Wärme und Strom selbst erzeugen

Von der Strom erzeugenden Heizung bis zum Blockheizkraftwerk

Der beste Weg, wirtschaftlich und umweltschonend Energie zu erzeugen, ist, es selbst zu tun. Das gilt für Wärme wie Strom gleichermaßen. Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) setzen auf den Gedanken der dezentralen Energieerzeugung mit geringen CO₂-Emissionen, ob als Strom erzeugende Heizung im Einfamilienhaus oder als Blockheizkraftwerk – kurz BHKW – für einen größeren Wärmebedarf. Ihr Vorteil: Sie erzeugen Wärme und Strom mit einer Anlage.

Dezentrale Energieversorgung mit KWK

Dezentrale KWK-Anlagen stellen eine wichtige Ergänzung zu zentralen Kraftwerken dar. Die Errichtung ist unkompliziert und fast überall möglich. Sie verbessern die Energiebilanz von Immobilien, Betrieben und Kommunen und können deshalb von Fördermitteln profitieren. Und nicht zuletzt werden Sie mit einer KWK-Anlage unabhängiger von der Entwicklung der Strompreise. Diese kleinen bis mittelgroßen Anlagen werden je nach elektrischer Leistung als Mini-BHKW (etwa 2 bis 50 kW_el) oder als Mikro-BHKW (bis etwa 2 kW_el) bezeichnet und sind für die Versorgung eines Gebäudes oder Quartieres ausgelegt. Eine klare Definition der Leistungsgrenzen gibt es aber nicht. Große Anlagen können bis zu mehrere Megawatt elektrischer Leistung bereitstellen und werden dann für die Fernwärme- oder industrielle Prozesswärmeversorgung eingesetzt. KWK-Anlagen unterscheiden sich darin:

ob sie strom- oder wärmegeführt sind, also danach, ob sie auf den Strom- oder den Wärmeertrag optimiert eingesetzt werden
ob die erzeugte Menge an Strom und Wärme stets in einem festen (fixe Stromkennzahl) oder beeinflussbaren (variable Stromkennzahl) Verhältnis vorliegt
ob sie Strom und Wärme (KWK) oder sogar Strom, Wärme und Kälte (KWKK) erzeugen können

KWK-Anlagen sind z. B. Entnahmedampfturbinen- oder Gegendruckturbinen, Gas- und Dampfturbinen (GuD), Gas-Turbinen mit Abhitzekessel, Strom erzeugende Heizungen auf Basis eines Verbrennungsmotors oder Brennstoffzellen.

Für jeden Einsatzzweck gibt es die passende Anlagengröße bei BHKW

Besonders effizient

Kraft-Wärme-Kopplung steht für eine besonders effiziente Energieerzeugung, da Wärme und Strom zusammen und am Ort des Verbrauchs erzeugt werden. Sie gilt als Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu einer dezentralen Energieversorgung.

Aufgrund der hohen Energieeffizienz plant die Bundesregierung, bis zum Jahr 2025 den Anteil des Stroms aus Kraft-Wärme-Kopplung auf bis zu 120 TWh/a zu erhöhen.

Funktionsprinzip

Unabhängiger vom Energiemarkt

Durch die Nutzung des selbst produzierten Stroms verringert sich der Strombezug aus dem öffentlichen Netz. Und Sie werden ein Stück unabhängiger vom Energiemarkt. Zudem fällt der Anteil des notwendigen Netzausbaus im Rahmen der Energiewende geringer aus.

Mehr zum Strommarktpreis

Weniger Emissionen

Durch den insgesamt geringeren Energieverbrauch entstehen weniger CO₂-Emissionen. Betreibt man KWK-Anlagen zum Beispiel mit 100 Prozent Biogas, ist die Wärme- und Stromerzeugung nahezu CO₂-neutral.

Erneuerbares Biogas

Mikro-KWK für Ein- und Mehrfamilienhäuser

Strom erzeugende Heizungen (Mikro-KWK bis etwa 2 kW_el) sind insbesondere für Ein- und Zweifamilienhäuser sowie kleinere Gewerbebetriebe geeignet. Zunächst gab es sie mit Otto- oder Stirling-Motoren, heute insbesondere auf Basis der Brennstoffzellentechnologie. Sie erzeugen umweltschonend Wärme und Strom. Dank der hohen Effizienz mit Gesamtwirkungsgraden von bis zu 95 Prozent verbessern Sie deutlich die Energiebilanz Ihres Hauses und tragen auf diese Weise zur Wertsteigerung Ihrer Immobilie bei. Dezentrale KWK-Anlagen stellen eine wichtige Ergänzung zu zentralen Kraftwerken dar.

