strategie sind Mini-BHKW immer dann in Betrieb, wenn im Gebäude ein Wärmebedarf (Heizung oder Trinkwarmwasser) existiert.

Wenn die Mini-KWK-Anlage mehr Wärme bereitstellt, als im Gebäude abgenommen werden kann, wird mit der überschüssigen Wärme ein Heizwasser-Pufferspeicher beladen. Wenn der Pufferspeicher seine Maximaltemperatur erreicht hat, schaltet die KWK-Anlage automatisch ab. Anschließend wird der Pufferspeicher nach und nach wieder entladen. Ein Wärmespeicher kann also zu viel produzierte Wärme kurzfristig zwischenspeichern und bei Bedarf zeitversetzt wieder abgeben. Heizkessel und Mini-KWK-Anlage müssen in dieser Zeit nicht arbeiten.

Wenn die KWK-Wärme z. B. im Winter nicht ausreicht, heizt der Heizkessel nach. Der Nutzer bekommt von diesem automatischen Zusammenspiel zwischen Mini-BHKW und Heizkessel nichts mit. Vereinfacht ausgedrückt ist die Mini-KWK-Anlage der Arbeiter in der Heizzentrale, der möglichst viele Stunden im Jahr Strom und Wärme produziert. Der Heizkessel ergänzt das System, wenn kurzfristig zusätzliche Wärmeleistung benötigt wird.

Gleichzeitig mit der Wärmebereitstellung produziert die Mini-KWK-Anlage Strom. Dieser wird im Gebäude verbraucht. Reicht der KWK-Strom nicht aus, wird automatisch die fehlende Stromleistung aus dem Netz der allgemeinen Versorgung (öffentliches Netz) abgedeckt. Wird von der Mini-KWK-Anlage mehr Strom produziert als im Gebäude abgenommen werden kann, so fließt der Überschuss-Strom in das Netz der allgemeinen Versorgung. Dabei wird die eingespeiste Überschuss-Strommenge von einem Zweirichtungs-Stromzähler, der sowohl Strom-Bezug als auch Strom-Lieferung erfassen kann, gezählt und gemäß den gesetzlichen Vorgaben vergütet.

 

Optimierung der Stromerlöse bei Mini-BHKW-Anlagen

Da eine Stromeinspeisung für den Betreiber einer Mini-KWK-Anlage wirtschaftlich nicht so attraktiv ist wie die Stromeigennutzung im Gebäude, existieren intelligente Steuerungen, die eine Mini-KWK-Anlage vorrangig dann anschalten, wenn auch ein hoher Strombedarf existiert. Dies kann z. B. zur Mittagszeit sein, wenn in der Küche der Herd oder der Backofen genutzt wird. Da diese Zeit nicht unbedingt mit einem Wärmebedarf übereinstimmt, wird die kurzfristig nicht benötigte Wärme im Heizwasser-Pufferspeicher zwischengespeichert.

Aber auch in Bezug auf eine Optimierung der Stromerlöse für die Stromeinspeisung existieren inzwischen praxiserprobte Konzepte. Bei diesen Konzepten überprüft ein Dienstleister die erzielbaren Stromerlöse bei der Strombörse und passt die Laufzeit des Mini-Blockheizkraftwerks so an, dass möglichst hohe Erlöse für den gehandelten Strom erzielt werden. In beiden Fällen ermöglicht der Heizwasser-Pufferspeicher eine Flexibilisierung des BHKW-Betriebs bei vollständiger Nutzung der ausgekoppelten KWK-Wärme.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass ein Nutzer vom Zusammenspiel des Heizkessels mit dem BHKW sowie dem Ausgleich der Strommengen nichts mitbekommt. Für den Nutzer ist alles so, wie bei einem konventionellen Heizkessel und einem Netzanschluss – mit dem Unterschied, dass aufgrund des BHKW-Einsatzes im eigenen Gebäude klimaschädliche CO2-Emissionen in ineffizienteren Großkraftwerken vermieden werden. Die stromseitige Optimierung erfolgt ggf. durch eine geeignete Steuerung oder bei einer Stromerlös-Optimierung des Überschussstroms durch einen Dienstleister. Dies ist aber mit Hardware-, Programmier- und Servicekosten verbunden. Für Mikro-BHKW und viele Mini-BHKW-Anlagen mit kleineren elektrischen Leistung steht der Aufwand für eine stromseitige Optimierung nicht immer in einem positiven Verhältnis zum finanziellen Nutzen (Mehrerlöse bei der Stromeigennutzung oder dem Stromverkauf).

 

Weitere Fragestellungen rund um Mikro-KWK und Mini-KWK

In den nächsten Wochen wird das BHKW-Infozentrum weitere Themenfelder rund um Mikro- und Mini-KWK beleuchten.

Hierzu gehören insbesondere die Themenfelder:

Betriebsweisen von Mini-KWK-Anlagen
Mini-KWK-Anlagen werden überwiegend wärmegeführt betrieben. Bei dieser Betriebs-Strategie sind Mini-BHKW immer dann in Betrieb, wenn im Gebäude ein Wärmebedarf (Heizung oder Trinkwarmwasser) existiert. Um die Stromerlöse zu maximieren, kann die Betriebsweise einer Mini-KWK-Anlage durch eine intelligente Steuerung oder einen Dienstleister optimiert werden.
Planung und Auslegung
Der Wärmebedarf eines Wohngebäudes ist sehr stark abhängig vom Dämmstandard und der Nutzungsstruktur. Je besser die vorhandene Datenbasis, desto optimaler können kleine KWK-Anlagen ausgelegt und geplant werden. Daher ist es sinnvoll, möglichst frühzeitig Wärme- und Strombedarfswerte zu ermitteln.
Technische Einbindung
Die technische Einbindung von Mini-BHKW umfasst die Bereiche Hydraulik, Brennstoffversorgung, Abgas, Elektro und Schallschutz. Für ein erfolgreiches Mini-BHKW-Projekt ist eine hochwertige technische Einbindung zwingend erforderlich. Dabei spielen auch ausreichende Dimensionierungen der technischen Einbindung eine entscheidende Rolle.
Technologien
Vor wenigen Jahren dominierte noch die Stirlingmotoren den Nano- und Mikro-KWK-Bereich. Inzwischen dominiert im elektrischen Leistungsbereich bis rund 3 kW die Brennstoffzellenheizung den KWK-Markt.
Weitere Berichte folgen in Kürze:
Anwendungsfelder und Markt
Brennstoffe
Preise und Kosten
Wirtschaftlichkeit
Gesetzliche Regelungen
Anmeldung und Betrieb
Mythen rund um Mini-KWK

Autor: Markus Gailfuß (BHKW-Infozentrum)
Stand: 07.04.2020

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