Der Einsatz von gas- oder ölbetriebenen Blockheizkraftwerken (BHKW) ist auf dem Heizungsmarkt bereits bekannt. In den letzten Jahren haben einige Hersteller allerdings auch die Entwicklung von Blockheizkraftwerken mit kleinem Leistungsbereich im Einfamilienhaus fokussiert, die mit Holzpellets befeuert werden.
Bisher auf dem Markt erhältlich ist das BHKW Pelletmatic Smart E 0.6 des österreichischen Herstellers Ökofen. In der Alpenrepublik ist dieses effiziente Gerät seit Herbst 2014 verfügbar. Das Pellet-BHKW soll in Deutschland und weiteren Ländern voraussichtlich im Jahr 2017 serienreif am Markt zur Verfügung stehen.
Das Herz: ein Stirlingmotor
Interessant sind Einblicke in die Funktionsweise der stromerzeugenden Pelletheizung, die sich sehr gut mit Photovoltaik kombinieren lässt. Dabei ist ebenfalls interessant, welche Vorteile sich aus der Kombination von Pellet-BHKW, Photovoltaikanlage und Batteriespeicher ergeben.
Größere BHKW sind in der Regel mit einem Ottomotor ausgestattet. Seine Abwärme dient zur Gebäudeheizung. Der Motor treibt einen Generator an, der Wechselstrom erzeugt. Das kleine Pellet-BHKW von Ökofen arbeitet mit einem Stirlingmotor.
Motor und Pelletbrenner sind dabei in einen Pufferspeicher integriert. Auch der Vorratsbehälter für die Pellets befindet sich innerhalb des BHKW-Gehäuses. Die installierte Fördervorrichtung befüllt den Vorratsbehälter vollautomatisch mit Schüttgut aus dem Gewebesilo oder dem Lagerraum der Pellets.
Extrabrenner für die Spitzenheizlast
Über Ansaugvorrichtungen gelangen die Pellets in den Brenner des kleinen Kraftpakets. Ihre Verbrennung liefert die notwendige Energie für den Stirlingmotor, der mithilfe des integrierten Generators einen Wechselstrom erzeugt. Den auf diese Weise produzierten Strom können Hauseigentümer beispielsweise für die Stromversorgung ihrer Haushaltsgeräte selbst nutzen.
Um die Menge des erzeugten Stroms zu erfassen, ist ein Stromzähler erforderlich. Denn Besitzer eines BHKW erhalten für jede Kilowattstunde selbst verbrauchten Stroms eine KWK-Vergütung.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den überschüssig produzierten Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen. Das Pellet-BHKW von Ökofen muss an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sein, um den Stirlingmotor mit der Netzfrequenz zu synchronisieren. Nach Abschluss der Synchronisation wechselt der Motor in den Generatorbetrieb.
Die Kraft-Wärme-Kopplung in einem Pellet-BHKW erzeugt nicht nur Strom, sondern gewinnt auch Wärme – aus der Verbrennung der Pellets und den Abgasen. Wärmetauscher leiten die Energie an das Heizwasser im Pufferspeicher weiter. Durch die Zwischenlagerung der Wärme im Speicher sind längere Laufzeiten und größere Mengen an produziertem Ökostrom möglich.
Der Pufferspeicher senkt die Zahl der Schalttakte des BHKW und erhöht die Laufruhe. Dies wirkt sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit aus, da solche Geräte im Volllastbetrieb am effizientesten arbeiten. Eine jährliche Laufleistung von 3.500 bis 5.000 Betriebsstunden ist ein guter Richtwert.
Kleinere BHKW mit einem Kilowatt elektrischer und bis zu fünf Kilowatt thermischer Leistung decken vielfach lediglich die Heizgrundlast eines Einfamilienhauses ab. Das Pellet Smart E 0.6 verfügt zudem über einen Spitzenlastbrenner.
Einsatz mit Photovoltaik und Akkus
Dadurch lässt sich die Heizleistung des BHKW noch besser an den Bedarf anpassen. Auch sehr kalte Tage und Nächte sind kein Problem und werden ohne zusätzliche Heizkessel bewältigt. Die thermische Spitzenleistung erreicht bis zu 13 Kilowatt.
Um den Einsatz mit einem Pellet-BHKW noch effizienter zu gestalten, bieten sich verschiedene Kombinationen an. Besonders das Duo oder gar das Trio mit Photovoltaik und Batteriespeichern sind interessant.
Photovoltaikanlagen erzeugen den Solarstrom tagsüber. Um den erzeugten Gleichstrom auch abends und nachts zu nutzen, wird er in einer Speicherbatterie gesammelt. Bei Bedarf wird der Strom über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und damit für Haushaltsgeräte verfügbar gemacht. Der Eigenverbrauch an Strom steigt, und die Energiekosten sinken, da der Bezug des Stroms vom öffentlichen Grundversorger entfällt.
Im Zuge dieser Entwicklung wird der Eigenverbrauch des Stroms mit dem Einbau eines Batteriespeichers zunehmend attraktiver. Eine von Ökofen durchgeführte Befragung zeigte, dass 90 Prozent der Kunden beim Erwerb einer Photovoltaikanlage oder eines Pellet-BHKW über einen Batteriespeicher nachdenken.
Betrieb ohne Stromspeicher
Neben dem Solargenerator wirkt das Pellet-BHKW als zweiter Generator, der jedoch Wechselstrom bereitstellt. Auch dieser Strom lässt sich speichern, allerdings muss das BHKW auf der AC-Seite des Batteriewechselrichters eingebunden sein.