Zu den Herstellern

Mini-BHKW für Gewerbe und Kommunen

BHKW kleiner und mittlerer Leistung werden von den Herstellern als kompakte Module mit integrierten Komponenten anschlussfertig für die Installation am Aufstellungsort angeboten. In Gewerbeeinheiten und Immobilien wie z. B. Hotels, Krankenhäusern, Schwimmbädern, Mehrfamilienhäusern oder aber kommunalen Quartierskonzepten kommen BHKW im mittleren Leistungsbereich von bis zu 50 kW elektrischer Leistung zum Einsatz.

Große Blockheizkraftwerke für Industrie und Kommunen

Neben dem Einsatz von einem BHKW mit einer sehr hohen elektrischen Leistung bis hin zu mehreren Megawatt besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere kleinere und mittlere BHKW in Kaskaden zu schalten.

Aber nicht nur motorische BHKW kommen zum Einsatz. Auch Gas-Turbinen stehen als Komponenten von effizienten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) und Gas- und Dampfturbinenanlagen (GuD) zur Verfügung. Sie werden im industriellen Bereich sowie in der kommunalen Strom- und Wärmewirtschaft eingesetzt. Mit deutlich über 40 Prozent steht der Einsatz von Gas-Turbinen in der Fern- und Nahwärmeversorgung weiterhin an erster Stelle. In der Prozesstechnik werden Gas-Turbinen häufig zur Trocknung und zur Nachverbrennung von Geruchsstoffen eingesetzt.

Die Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung in großen zentralen Heizkraftwerken bleibt im Wesentlichen auf Fernwärme in Ballungsgebieten beschränkt.

Potenzial von KWK-Anlagen KWK-Studie 2045

Wirtschaftlichkeit und Förderung

Selbst erzeugten Strom einspeisen oder nicht? Welche Förderungen gibt es? Ob Sie den produzierten Strom verbrauchen oder direkt in das Stromnetz einspeisen, hängt davon ab, was für Sie den größeren wirtschaftlichen Vorteil bringt.

Wirtschaftlichkeit

Wie funktioniert KWK?

Ganz so wie große Kraftwerke Strom erzeugen, lässt sich dies auch dezentral realisieren. Mittels Kraft-Wärme-Kopplung mit Gas als Antriebsenergie entsteht dabei umweltschonend und wirtschaftlich Strom und gleichzeitig Wärme.

Funktionsweise

Fragen und Antworten zu KWK, BHKW und Strom erzeugender Heizung

Blockheizkraftwerke, für kleinere Anwendungszwecke auch Strom erzeugende Heizung genannt, arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Das Herzstück ist ein Otto-Motor, der Erdgas oder neue Gase als Brennstoff nutzt, um zugleich Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung sowie Strom über einen integrierten Generator zu erzeugen. Der Motor ist auf einen gleichmäßigen, leisen und wartungsarmen Betrieb ausgelegt. Darüber hinaus zählen auch Brennstoffzellen in den Bereich der KWK-Anlagen, da auch sie Wärme und Strom erzeugen, allerdings wird die Energie über einen elektrochemischen Prozess gewonnen.

Wie viel Energiekosten kann ich mit einer Strom erzeugenden Heizung einsparen?

Der Vorteil der Technik liegt in der gekoppelten Erzeugung von Wärme und Strom in einem Prozess. Der Wärmebedarf eines Hauses für Heizung und Warmwasser wird von einer Strom erzeugenden Gas-Heizung komplett abgedeckt. Darüber hinaus erzeugt die Anlage bis zu 60 Prozent des häuslichen Strombedarfs. Dieser Anteil muss somit nicht aus dem Stromnetz bezogen werden. Zusammen mit der staatlichen Vergütung können bis zu 36 Prozent der gesamten Energiekosten für Strom und Gas mit der KWK-Anlage eingespart werden.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Soll ich den erzeugten Strom selbst verbrauchen oder ins Netz einspeisen?

Bei Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung gilt die Devise: "Eigenverbrauch vor Einspeisung". Zunächst wird jede Kilowattstunde des selbst erzeugten Stroms mit einem KWK-Zuschlag belohnt – egal ob im Haus verbraucht (4 Cent/kWh bzw. 8 Cent/kWh je nach Inbetriebnahme bis zu 50 kW) oder ins Netz eingespeist (8 Cent/kWh bzw. 16 Cent/kWh je nach Inbetriebnahme bis zu 50 kW).

