Die Verbundnetz Gas AG will den Feldtest für ein innovatives, mit Erdgas betriebenes Mikro-Blockheizkraftwerk demnächst ausweiten.  Später soll der kleine Strom- und Wärmeproduzent so kostengünstig in Serie gefertigt werden, dass er sich für den Einsatz in Einfamilienhäusern eignet. 11/2008


Jörg Hartan gross


5 000 Stunden ist die erste Feldtestanlage für ein Mikro-Blockheizkraftwerk (MBHKW) auf dem Untergrund-Gasspeicher Bad Lauchstädt gelaufen. „Nach den obligaten Startschwierigkeiten zu unserer Zufriedenheit“, berichtet Jörg Hartan, Fachgruppenleiter im Technologiecenter der Leipziger VNG Verbundnetz Gas AG. Nun soll eine zweite Feldtestanlage mit einem weiter optimierten Strom-Wirkunsgrad in Betrieb gehen. „Wir bringen zusätzliche Schwungmasse zur Drehzahl-Stabilisierung ein“, erklärt Hartan.


Die in Bad Lauchstädt getesteten MBHKW mit einer Stromleistung von bis zu 3,5 kWel und einer Wärmeleistung von bis zu 10 kWth wurden vom VNG-Technologiecenter entwickelt und von der Lützener Böhm & Reinsperger GbR gebaut. Sie sind für den wärmegeführten Betrieb mit Erdgas im Zusammenspiel mit einem Wärmespeicher im Einfamilienhaus ausgelegt. Bei dem Feldtest werden Strom und Wärme für die Versorgung der Speicheranlagen genutzt: Die Wärme dient unter anderem für die Warmwasser-Bereitung und zum Heizen der Gebäude. Die Elektroenergie wird für die Systeme der Obertageanlage eingesetzt.


Die Bad Lauchstädter MBHKW bestehen aus üblichen Standardkomponenten. Von anderen am Markt verfügbaren MBHKW unterscheiden sie sich zum einen durch eine effiziente Brennwert-Nutzung, die nach Einschätzung des VNG-Fachgruppenleiters bisher bei kleinen BHKW kaum angewandt wird. Zum anderen muss das Motoren-Kühlwasser nicht wie bei anderen MBHKW auf 60 Grad Celsius vorgewärmt werden. „Wir können mit 30 Grad fahren und so den Brennwert im Abgas optimal ausnutzen“, so Hartan. Durch welche spezielle und patentierte Technik die Anlagen das schaffen, bleibt noch sein Geheimnis.


Eine eigens für dieses System entwickelte Mikrocontroller-Steuerung gewährleistet zusammen mit umfangreicher Messtechnik einen vollautomatischen, fernüberwachten Betrieb. Dabei wird auch die Energiebilanz des gesamten Systems erfasst. „Wir wollen für dieses Technikkonzept im Dauerbetrieb die Alltagstauglichkeit nachweisen“, erklärt Hartan. Einen Schritt weiter geht das Technologiecenter voraussichtlich demnächst, wenn zehn erdgasbasierte Feldtestanlagen in den Einfamilienhäusern von VNG-Mitarbeitern im Raum Leipzig installiert werden. Dazu laufen derzeit Gespräche mit einem Anlagenhersteller.


Den ersten Prototyp für das MBHKW hatten Hartan und zwei seiner Kollegen mit großem persönlichen Engagement seit 1999 entwickelt, gemeinsam mit der Leipziger Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur aufgebaut und untersucht. Im Heizungskeller von Hartans Einfamilienhaus in Großgörschen bei Leipzig ist die patentrechtlich geschützte Anlage mit 4 kW elektrischer und 12 kW Wärmeleistung inzwischen 27 000 Stunden gelaufen und hat dabei über 60 000 kWh Strom erzeugt. Dies erfolgt konsequent wärmegeführt - das MBHKW ist jeweils nur so lange in Betrieb, bis ein Warmwasser-Speicher für Heizung und Brauchwasser aufgeheizt ist. Der dabei erzeugte Strom wird im Haus verbraucht und an den Netzbetreiber envia Mitteldeutsche Energie AG verkauft. Während in Bad Lauchstädt Erdgas als Brennstoff dient, setzt Hartan zu Hause Flüssiggas ein, weil an seinem Wohnort kein Erdgas verfügbar ist.


