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Kraft-Wärme-Kopplung

Branche setzt auf Mikro-KWK

Neue Geräte machen die Produktion von Wärme und Strom im Eigenheim interessant

Branche setzt auf Mikro-KWK Branche setzt auf Mikro-KWK
Grafik: Viessmann, Montage: Denny Rosenthal

Das Mini-Kraftwerk für den Heizungskeller, das gleichzeitig Wärme und Strom produziert, ist im Kommen. Bisher waren Modelle, die sich für den verhältnismäßig geringen Verbrauch im Ein- und Zweifamilienhaus eignen, Mangelware. Doch jetzt haben gleich mehrere Hersteller für 2011 die Markteinführung der so genannten Mikro-KWK-Geräte angekündigt.

So kommt im Juni der ecoPower 1.0 von Vaillant in den Handel. Das gemeinsam mit Honda entwickelte Mikro-KWK-System arbeitet mit einem Ottomotor und soll 16.000 Euro kosten. Im September folgen der rund 24.000 Euro teure Dachs Stirling SE von SenerTec sowie der Vitotwin 300-W von Viessmann für rund 13.000 Euro.

„Die Geräte bieten definitiv einen Mehrnutzen für den Kunden, da sie nicht nur Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung erzeugen, sondern auch Strom“, sagt Thorsten Formanski, Leiter der Transferstelle neue Produkte bei der Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch (ASUE). Zwar sei die Anschaffung der innovativen Technologie mit höheren Investitionskosten verbunden, aber „wenn bei Planung und Auslegung das Gerät auf Objektgröße, Energiebedarf und Nutzerverhalten abgestimmt wird, ist das Ganze auch wirtschaftlich.“

Hocheffiziente Technologie

Das Besondere an dem gekoppelten Prozess, bei dem gleichzeitig thermische und elektrische Energie entsteht, ist der im Vergleich zur herkömmlichen Erzeugung im Kraftwerk hohe Wirkungsgrad mit über 90 Prozent. Das heißt, es gehen nur rund zehn Prozent der eingesetzten Primärenergie verloren, im Vergleich zu 50 Prozent bei der herkömmlichen Erzeugung von Wärme und Strom.

Bislang findet Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) vor allem in größeren Anlagen Anwendung. Die Funktionsweise wird häufig mit einem Fahrraddynamo verglichen, der durch einen Motor angetrieben Strom erzeugt. Weit verbreitet in Industrie, Gewerbe und Wohnsiedlungen ist der SenerTec Dachs, der seit 1996 mehr als 25.000 Mal installiert wurde und zu den meistverkauften Mini-KWK-Anlagen Europas zählt. Für private Immobilien gibt es bisher nur wenige geeignete Modelle. Dazu gehört der WhisperGen des spanischen Herstellers Efficient Home Energie (EHE), der seit Sommer 2010 auf dem deutschen Markt ist. Im Herbst letzten Jahres kam der eVita des niederländischen Unternehmens Remeha hinzu. Beide Mikro-KWK-Anlagen arbeiten mit einem erdgasbetriebenen Stirlingmotor.

Der elektrische Wirkungsgrad variiert je nach Technik

Das Prinzip der Wärmekraftmaschine wurde bereits 1816 von Robert Stirling entwickelt. Das System arbeitet mit einem externen Verbrennungsmotor, der von außen ein Arbeitsgas in einem geschlossenen Raum im Wechsel erhitzt und abkühlt. Dadurch wird ein Kolben bewegt, der einen Generator antreibt. Der Stirlingmotor zeichnet sich durch geringe Emissionen sowie einen geräuscharmen und nahezu verschleißfreien Betrieb aus. Dagegen erreicht der Ottomotor einen höheren elektrischen Wirkungsgrad, das heißt, er produziert im Verhältnis zur erzeugten Wärme mehr Strom. Außerdem muss er regelmäßig gewartet werden.

Der ecoPower 1.0 von Vaillant besteht aus insgesamt vier Komponenten: dem KWK-Modul mit Gas-Verbrennungsmotor, einem Wärmeauskopplungsmodul mit Systemregler, dem Pufferspeicher mit Trinkwasserstation sowie einem zusätzlichen Gas-Brennwertgerät. Die Anlagen auf Basis des von Honda entwickelten Ottomotors erzeugen bei 2,8 Kilowatt Wärmeleistung ein Kilowatt elektrische Energie und erreichen damit einen elektrischen Wirkungsgrad von 26 Prozent. Dieser liegt beim Stirlingmotor bei nur zehn bis 15 Prozent.

Unterschiedlicher Platzbedarf

So produziert der Dachs Stirling SE von SenerTec bei einer thermischen Leistung von sechs Kilowatt nur ein Kilowatt elektrische Energie. Damit deckt das Gerät rund 40 bis 70 Prozent des Strombedarfs ab. Bei Spitzenlasten schaltet sich ein integrierter Gas-Brenner zu. Im selben Leistungsbereich liegt auch der Vitotwin 300-W von Viessmann. Im Unterschied zum Dachs Stirling SE mit integriertem 530-Liter-Pufferspeicher, der bei einer Höhe von zwei Metern eine Stellfläche von über vier Quadratmetern benötigt, handelt es sich beim Vitotwin 300-W um ein kompaktes Gerät (90 Zentimeter hoch, 50 Zentimeter breit), das an der Wand montiert wird. Hinzu kommt aber auch hier ein seperater Pufferspeicher mit 750 Litern Fassungsvermögen, ohne den der Stirlingmotor nicht auf die benötigten Laufzeiten kommt.

Weitere Geräte befinden sich zurzeit im Test. Dabei verspricht der Einsatz der Brennstoffzelle die Steigerung des elektrischen Wirkungsgrads, der bei zunehmendem Stromverbrauch sowie abnehmendem Wärmebedarf durch verbesserte Dämmung interessant wird. Doch das ist bisher noch Zukunftsmusik.

Weitere Informationen:

Plattform der Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. (ASUE) zur Strom erzeugenden Heizung:
www.stromerzeugende-heizung.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014