BHKW Funktionsweise

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Funktionsweise eines BHKW

In einem Blockheizkraftwerk werden – wie in einem großen Heizkraftwerk – sowohl elektrische Energie als auch Wärme produziert.Dieses Prinzip nennt sich Kraft-Wärme-Kopplung.

BHKW Dachs offen dargestellt © Senertec
BHKW Dachs offen dargestellt © Senertec

Kombinierte Strom- und Wärmeproduktion

In einem herkömmlichen Kraftwerk wird elektrische Energie über einen Generator, der von einem Motor angetrieben wird, produziert. Die Abwärme, die dabei entsteht, wird über die hinlänglich bekannten Kühltürme abgeleitet.

BHKW: Effektiv durch Abwärmenutzung und Nähe
BHKW: Effektiv durch Abwärmenutzung und Nähe

Dagegen wird in Heizkraftwerken auch die Wärme, die in den Abgasen oder auch im Kühlwasser des Verbrennungsmotors enthalten ist, genutzt. Sie kommt dann als Fernwärme zu den Haushalten. Obwohl bei der Verteilung und Nutzung von Fernwärme Leitungsverluste entstehen, ist das Prinzip der gekoppelten Produktion von elektrischer und thermischer Energie sinnvoll.

Hier setzt auch das Blockheizkraftwerk an: Es produziert sowohl elektrische Energie wie auch Wärme – genauso wie ein Heizkraftwerk. In einem Blockheizkraftwerk sind die Komponenten allerdings in einem Modul (Block) zusammengefasst. Zudem produziert ein BHKW dort, wo sowohl Strom als auch Wärme benötigt werden, sodass Leitungsverluste möglichst vermieden werden.

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Hohe Wirkungsgrade durch BHKW

Blockheizkraftwerke ermöglichen durch die Kraft-Wärme-Kopplung erstaunliche Wirkungsgrade.
Die enormen Unterschiede zeigt dieser Vergleich:

  • Der Wirkungsgrad in einem herkömmlichen Kohlekraftwerk liegt zwischen 30 und 40 %.
  • Der Wirkungsgrad im BHKW liegt – je nach eingesetzter Technik – zwischen 80 und 95 %.

BHKW-Wirkungsgrade
Wirkungsgrade von BHKWs, Bildquelle: ASUE

Der Gesamtwirkungsgrad eines BHKW ergibt sich durch die Addition von elektrischem und thermischem Wirkungsgrad. Es wird also berücksichtigt, wie viel Prozent der Primärenergie in Strom und wie viel in Wärme umgewandelt wird. Die jeweiligen Anteile unterscheiden sich je nach der gewählten Energie, dem eingesetzten Motor und der Auslegung. Im Allgemeinen liegt der elektrische Wirkungsgrad zwischen 30 und 40 %, der thermische Wirkungsgrad dementsprechend zwischen 50 und 60 %.

Der Wirkungsgrad von BHKWs ist 80 - 95%
Der Wirkungsgrad von BHKWs ist 80 – 95%

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Technik eines BHKW

In einem BHKW treibt ein Motor einen Generator an. Die komplette Einheit aus Motor und Generator ist einem Block zusammengefasst und wird schallgedämmt. Der Generator produziert Strom.

Bei der Umwandlung der Energie in Bewegung fällt auch Wärme an. Deshalb werden Wärmetauscher an das BHKW gekoppelt. Die Wärmetauscher nehmen die Wärme, die im Kühlwasser und dem Abgas enthalten ist, auf. Anschließend geben sie diese Wärme an Heiz- und Trinkwasser ab.

BHKW werden hinsichtlich verschiedener Aspekte unterschieden:

  • Welcher Antrieb wird für den Generator gewählt: Es können sowohl ein Otto-, Diesel-, Gasmotor oder auch ein Stirlingmotor sein. Ebenso werden Dampfmaschinen oder auch Gasturbinen eingesetzt. Zunehmend finden auch Brennstoffzellen Anwendung.
  • Welcher Brennstoff wird gewählt: Je nach Motor können flüssige, feste oder gasförmige Brennstoffe eingesetzt werden. Verbreitet sind neben Diesel, Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Biogas auch Pflanzenöle oder Holzpellets sowie Methanol.
  • Wie groß ist das BHKW: Je nach Leistung werden Nano-, Mikro-, Mini- und Groß-BHKW unterschieden. Dabei gilt folgende Abstufung der Leistungsgrößen: unter zwei Kilowatt elektrische Leistung – zwischen zwei und 15 Kilowatt – von 15 bis 50 Kilowatt – größer als 50 Kilowatt elektrische Leistung.
Funktionsprinzip eines Blockheizkraftwerks
Funktionsprinzip eines Blockheizkraftwerks
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Weitere Komponenten eines Blockheizkraftwerks

Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung sorgt dafür, dass immer gleichzeitig Strom und Wärme anfallen – der Bedarf sowohl an Wärme wie auch an Strom ist aber nicht immer gleichbleibend hoch. Werden Blockheizkraftwerke in Mehrfamilienhäusern, kleineren Gewerbeeinheiten oder auch Einfamilienhäusern betrieben, sind deshalb Pufferspeicher notwendig, in denen die Wärme zwischengespeichert werden kann.

Hydraulikbeispiel BHKW-Komplettsystem mit Spitzenlastkessel und Pufferspeicher ©  Buderus
Hydraulikbeispiel BHKW-Komplettsystem mit Spitzenlastkessel und Pufferspeicher © Buderus

Strom, der nicht benötigt wird, kann in das Netz eingespeist werden. Mit zunehmender Verbreitung effizienter Stromspeicher können auch diese an ein BHKW angeschlossen werden. Darüber hinaus findet sich bei jedem BHKW natürlich eine Steuerungseinheit – mal integriert, mal in einem separaten Schaltschrank untergebracht.

Blockheizkraftwerk © Buderus
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