Kleinkraftwerke für das Eigenheim
Neben Gaswärmepumpen soll die Mikro-KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) dem Erdgas im Heizungsmarkt neue Perspektiven eröffnen. Während sich die breite Markteinführung von Systemen mit Brennstoffzellen noch herauszögert, könnten Lösungen mit Stirling- oder Otto-Motoren als kurzfristige Alternative zum klassischen Heizkessel im Einfamilienhaus bereitstehen.
Die Gaswirtschaft macht sich Gedanken um den Absatzmarkt Haushalte und Kleinverbraucher. Noch geht hierzulande fast jeder zweite Kubikmeter Erdgas in dieses Verbrauchssegment, erläutert Werner Weßing, Leiter der Anwendungstechnik Forschung und Entwicklung bei E.on Ruhrgas. Erfolgsverwöhnt hatte man seit den 70er-Jahren die Energieträger Kohle und Heizöl zunehmend im Heizungsmarkt verdrängt. Doch jüngst machen Wettbewerber wie Elektrowärmepumpen, Holzpellets und Fernwärme dem Erdgas Marktanteile streitig.
Laut Weßing würden bereits rund 18 Mio. Wohnungen mit Erdgas beheizt. Doch das Kundenpotenzial sei noch beträchtlich. 7,1 Mio. Wohnungen würden derzeit noch mit Heizöl, Festbrennstoff oder Strom beheizt werden und hätten unmittelbaren Zugriff auf das Erdgasnetz. In diesen Fällen liege die Leitung im Haus oder in der Straße. Bei weiteren 5,5 Mio. Wohnungen sei Erdgas zwar noch nicht in der Straße, aber doch im Ort vorhanden.
Die Modernisierung gewinnt also an Bedeutung, nicht nur angesichts eines weiter rückläufigen Neubaumarktes. Aktuell wird jede zweite neue Wohnung mit Erdgas beheizt. Dies könnte sich aber bald ändern. Denn aufgrund immer strengerer Dämmstandards von Neubauten sinkt deren Gasverbrauch ständig. Daher kommt die Erschließung von Neubaugebieten mit Gasnetzen bei immer mehr Energieversorgern auf den Prüfstand.
Ob Neubau oder Modernisierung – Heinz-Dieter Corsten, im Marketing von E.on Ruhrgas für Marktpartnermanagement zuständig, empfiehlt aus Effizienz- und Investitionsgesichtspunkten aktuell die abgestimmte Einheit aus Gasbrennwertkessel und Solarkollektoren.
Die im Rahmen eines Förderprogramms bis Ende 2009 modernisierten und auf „Gas+Solar“ umgestellten 23 000 Heizkessel seien übrigens im Schnitt 27 Jahre alt gewesen, so Corsten, für ihn ein Indiz für den hohen Modernisierungsbedarf. Als zukunftsträchtige, effizienzsteigernde Technologien für den Modernisierungsmarkt setzt man nun verstärkt auch auf die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Gaswärmepumpen.
Schon seit den 90er-Jahren beschäftigt sich E.on Ruhrgas mit Brennstoffzellen. Waren es Anfang der 90er noch Anlagen mit höheren Leistungen, so sind es seit Ende der 90er kleine Anlagen für den Einsatz in Einfamilienhäusern oder im Gewerbe. 2004 kam die Mikro-KWK mit Stirling- und Gasmotoren hinzu.
Als „stromerzeugende Heizungen“ bezeichnet Corsten die Mikro-KWK-Systeme. Mit einer elektrischen Leistung um 1 kW würden sie sich ideal eignen für den Einsatz in Einfamilienhäusern. Hier könnten sie in der Modernisierung den alten Heizkessel ersetzen, und dies überaus effizient, wie Corsten hervorhebt: „Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Nutzwärme können sie über 90 % der eingesetzten Energie in nutzbare Energie umwandeln.“
Gegenüber der konventionellen, getrennten Erzeugung von Strom in Kraftwerken und Wärme in Heizkesseln werde bis zu 40 % Primärenergie eingespart. Die dezentrale Stromerzeugung vermeidet auch Verluste beim Stromtransport.
