Energie ist teuer. Auch die Liberalisierung der Strom- und Gasmärkte hat den klein- und mittelständischen Unternehmen sowie den Privathaushalten keine wesentlichen Preissenkungen gebracht. Im Gegenteil: Steigende Preise für Primärenergieträger wie Öl und Erdgas tragen dazu bei, daß sich die Ausgaben der Verbraucher für Strom und Wärme erhöhen. Energie sparen ist die eine Alternative, um die Kosten zu senken. Das erfordert allerdings oft hohe Investitionen in effizientere Produktionsanlagen und Geräte. Die andere Alternative besteht darin, die Energie selbst zu erzeugen.

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Selbstversorgung lohnt sich

Die Schlüsseltechnologie zur Selbstversorgung mit Energie ist die gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung, auch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) genannt. In Blockheizkraftwerken (BHKW) kommt sie zum Einsatz. Besonder interessant sind BHKW für den unteren Leistungsbereich, die HKA. Wegen ihrer geringen Größe finden HKA direkt in dem Gebäude oder Betrieb Platz, in dem der Strom und die bei der Stromerzeugung entstehende Wärme verbraucht werden.

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Durch die gekoppelte Erzeugung und lokale Nutzung von elektrischer und thermischer Energie sind die Kosten für den Strom, der mit der HKA erzeugt wird, um einiges geringer als die Kosten für den Strom, der aus dem Netz bezogen wird. Die Heizenergie gibt es fast zum „Nulltarif“ dazu.

Heizkraftanlagen sind überall einsetzbar

Das Schweinfurter Unternehmen Senertec produziert und vertreibt seit 1996 HKA vom Typ Dachs, insgesamt bereits über 4.000 Anlagen. Die Anlagen können mit Heizöl, Erdgas, Flüssiggas oder Biodiesel betrieben werden. Je nach Art des Brennstoffs haben sie eine elektrische Leistung von 5,0 bis 5,5 Kilowatt und eine thermische Leistung von 10,4 bis 20 Kilowatt.

Der Einsatzbereich der HKA reicht vom Ein- und Mehrfamilienhaus bis hin zu Mietshäusern und Wohnanlagen, nahwärmeversorgten Siedlungen, Handwerksbetrieben, mittelständischen Unternehmen, öffentlichen Gebäuden, Hotels und Supermärkten. Diese Objekte werden im Normalfall mit dem von der HKA produzierten Strom ausreichend versorgt. Bei höherem Leistungsbedarf lassen sich bis zu sechs Module über einen Leitregler miteinander vernetzen.

Sparsam und umweltschonend

Die wichtigsten Komponenten der HKA sind ein Einzylinder-Viertakt-Spezialmotor und ein von ihm angetriebener Generator, der den Strom erzeugt. Die dabei im Kühlwasser, Schmieröl und Abgas entstehende Abwärme wird zur Heizung und Warmwasserbereitung genutzt. Durch diese effektive Ausnutzung der Primärenergie erreicht die HKA einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 90 Prozent - gegenüber 34 Prozent in herkömmlichen Kraftwerken.

Dieser hohe Nutzungsgrad hat zur Folge, daß die HKA einen - im Vergleich zu getrennter Erzeugung von Wärme und Strom - um 31 Prozent geringeren Brennstoffverbrauch hat. Dadurch entstehen aber auch weniger Schadstoffe - 25 Prozent weniger NOx sowie 47 Prozent weniger CO2.

Dazu Karl Kiessling, Geschäftsführer der Senertec GmbH: „Mit einem Dachs werden durch die doppelte Nutzung der Energie jedes Jahr zehn bis zwanzig Tonnen CO2 eingespart. Dies entspricht dem durchschnittlichen CO2-Verbrauch, den eine zweiköpfige Familie in Deutschland hat.“

Von der Steuer befreit

Diese umweltschonende und effiziente Energieerzeugung wird vom Staat steuerlich begünstigt. Nach dem „Gesetz zum Einstieg in die ökologische Steuerreform“ von 1998 („Ökosteuer“-Gesetz) ist der Brennstoff für die HKA sowohl von der Ökosteuer als auch von der Mineralöl-/Erdgas-Steuer ausgenommen, wenn der Jahresnutzungsgrad mindestens 70 Prozent beträgt. Bei Heizöl beträgt die Steuerersparnis zur Zeit 12 Pfennig pro Liter, bei Erdgas rund 7 Pfennig pro Kubikmeter.

