Blockheizkraftwerk (BHKW)

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird, aber auch Nutzwärme in ein Nahwärmenetz einspeisen kann. Sie setzt dazu das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ein.

Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen verwendet werden.

Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Kraftwerk resultiert daraus, dass die Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung genutzt wird. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße, zwischen 25 % und 50 %. Durch die ortsnahe Nutzung der Abwärme wird die eingesetzte Primärenergie aber zu 80 % bis über 90 % genutzt. Blockheizkraftwerke können so bis zu 40 % Primärenergie einsparen.

Übliche BHKW-Module haben elektrische Leistungen zwischen fünf Kilowatt (kW) und fünf Megawatt (MW). Unter 50 Kilowatt spricht man auch von Mini-Kraft-Wärme-Kopplung (Mini-KWK), unter 15 Kilowatt von Mikro-KWK. Mini- und Mikro-KWK werden in Ein- und Mehrfamilienhäusern, in Betrieben und im Siedlungsbau verwendet. Die Kraft-Wärme-Kopplung wird ebenfalls in Heizkraftwerken genutzt, dort typischerweise mit elektrischen Leistungen von einigen hundert MW.

Im Idealfall ist der Netzbezug abgedeckt, so dass eine Überproduktion ins Stromnetz eingespeist werden kann. Die Wärme dient zu Heizzwecken und für die Warmwasserbereitung.

Wenn sich die Leistungsabgabe des BHKW nach dem lokalen Wärmebedarf richtet, handelt es sich um ein wärmegeführtes BHKW. Durch Regelung der Heizleistung werden in modular aufgebauten Anlagen einzelne Aggregate je nach Bedarf ab- oder zugeschaltet. Bei Konfiguration mit nur einem Aggregat wird dessen Leistungsabgabe entsprechend gedrosselt. Der erzeugte Strom solcher Anlagen wird, so weit es geht, selbst verbraucht; der Überschuss wird in das öffentliche Netz gespeist und entsprechend verrechnet.
Notkühler (horizontale Ventilatoren in Bildmitte) auf dem Containerdach eines Biogas-BHKW.

Bei einem stromgeführten BHKW richtet sich die Leistungsabgabe nach dem Strombedarf. Die in diesem Zeitraum nicht nutzbare Wärme wird in einem Wärmespeicher für eine spätere Nutzung zwischengepuffert oder über einen Notkühler als Abwärme an die Umgebung abgegeben, obwohl das den Wirkungsgrad reduziert. Diese Betriebsart findet sich zum einen häufig in Inselnetzen, das heißt vom öffentlichen Netz getrennten Stromnetzen. Zum anderen werden BHKW, die mit nachwachsenden Rohstoffen betrieben werden, in Deutschland in der Regel stromgeführt betrieben, da es durch die höheren Einspeisetarife für den produzierten Strom durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz gewinnbringender ist, ein Maximum an Elektrizität zu produzieren. Die Verwertung der dabei anfallenden Wärme wurde bisher häufig vernachlässigt und ist nur in Ausnahmesituationen zur Gänze möglich.

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. Die Netzführung ist die Kernidee eines virtuellen Kraftwerks. Wie bei der Stromführung muss zur zeitlichen Entkoppelung von Wärmeerzeugung und -last ein Speicher eingebunden sein.