Brennstoffzellenheizgeräte weisen einen hohen elektrischen Wirkungsgrad von 30 % bis 40 % auf, doch rechnet Corsten nicht vor 2014/15 mit marktfähigen Geräten. Stirling-Motoren lägen bei 10 % bis 15 %, Gasmotoren in diesem kleinen Leistungsbereich bei 20 %.
Bei letzterem engagiere sich hierzulande Vaillant mit einem Otto-Motor von Honda, berichtet Corsten. „Echter Wettbewerb“ habe sich schon bei den Mikro-KWK-Heizgeräten auf Basis von Stirling-Motoren entwickelt. Hier finden sich dann Technologien, die von verschiedenen Heizgeräteherstellern in ihre Systemlandschaft integriert werden.
2G Home bietet Stirling-Technik von Whispergen an. Auf den Motor von Infinia/Enatec setzen Elco und Bosch Thermotechnik mit den Marken Buderus und Junkers. Hingegen bevorzugen Viessmann, Vaillant und BDR Thermea (Baxi/Remeha) die Technik von Microgen.
Corsten hofft auf eine breite Markteinführung von Stirling-Heizgeräten mit einer elektrischen Leistung von rund 1 kW und einer thermischen Leistung von etwa 8 kW bis zum Herbst 2011. Bis dahin sollen sich 260 Anlagen im Feldtest der „Mikro-KWK user group“ behauptet haben. Ende 2009 ins Leben gerufen, bündelt die Gruppe das Know-how aller beteiligten Energieversorger. Ein regelmäßiger technisch-fachlicher Erfahrungsaustausch soll dazu beitragen, die Zuverlässigkeit der Geräte zu gewährleisten.
Wichtig für den wirtschaftlichen Einsatz der Mikro-KWK ist das Verhältnis von Strom- zu Wärmeproduktion. Für lange Jahreslaufzeiten sollte die erzeugte elektrische und thermische Energie vom Betreiber zeitgleich genutzt werden können. Ein entsprechender Warmwasserbedarf ist dabei unabdingbar, unterstreicht Corsten.
Motorgetriebene Geräte (Otto oder Stirling) würden sich daher für die Modernisierung in Bestandsgebäuden empfehlen. Sie bekämen allerdings im Sommer durch ihre vergleichsweise hohe thermische Leistung in neu gebauten Einfamilienhäusern Probleme. Sie seien hier weniger geeignet – anders als Brennstoffzellenheizgeräte. Diese kämen mit 1 kW elektrischer Leistung und rund 2 kW thermischer Leistungskapazität anstatt 8 kW auch im Neubau auf ausreichende Laufzeiten.
Für alle Einsatzbereiche empfiehlt Weßing darüber hinaus Gaswärmepumpen. Durch die Einkopplung von Umweltwärme (Solar, Luft, Wasser oder Erdreich) steigern die neu entwickelten Gaswärmepumpen die Effizienz von Erdgasheizungen um bis zu 30 %. Sie arbeiten mit Absorptions- oder Adsorptionsverfahren. Als „konzertierte Aktion der deutschen Gaswirtschaft“ wurde im Februar 2008 die Initiative Gaswärmepumpe gegründet. In Labor- und Feldtests werden von den Energieversorgern E.on Ruhrgas, RWE, EnBW, ESB, EWE, Gasag, MVV und VNG rund 250 Geräte bis 2011 erprobt.
Die neuen Wärmepumpentechnologien stammen von Bosch Thermotechnik, Vaillant und Viessmann (bis 10 kW thermisch) und von Robur (bis 40 kW thermisch). Wobei Vaillant und Robur ihre Geräte bereits im Markt anbieten.
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