Was sind Mini- und Mikro-KWK?

Mini- und Mikro-KWK sind kleine Blockheizkraftwerke (BHKW) für Privathaushalte und Kleingewerbe, die mittels Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Strom und Wärme erzeugen. In Japan sind sie schon seit 2003 am Markt, in Deutschland konnte LichtBlick mit seinem Zuhause-Kraftwerk vor zwei Jahren erstmals eine größere Öffentlichkeit mit den Anlagen vertraut machen.

Durch die Verbrennung von Brennstoffen und die anschließende Umwandlung eines Teils der Wärmeenergie in elektrische Energie mittels Otto-Motoren, Dampf-Expansions-Maschinen, Stirling-Motoren oder Mikro-Turbinen wird einerseits ein Generator zur Stromerzeugung angetrieben und andererseits die bei der Stromerzeugung produzierte Wärme ausgekoppelt und für Gebäudeheizung und Warmwasserbereitung genutzt. Die Motorabwärme heizt das Haus über einen Pufferspeicher. Wenn das Haus wenig Wärmebedarf hat, wird die bei der Stromerzeugung entstehende Wärme hier zwischengespeichert. Gängige Brennstoffe bei Mini- und Mikro-KWK sind Erdgas, Flüssiggas und Heizöl, aber auch Pflanzenöl, Biodiesel sowie Holzpellets sind als Brennstoff möglich. 

Theoretisch ist die Nutzung eines Mini- oder Mikro-KWK am wirtschaftlichsten, wenn sie auf maximaler Leistung betrieben und die gesamte Energiemenge abgenommen werden kann. Da der Bedarf von Ein- oder Mehrfamilenhäuser als auch Kleingewerbe aber ständig schwankt und sowohl der erzeugte Strom als auch die erzeugte Wärme nicht unbegrenzt und verlustfrei gespeichert werden kann, richtet sich der Betrieb eines Mini- oder Mikro-KWK danach, auf welche Weise möglichst wenig Strom und Wärme verschwendet wird.

Man unterscheidet beim Betrieb von Mini- und Mikro-KWK zwischen dem wärmegeführten, dem stromgeführten und dem netzgeführten Betrieb der Anlagen. Beim wärmegeführter Betrieb richtet sich der Betrieb der Mini- oder Mikro-KWK ausschließlich nach dem Wärmebedarf der Immobilie. Beim stromgeführten Betrieb steuert dagegen der Strombedarf der Immobilie den Betrieb des Mini- oder Mikro-KWK. Die dabei erzeugte Wärme wird entweder komplett genutzt, im Pufferspeicher vorgehalten oder ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Im netzgeführten Betrieb einer Mini-oder Mikro-KWK wird der Betrieb von einer zentralen Stelle, beispielsweise von einem Energieversorger, vorgegeben. Die zentrale Stelle optimiert dabei im Rahmen eines virtuellen Kraftwerks, das viele Mini- und Mikro-KWK beinhaltet, den betrieb der Anlagen nach wirtschaftlichen und technischen Faktoren, wie beispielsweise nach Kostenminimierung und Blackout-Vermeidung.    

Derzeit werden die meisten Mini- und Mikro-KWK wärmegeführt betrieben, das heißt der Betrieb richtet sich ausschließlich nach dem Wärmebedarf (Grundlast: Warmwasser und Übergangszeit) des zu versorgenden Hauses. Dabei ist ein integrierter oder zusätzlicher Kessel für die Beheizung des Hauses im Winter (Spitzenlast) notwendig.