Kraft-Wärme-Kopplung 30.10.2009, 19:43 Uhr

Strom und Wärme im Verbund finden breitere Anwendung  

Das Angebot an unterschiedlichen Anlagen für die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird immer breiter und treibt so den Trend zur Dezentralisierung der Stromversorgung voran. Noch stehen Verbrennungsmotoren im Mittelpunkt, doch bald könnten auch Lösungen mit Stirlingmotoren, Lineargeneratoren oder Brennstoffzellen folgen. VDI nachrichten, Düsseldorf, 30. 10. 09, swe

Für Aufmerksamkeit sorgten Lichtblick und Volkswagen im September bei der Unterzeichnung einer Energiepartnerschaft. Volkswagen liefert dabei Blockheizkraftwerke (BHKW) auf Basis eigener Gasmotoren mit einer elektrischen Leistung von 20 kW und einer thermischen Leistung von 34 kW. Lichtblick vertreibt die Anlagen als „Zuhausekraftwerke“ zur kombinierten Strom- und Wärmeversorgung.

„Man muss sich die Zuhausekraftwerke wie einen Fischschwarm vorstellen: Viele kleine Einheiten bilden eine große, leistungsfähige Gemeinschaft, die Schwarmstrom erzeugt“, verdeutlichte Christian Friege, Vorstandsvorsitzender von Lichtblick. So würde aus geplanten 100 000 dezentralen Minikraftwerken quasi ein Gaskraftwerk mit 2 GW elektrischer Leistung.

Um die wetterbedingt schwankende Stromeinspeisung aus Windrädern oder Photovoltaik auszugleichen, sollen die Anlagen auf Nachfrage binnen einer Minute Strom erzeugen und ins Netz einspeisen. Ein Wärmespeicher soll es dabei ermöglichen, den Betrieb an die Nachfrage im Strommarkt anzupassen und vom aktuellen Wärmebedarf im Gebäude zu entkoppeln. Durch die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) liege der Wirkungsgrad laut Lichtblick bei 92 %. Gegenüber herkömmlicher getrennter Wärme- und Stromerzeugung werde so bei Einsatz von Erdgas bis zu 60 % weniger CO2 erzeugt. Mit steigender Verfügbarkeit soll „klimaneutrales“ Biogas zum Einsatz kommen.

Dabei sind BHKW nicht neu. Einige Tausend finden jedes Jahr ihre Anwendung. Doch sind die Anlagen in der Regel größer und kommen bisher nicht von VW, sondern von Herstellern wie Tognum, GE, MAN oder MWM. Kleinere Anlagen um die 3 kW bis 5 kW elektrischer Leistung sind für Mehrfamilienhäuser und Gewerbe ausgelegt und kommen zum Beispiel von Baxi und Vaillant.

Um gezielt auch das Segment der Einfamilienhäuser für KWK zu erschließen, hat Vaillant eine Kooperation mit Honda geschlossen, um Mikro-KWK-Anlagen für den europäischen Markt zu entwickeln. Basis ist ein Modell mit einer elektrischen Leistung von 1 kW und einer thermischen von 2,8 kW, von dem Honda bereits über 80 000 Stück in Japan und den USA verkauft hat.

Vaillant beschäftigt sich wie Baxi und Hexis auch mit Brennstoffzellen. Im Projekt Callux sind bereits über 40 kleine Anlagen in Betrieb gegangen. Von sich Reden macht jetzt das australische Unternehmen Ceramic Fuel Cells Limited (CFCL). Anfang Oktober hat es im Industriepark Oberbruch in Heinsberg eine Produktionsstätte für die Serienfertigung von Brennstoffzellenstapeln (Stacks) eröffnet.

Im ersten Schritt sollen bis zu 10 000 Stacks jährlich für den Weltmarkt entstehen, erweiterbar auf bis zu 160 000. Die halbautomatische Produktion sei wichtig, um auf kommerziell wettbewerbsfähige Kosten zu kommen, erklärte General Manager Frank Obernitz.

Die von CFCL jetzt in Serie produzierten Stacks sind das Herz der Mikro-BHKW „Bluegen“. Für Ein- und Mehrfamilienhäuser ausgelegt, erreichen sie eine Leistung bis zu 2 kW elektrisch und knapp 1,2 kW thermisch, bei einem elektrischen Wirkungsgrad von 56 %. Bei optimierter Betriebsweise (1,5 kW elektrisch, knapp 0,7 kW thermisch) konnte der elektrische Wirkungsgrad auf 60 % gesteigert werden. Der Systemwirkungsgrad erreicht durch die KWK bis zu 85 %.

„Durch den hohen elektrischen Wirkungsgrad befinden wir uns in einem neuen Marktsegment. Wir konkurrieren jetzt mit Kraftwerksherstellern“, betonte Obernitz. Hauptprodukt ist Strom, Wärme ein Nebenprodukt, das über einen Speicher genutzt wird.

Weitere Lösungen, die KWK im Einfamilienhaus zu nutzen, sind z. B. das stromerzeugende Heizgerät auf Basis der Stirlingtechnologie, mit dem Bosch Thermotechnik im Jahr 2011 in Serie gehen will. Oder die Mikro-KWK von Otag. Sie kombiniert einen Brennwertkessel mit einem Lineargenerator, der über einen geschlossenen Wasserdampfkreislauf angetrieben wird. Die Leistung reicht bis zu elektrischen 2 kW und thermischen 19 kW.

ROBERT DONNERBAUER

Von Robert Donnerbauer
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