Der Vorteil beim Eigenverbrauch ist, dass kein Strom über das Netz bezogen werden muss. Allein hierfür lassen sich derzeit etwa 40 Cent pro Kilowattstunde einsparen, was, verglichen mit der Vergütung für eingespeisten KWK-Strom, deutlich attraktiver ist. Daher sollte immer nur dann Strom eingespeist werden, wenn er gerade nicht benötigt wird. Die staatlichen Vergütungen sind im Übrigen ab Einbau für zehn Jahre garantiert. Wer Wärme und Strom selbst erzeugt, vermeidet CO₂ und spart jede Menge Energie. Das fördern Bund und Länder und zum Teil auch der Energieversorger vor Ort.

Einspeisen oder selbst verbrauchen?

Inwieweit sind KWK-Anlagen energieeffizient?

Über 80 Prozent der in privaten Haushalten eingesetzten Endenergie wird für Heizung und Warmwasser verwendet. Die kombinierte Wärme- und Stromerzeugung bietet viel Potenzial, nicht nur den Energie-Verbrauch zu senken, sondern auch die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Denn die durchschnittlichen Wirkungsgrade von KWK-Anlagen und Brennstoffzellen (bis zu 95 Prozent) sind gegenüber denen von Kohlekraftwerken vergleichsweise hoch – da der Strom an der Verbrauchsstelle produziert und gleichzeitig dabei effizient Wärme dezentral bereitgestellt wird.

Wofür steht das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG)?

Zweck des Gesetzes für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz) ist es, einen Beitrag zur Erhöhung der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung in Deutschland zu leisten. Ziel der Förderung: Die Förderung soll einen Beitrag zur Erhöhung der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung in der Bundesrepublik leisten.

Durch die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom in einer KWK-Anlage wird der eingesetzte Brennstoff sehr viel effizienter genutzt als bei der herkömmlichen Produktion in getrennten Anlagen. Da geringere Brennstoffmengen verbraucht werden, fallen auch weniger klimaschädliche CO₂-Emissionen an.

Erfüllen KWK-Anlagen die Anforderungen des Gebäude-Energie-Gesetzes (GEG)?

Die effiziente Nutzung von Strom und Wärme gehört zu den wichtigsten Kriterien beim Bauen. Normen und gesetzliche Vorgaben spielen dabei eine zentrale Rolle, daher hat der Bund die parallel laufenden Regeln: Energieeinsparungsgesetz (EnEG), Energieeinsparverordnung (EnEV) und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) im neuen Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) zusammengeführt. Das GEG trat im November 2020 in Kraft, wurde in 2023 novelliert und gilt seit dem 1.01.2024 in seiner neuen Version.

KWK Anlagen sind nach dem neuen GEG einsetzbar und können ein wichtiger Bestandteil eines energieeffizienten Gebäudekonzepts sein. Das GEG enthält spezifische Regelungen, die den Einsatz von KWK-Anlagen betreffen. Optionen für einen Einsatz sind:

Möglichkeit des Betriebs mit 65 Prozent erneuerbaren Gasen wie Biogas, grünem oder blauem Wasserstoff ohne Sachverständigennachweis
Kombination von einer KWK-Anlage mit einer Wärmepumpe nach §71 Absatz 2 bei Nachweis der Einhaltung der Anforderungen bezogen auf die KWK-Nutzwärme (65 Prozent erneuerbare Energien oder unvermeidbare Abwärme) durch einen Gutachter nach DIN V 18599: 2018-09, Beiblatt 2
Kombination von Solarthermie mit KWK ist nach §71h Absatz 2 möglich, wenn min. 60 Prozent der aus der Biomasse-, Gas oder Flüssigbrennstofffeuerung bereitgestellten Wärme aus Biomasse, grünem oder blauem Wasserstoff einschließlich daraus hergestellter Derivate erzeugt wird
Kombination von Wärmepumpe und Brennwertkessel (§71h GEG) plus zusätzliche KWK-Anlage

KWK-Anlagen gelten nicht als Brennwertkessel bzw. Spitzenlasterzeuger. Das heißt, die Erfüllungsoption der "unvermeidbaren Abwärme" gilt nicht für die Nutzwärme des Motorkreises, sehr wohl aber für die Wärme aus der Rauchgaskondensation.

KWK-Anlagen profitieren im neuen GEG von einem gesenkten Primärenergiefaktor (PEF) von 0,5 (vorher 0,6) im Biogasbetrieb. Der PEF für "gebäudenah" erzeugtes bzw. verbrauchtes Biogas wurde auf 0,3 gesenkt, wodurch Satelliten-BHKW und lokale Gasnetze unterstützt werden.