Damit lässt sich beispielsweise in den Wintermonaten die Photovoltaikanlage unterstützen oder ein Elektroauto betanken. Der Stirlingmotor im Pelletmatic Smart E 0.6 erzeugt einphasigen Wechselstrom (230 Volt, 50 Hertz).
Ob das Pellet-BHKW in Kombination mit einem Solargenerator sinnvoll ist, hängt stark vom Verbrauchsprofil des Nutzers ab. Hinzu kommt, dass die Steuerung von Pellet-BHKW, Photovoltaikanlage, Netzeinspeisung und direktem Eigenverbrauch nicht ganz einfach ist. Während der Heizperiode läuft das BHKW beispielsweise zu bestimmten Zeiten, um den thermischen Pufferspeicher mit Wärme und den Batteriespeicher mit Strom zu befüllen. Die Photovoltaikanlage deckt den restlichen Strombedarf.
Weitere Herausforderungen ergeben sich hinsichtlich der zu installierenden Stromzähler. Denn für die Einspeisung von KWK-Strom ins öffentliche Netz gelten andere Tarife als für Solarstrom. Auch für den Eigenverbrauch ergeben sich weitere Herausforderungen, denn selbst verbrauchter BHKW-Strom wird anders vergütet als selbst verbrauchter Sonnenstrom. Daher sind verschiedene Zähler notwendig. Dies kann wie folgt aussehen:
- Zähler 1 misst die Stromertrag des BHKW,
- Zähler 2 erfasst die Einspeisung des KWK-Stroms ins öffentliche Netz,
- Zähler 3 misst den Stromertrag aus der Photovoltaikanlage.
Trotz der Herausforderungen ist jedoch Folgendes zu beachten: Wer ein Pellet-BHKW in Kombination mit einer Solaranlage und einem Batteriespeicher einsetzt, ist stromautark und kann durch die bei der Stromerzeugung eingesetzten erneuerbaren Energien wie Sonnenlicht oder Holzpellets seine Energiekosten senken. Prinzipiell ist es sogar möglich, die Anlage ohne Netzanschluss zu fahren. Dann würden die EEG-Umlage und die Mehrwertsteuer für den elektrischen Strom entfallen.
Für die Stromproduktion erhalten BHKW-Besitzer einen staatlich geförderten KWK-Zuschlag. Dieser wird sowohl bei der Stromeinspeisung in das öffentliche Netz als auch beim Eigenstromverbrauch gewährt. Der Vergütungssatz wurde Anfang 2016 eingeführt, um die Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung zu erhöhen.
So erhalten die Betreiber eines BHKW für jede produzierte Kilowattstunde KWK-Strom eine feste Einspeisevergütung nach dem KWK-Gesetz. Diese beträgt aktuell 11,8 Cent je Kilowattstunde.
Ein Wort zu Feinstaub und Asche
Heizungen mit Verbrennungstechnik verursachen Feinstäube, wobei die Größe der Partikel und die Menge vom Brennstoff abhängen. Moderne Holzheizungen wie die Pellet-BHKW von Ökofen verfügen über eine sehr effiziente Kesseltechnik, sodass sie nur sehr wenig Feinstaub freisetzen. Sie erfüllen die strengen Vorgaben der Bundesimmissionsschutzverordnung.
Fakt ist: Pellets verbrennen sehr sauber, da sie nur einen geringen Aschegehalt haben. Lediglich drei Prozent der verfeuerten Pellets verbleiben als Asche im Brenner zurück. Daher muss alle zwei bis vier Wochen eine Reinigung erfolgen. Die Asche lässt sich als Düngemittel im Garten verwenden. Beschwerden über Schadstoffemissionen von Pelletheizungen liegen vor, wenn zu nasse Pellets verwendet wurden.
Damit das Holz möglichst schadstoffarm und rußfrei verbrennt, muss die Flammentemperatur sehr hoch sein. Besonders geeignet sind Temperaturen von 600 bis 1.000 Grad Celsius. Je trockener das Holz ist, desto höher ist die Flammentemperatur.
Zertifizierte Pellets verfügen über eine Restfeuchte von maximal zehn Prozent. Brennstoffbedingt kann es bei einem Pellet-BHKW allerdings auch zu Verschmutzungen am Erhitzerkopf des Stirlingmotors kommen. Deshalb hat Ökofen eine vollautomatische Reinigungstechnik entwickelt.
Die Autorin
Kerstin Bruns
arbeitet als Redakteurin beim Internetportal Kesselheld. Ihr fachlicher Schwerpunkt liegt auf Heiztechnik mit erneuerbaren Energien wie Sonnenlicht oder Biomasse. Bei Kesselheld geben die Portalnutzer die Eckdaten ihrer Immobilie sowie die gewünschte Heizungsart ein. Anhand dieser Daten ermittelt das Portal ein unverbindliches Angebot inklusive Installation durch einen lokalen Heizungsbauer. Dabei begleitet Kesselheld den Heizungskunden durch den gesamten Kaufprozess von der Erstberatung über das Angebot, die Beratung zu Förderung und Finanzierung bis hin zur fertig montierten Anlagentechnik.
Schnittgrafik des kleinen BHKW, das mit Holzpellets befeuert wird. Ein Zwischenlager für den Brennstoff und der Pufferspeicher sind integriert.
Einbau von BHKW, Förderleitung und Pelletspeicher im Keller oder im Haustechnikraum.
Das Pellet-BHKW wird einbaufertig als Kompaktgerät geliefert. Die Installation gehört in die Hände des Fachhandwerkers.