Durch den wärmegeführten Betrieb der „stromerzeugenden Heizung“ lässt sich der eingesetzte Brennstoff sehr effizient nutzen: Hartan zufolge erreicht das Prototyp-MBHKW einen elektrischen Wirkungsgrad von 25 % im Teillast-Betrieb. Im Vollast-Betrieb, der allerdings nur an sehr kalten Wintertagen erfolgt, steige der elektrische Wirkungsgrad auf 28 %. Mit einem ausgeklügelten Brennwert-Kühlsystem nutzt die Anlage zudem die Abwärme, die bei der Stromproduktion entsteht, sehr weitgehend und erreicht so einen thermischen Wirkungsgrad von über 70 %. Wenn das Abgas in den Schornstein kommt, hat es nur noch eine Temperatur von 15 bis 20 Grad Celsius. „Wir ziehen aus dem Abgas alle Wärme raus, es geht nichts verloren“, erklärt Hartan.


Der Warmwasser-Pufferspeicher wird außerdem von einer elektrischen Wärmepumpe mit 12 kWth sowie von einer Solaranlage mit bis zu 4 kWth gespeist. Die Wärmepumpe produziert neben Warmwasser auch Kaltwasser, das im Sommer über einen Speicher und die nun als Kühlfläche dienende Fußbodenheizung zur Kühlung des Hauses nutzbar ist. Im Winter, wenn die Solaranlage nur wenig Leistung bringt, wärmt sie das Wasser im Kaltwasser-Speicher, das so als Wärmequelle für die Wärmepumpe nutzbar wird. Das Wasser aus dem Kaltspeicher kühlt außerdem den Wärmeübertrager im Abgassystem des MBHKW, wodurch sich über den Brennwert-Effekt zusätzlich Wärme gewinnen lässt. Das MBHKW selbst läuft jährlich etwa 2 500 Betriebsstunden, vor allem in der kalten Jahreszeit. An warmen Sommertagen reichen Solaranlage und Wärmepumpe aus, um für das nötige Warmwasser zu sorgen. Seit kurzem produziert auch noch eine kleine Fotovoltaik-Anlage mit 3,8 kW Spitzenleistung Strom aus der Sonne. „Wir haben bewiesen, dass das System technisch umsetzbar ist und dadurch die Energieeffizienz gerade im Einfamilienhaus deutlich gesteigert werden kann“, lautet das Fazit des VNG-Experten. Auf einen breiten Einsatz des gesamten Systems macht er sich zwar keine Hoffnungen: „Wirtschaftlich ist es derzeit aufgrund der hohen Anlagenkosten für die komplexe Technik nicht darstellbar.“ Immerhin hat aber nun zumindest die MBHKW-Technik mit Brennwert-Nutzung gute Chancen, über die Feldtests weiterentwickelt zu werden.


Als ein Ziel nennt Hartan, MBHKW für Einfamilienhäuser so günstig in Serie fertigen zu können, dass sie im Vergleich zu der heute üblichen Kombination von Brennwerttherme für Heizung und Warmwasser sowie Stromkauf aus dem Netz wirtschaftlich sind. So werden Motoren eingesetzt, die für andere Anwendungen in großen Stückzahlen produziert werden und daher preiswerter sind als spezielle BHKW-Motoren. Die Umweltvorteile von MBHKW im Einfamilienhaus sind nach Hartans Berechnungen deutlich: Primärenergie-Einsatz und CO2-Ausstoß sinken gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme um zwei Drittel.








Ist Ihnen dieser Text einen Euro wert?







Weltweit, per Internet.
Anonym, per Telefon.

Nähere Informationen zu den Bezahlfunktionen.




Lesen Sie auch:


Energieeffizienz wird zum Wettbewerbsfaktor


Maximaler Gewinn aus minimalen Ressourcen


Röhren fangen die Sonne ein