Stromüberschuß geht ab ins Netz

Auf der elektrischen Seite arbeitet die HKA im netzparallelen Betrieb. Das öffentliche Netz springt als Zusatzversorgung ein, wenn die HKA nicht genügend Strom liefert. Produziert die HKA hingegen mehr Strom als verbraucht wird, kann überschüssiger Strom ins Netz eingespeist werden.

Nach dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) vom 29. April 1998 ist der Netzbetreiber verpflichtet, den durch Kraft-Wärme-Kopplung erzeugten Strom abzunehmen und angemessen zu vergüten. Im Durchschnitt werden in Deutschland 9 bis 10 Pfennig pro Kilowattstunde gezahlt. Der eigengenutzte Strom ist von der Stromsteuer befreit. Besonders wirtschaftlich ist eine HKA, wenn sie bei voller Auslastung im Dauerbetrieb läuft und ein hoher Anteil des erzeugten Stroms im Objekt selbst verbraucht wird.

Eine HKA kann ohne große Umbau- und Installationsmaßnahmen in bestehende Heizungs- und Warmwasseranlagen eingebunden werden. Im bivalenten Betrieb deckt sie den Grundlastbedarf, ein zusätzlicher Heizkessel den Spitzenwärmebedarf. Mitsamt ihrer abnehmbaren schall- und wärmegedämmten Verkleidung hat beispielsweise die Dachs HKA bei einem Gewicht von 520 Kilogramm nur eine Größe von 1,06 x 0,72 x 1,00 Meter. Sie paßt durch normale Haustüren und benötigt lediglich einen Quadratmeter Stellfläche sowie 3,5 Quadratmeter für Servicearbeiten.

In die Gebäudetechnik integriert

Die Anlage ist mit einer Mikroprozessor-Regelung für alle Steuer-, Regel- und Sicherheitsfunktionen ausgerüstet. Die Reglerprogramme arbeiten nach Standardparametern, die jedoch individuell einstellbar sind. Durch die elektronische Regelung, die Modularität und die leichte Einbindung in bestehende Netze zur Strom- und Wärmeversorgung ist eine energieoptimale Einstellung der Gebäude möglich. Da alle wichtigen Betriebsdaten elektronisch erfaßt und mit einer Servicefunktion an externe Einrichtungen weitergegeben werden können, läßt sich die HKA in die Gebäudeleittechnik integrieren. Damit ist der Einsatz der HKA auch für Planer von Interesse.

Eine Energiezentrale speziell für die Energieversorgung von Ein- bis Dreifamilienhäusern ist die Dachs S. Dieses monovalent arbeitende System besteht aus der Dachs HKA sowie einem HKAWärmespeicher mit integriertem Warmwassermodul.

Lösung fürs Eigenheim

Ein externer Heizkessel wird nicht benötigt. Für zusätzlichen Wärmebedarf kann der Wärmespeicher mit einem Elektroheizstab ausgerüstet und damit die Gesamtwärmeleistung des Systems auf 20 Kilowatt erhöht werden. Die Dachs S deckt den gesamten Strom-, Wärme- und Warmwasserbedarf.

Karl Kiessling zu den Kosten: „Inklusive Installationskosten muß ein Hauseigentümer mit ca. 30.000 Mark rechnen. Diese werden jedoch durch die enormen Steuervergünstigungen bei der Öko- und Mineralölsteuer, Finanzierungshilfen durch das CO2-Minderungsprogramm der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) sowie durch kommunale Zuschüsse in maximal 10 bis 15 Jahren abgetragen.“

Autarke Netzersatzanlage

Zur Verfügung steht ebenfalls eine HKA, die auch bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes die Stromversorgung für wichtige Verbraucher aufrechterhält. Im Normalfall arbeitet diese Netzersatzanlage wie eine Standard-HKA im netzparallen Betrieb.