Der Primärenergiefaktor für eine KWK-Anlage, die mit 65 Prozent Biomethan betrieben wird, würde 0,71 betragen und ergibt sich aus den 0,5 PEF für 100 Prozent Biogas und 1,1 PEF für Erdgas.

Welche Aspekte müssen beim Betrieb einer KWK-Anlage beachtet werden?

Wenn Sie eine KWK-Anlage betreiben wollen, müssen Sie einiges zur Anmeldung und zu steuerrechtlichen Aspekten beachten. Dazu zählen u. a.:

BAFA: Anzeige der Betriebsaufnahme und Zulassung als Voraussetzung für Zuschlagszahlungen; Anlagen von 500 kW bis zu 50 MW müssen am Ausschreibeverfahren teilnehmen und hierbei einen Zuschlag erhalten; Anlagen über 50 MW können einen Vorbescheid beantragen; Anlagen über 300 MW bedürfen zudem vorab die Genehmigung durch die Europäische Kommission
Stromnetzbetreiber: Netzanschluss, Inbetriebnahme, Messstellenbetrieb
Bezirksschornsteinfeger: Abnahme der Abgasrohrführungen und der Anschlüsse
Einkommensteuer bei Netzeinspeisung
Finanzamt: Abschreibung, Umsatzsteuererklärung
Hauptzollamt: Energiesteuerrückerstattung

Mehr dazu erfahren Betreiber von Anlagen bis 50 kW_elSie im Leitfaden zur Anmeldung und steuerlichen Behandlung von kleinen Blockheizkraftwerken.

Betreiber von Anlagen mit mehr als 50 kW_el müssen je nach konkreter Leistung bzw. Anlagenkonfiguration zusätzlich Bestimmungen beachten:

Antrag auf Befreiung von der Stromsteuer beim Hauptzollamt
Jährliche Meldung von statistischen BHKW-Betriebsdaten an das BAFA bis zum 31.03. Ab 2 MW_el hat die Meldung monatlich zu erfolgen.
Pflicht zur Direktvermarktung der nicht selbst verbrauchten Strommengen ab 100 kW_el. Nach Ende der Förderung nach KWKG gilt diese Pflicht bereits für Anlagen mit mehr als 50 kW_el.

Wann lohnt sich der Betrieb eines BHKW?

Die Wärme- und die elektrische Leistung von KWK-Anlagen sind so aufeinander abgestimmt, dass sowohl bei der Heizungsmodernisierung im Baubestand als auch bei der Installation in größeren Einfamilienhaus-Neubauten in aller Regel ein effizienter Betrieb gewährleistet ist. Strom erzeugende Heizungen sollten im Alltagsbetrieb möglichst lange und gleichmäßig laufen. Sie produzieren so entsprechend viel Strom und entlasten somit die Haushaltskasse. Um jedoch während der Laufzeiten keinen Wärmeüberschuss zu erzeugen, sollte der Pufferspeicher ausreichend groß sein und die Gesamtanlage vom SHK-Fachhandwerker, Planer oder Energieberater bedarfsgerecht ausgelegt werden.

Faustregel: Je höher der Wärmebedarf und damit die Betriebsstunden pro Jahr, desto effizienter arbeitet die Strom erzeugende Heizung.

Kann ich in einer KWK-Anlage auch Biogas nutzen?

Ja, denn Biogas ist ein auf Erdgas-Qualität aufbereitetes Gas-Gemisch, das aus Roh-Biogas gewonnen und ins Gas-Netz eingespeist wird. Regeneratives Biogas wird bereits vielerorts eingespeist und Energieversorgungs-Unternehmen bieten entsprechende Produkte an, mit denen jeder sofort zur CO₂-Reduzierung beitragen kann.

Erneuerbares Biogas

Hersteller von Blockheizkraftwerken

Blockheizkraftwerke werden schon seit Jahren zur dezentralen Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt – gerade im Gewerbe, der Industrie und in Kommunen für Nahwärmelösungen. Für die verschiedenen Anwendungsbereiche werden BHKW in einem weiten Leistungsbereich angeboten, bis hin zu mehreren Megawatt Leistung.

Es gibt eine Vielzahl von Objekten, bei denen sich ein wirtschaftlicher Einsatz eines BHKW lohnt: Hotels oder Krankenhäuser weisen den dazu notwendigen ganzjährig hohen Bedarf an Strom und Wärme auf. Auch Objekte mit zentraler Wärmeversorgung wie Wohnanlagen, Bürogebäude oder Hallenbäder bieten sich für den Betrieb eines BHKW an.