Bei einem Netzausfall trennt sie sich automatisch vom Netz, startet innerhalb von einer Minute mit Hilfe ihrer Starterbatterie im Inselbetrieb und versorgt die an eine Ersatzstromschiene angeschlossenen Verbraucher. Die Stromversorgung ist praktisch für unbegrenzte Zeit gesichert. Ist die öffentliche Stromversorgung wiederhergestellt, schaltet sich die Anlage automatisch auf das Netz auf und arbeitet wieder im netzparallelen Betrieb.

Der Einsatz einer solchen Anlage lohnt sich überall dort, wo bestimmte Stromverbraucher eine Netzersatzanlage, aber keine Sicherheitsstromversorgung nach VDE 0107/0108 benötigen: zum Beispiel als Ersatzstromanlage für Kühlaggregate, Lüftungsanlagen, Pumpen, Gebläse, Beleuchtung oder Telekommunikationseinrichtungen.

Soll eine ununterbrochene Stromversorgung sichergestellt werden, kann die Anlage mit einer Online-USV-Anlage kombiniert werden. Dann ist auch in der kurzen Umschaltphase vom Netzparallel- in den Inselbetrieb und zurück die Stromversorgung gewährleistet.

Die Kombination dieser Anlage mit einer Online-USV ist vor allem für kritische Lasten wie Rechner, Server oder Netzwerke in Rechenzentren, Sparkassen und Banken geeignet.

Erweitertes Leistungsspektrum

Während die hier beschriebene HKA für den unteren Leistungsbereich bei BHKW konzipiert wurde, decken Kompakt-BHKW mit einer elektrischen Leistung von 13 bis 33 Kilowatt den mittleren Bereich ab.

Der Einsatz solcher Anlagen macht überall dort Sinn, wo die Leistung einer einzelnen HKA nicht ausreicht und eine Mehrmodullösung wegen Platzmangel nicht in Frage kommt. Einsatzgebiete sind zum Beispiel größere Mietobjekte ab 40 Wohneinheiten, Hotels ab 100 Betten sowie gewerbliche und kommunale Objekte ab einem Wärmebedarf von 150 Kilowatt aufwärts.

Online - Fernüberwachung als Dienstleistung

Den Betrieben des Elektrohandwerks bietet sich mit einem Kommunikationsmodul die Fernservicierung von HKA als zusätzliche Dienstleistung an. Diese Windows-kompatible Software verbindet die HKA mit dem Internet. Von jedem PC aus kann der Betreiber oder Servicepartner beispielsweise wichtige Betriebsdaten auslesen oder die Heizparameter ändern.

Stör- und Wartungsmeldungen werden automatisch von der Anlage wahlweise per SMS, Fax oder E-Mail an verschiedene Endgeräte gesendet. So kann der Servicepartner kritische Betriebszustände frühzeitig erkennen und bei Störungen schnell und gezielt eingreifen. Diese Möglichkeit soll noch in diesem Jahr in eine Praxislösung umgesetzt werden.

HKA als zukunftssichere Lösung

Seit vier Jahren werden HKA seriell hergestellt. Ihre Marktdurchdringung steckt noch in den Anfängen, und es gibt ein weitgehend unerschlossenes Einsatzpotential.

Steigende Energiepreise und die energiepolitische Zielsetzung der Bundesregierung werden jedoch dazu beitragen, daß sich die HKA in ihrem Marktsegment durchsetzen wird: So will die Bundesregierung die CO2-Emissionen bis 2005 um 25 Prozent gegenüber 1990 reduzieren. Zu den Maßnahmen, mit denen sie dieses Ziel erreichen will, gehören unter anderem das „Gesetz zum Schutz der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung“ von Mai 2000 oder die jetzt in Kraft getretene Energieeinsparverordnung (EnEV). Diese Gesetze begünstigen den Einsatz der HKA, die mit Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet und daher einen niedrigen Primärenergieverbrauch hat.