D. Einbindung eines BHKW

Bevor Sie sich Angebote für die Installation eines BHKW einholen, oder sich für ein bestimmtes Modell entscheiden, sollten Sie sich über die grundlegende Einbindung eines BHKW in das Heizsystem und die elektrische Verteilung Ihrer Immobilie informieren. Auf dieser Seite erläutern wir Ihnen die technischen Einbindungsmöglichkeiten eines BHKW in die Energiezentrale Ihrer Immobilie. Im folgenden Kapitel Planung und Umsetzung wird dann auf Fragen der BHKW-Auslegung und Projektierung eingegangen.

 

Grundlagen der Einbindung

Nutzung von Wärme und Strom eines Mikro-BHKW

Nutzung von Wärme und Strom eines Mikro-BHKW
(Grafik: ASUE e.V. / www.asue.de)

Wie bereits erläutert erzeugen Blockheizkraftwerke aus der aufgenommenen Primärenergie wie beispielsweise Erdgas sowohl Wärme als auch Strom. In Wohngebäuden wird die Wärme für die Beheizung der Räume und die Erwärmung von Trinkwasser genutzt. Die Trinkwassererwärmung ermöglicht einen Betrieb auch im Sommer, wo keine Beheizung der Räumlichkeiten erforderlich ist. Bei Wärmebedarfsspitzen erzeugt ein eingebauter oder separater Spitzenlastbrenner weitere Wärme. Da ein BHKW möglichst lange Laufzeiten erreichen soll, wird es nicht anhand des Wärmebedarfs sondern anhand der Wärmegrundlast ausgelegt. Um ein Takten im Teillastbetrieb zu vermeiden und genügend Wärme für die Trinkwasserbereitung zur Verfügung zu haben, wird ein Pufferspeicher genutzt um Wärme auf Vorrat zu speichern. Auf der elektrischen Seite wird das BHKW in die Stromverteilung des Hauses eingebunden. Der vom BHKW günstig erzeugte Strom wird vorrangig im Haus selbst verbraucht. Nur wenn vom BHKW weniger Strom erzeugt wird, als in dem Moment verbraucht wird, wird aus dem öffentlichen Stromnetz zusätzliche Energie bezogen. Erzeugt das BHKW mehr Strom als im Objekt verbraucht wird, wird der überschüssige Strom in das Netz eingespeist, wofür der BHKW Betreiber eine Vergütung erhält.

Hydraulische Einbindung

Wichtig für einen optimalen Betrieb und eine lange Lebensdauer des BHKW ist dessen gute Einbindung in das hydraulische System der Heizungsanlage. Bei Nano- und Mikro-BHKW ist dabei die Einbindung eines Pufferspeichers in das System von besonderer Bedeutung. Der Pufferspeicher funktioniert wie eine Batterie für Wärme. Er sorgt dafür, dass das BHKW gleichmäßig Wärme produzieren kann, ohne ständig Ein- und Ausschalten zu müssen, was dem BHKW schaden würde.

Der Wärmeverbrauch unterliegt starken kurzfristigen Schwankungen. Nach dem Durchlüften der Wohnräume oder dem Einlassen eines Vollbades wird beispielsweise in kurzer Zeit eine größere Wärmemenge benötigt. Würde kein Wärmepuffer bereitstehen, müsste der Spitzenlastkessel eingreifen. Dadurch würde sich die zu erzielende Laufzeit des BHKW verkürzen, was die Wirtschaftlichkeit negativ beeinflusst. Zudem würde bei kurzzeitigem Ausbleiben des Wärmebedarfs das BHKW sofort stoppen müssen, was zu einem sehr schädlichen Taktbetrieb des Motors führen würde. Einige BHKW beherrschen zwar einen leistungsmodulierenden Betrieb, was bedeutet, dass eine Leistungsreduktion möglich ist. Doch diese Funktion kann einen Pufferspeicher nicht ersetzen. Daher ist die Einbindung eines Pufferspeichers in das System bei Nano- und Mikro-BHKW obligatorisch.

Die Brennwertnutzung und damit ein besonders effizienter Betrieb ist technisch bedingt nur möglich, wenn die Rücklauftemperatur im System niedrig ist. Je niedriger die Rücklauftemperatur zu Kessel und BHKW, desto effizienter können diese dem Abgas Wärme entziehen und Ihre Effizienz voll ausspielen. Daher sollten Sie die Heizkörper nach Möglichkeit so groß auslegen, dass niedrige Systemtemperaturen gefahren werden können. Ideal geeignet sind Flächenheizungen wie Wand- und Fußbodenheizungen. Besonders an den Heizkörpern wird bei einer Angebotserstellung durch das Handwerk gerne gespart. Doch die teuerste, modernste und sparsamste Heiztechnik kann Ihr Potential nicht ausspielen, wenn die Rücklauftemperatur so hoch ist, dass die Brennwertnutzung nicht möglich ist.

Für die richtige Einbindung eines BHKW in ein Heizungssystem gibt es kein alleinig korrektes Patentrezept. Die Möglichkeiten richten sich immer nach dem bestehedem Heizungssystem, den Platzverhältnissen und vor allem dem geplanten BHKW. Daher können Sie verschiedene BHKW Modelle nicht nach Listenpreisen vergleichen, sondern sollten sich immer Komplettangebote für die in Frage kommenden Geräte einholen.

Abscheider und Filter sowie Systemtrennung
In jedem Heizungssystem befinden sich kleinste Partikel aus Ablagerungen und Korrosion sowie feinste Luftblasen im Wasser. Dadurch werden Bauteile wie Pumpen, Magnetventile und Wärmemengenzähler im System mit der Zeit beschädigt. Bei BHKW Modellen ohne hydraulische Systemtrennung zwischen Motor sowie Wärmetauschern und dem restlichen Heizungssystem besteht die Gefahr der Bildung von Ablagerungen im Motorblock. Dies kann zu Wärmenestern und einer Schädigung des Motors führen. Daher empfehlen wir eine Systemtrennung zwischen BHKW und Heizungssystem. Bei besseren BHKW Modellen ist dies bereits ab Werk vorgesehen, bei anderen BHKW kann dies mit einem Plattenwärmetauscher, Ausdehnungsgefäß sowie einer Pumpe nachgerüstet werden.

Unabhängig von einer Systemtrennung ist der Einsatz von Abscheidern bzw. Filtern im Heizungssystem empfehlenswert. Filter reinigen zuverlässig den gesamten Volumenstrom, können jedoch bei mangelnder Wartung verstopfen. Abscheider hingegen verstopfen nicht, binden jedoch Partikel nicht so zuverlässig wie Filter. Wir empfehlen den Einsatz eines Partikelabscheiders vor dem BHKW im Rücklauf und eines Mikroluftblasenabscheiders nach dem BHKW im Vorlauf. Zusätzlich kann auch ein Filter im Rücklauf verbaut werden, dessen regelmäßige Kontrolle jedoch sichergestellt sein sollte.

Anbieter: Spirotech: SpiroVent & SpiroTrap, Pneumatex: Zeparo ZUV & ZUD, Köpp: Filter
Diskussion: Hydraulik, Warmwasser und Pufferspeicher in unserem Diskussionsforum

Beispiel: Hydraulische Einbindung eines BHKW

Beispiel: Hydraulische Einbindung eines BHKW
(Grafik: BHKW-Infothek)

 

Elektrische Einbindung

Grundsätzlich werden nach dem KWK-Gesetz betriebene BHKW so betrieben, dass der erzeugte Strom vorrangig selbst genutzt wird. In einem Einfamilienhaus wird das BHKW im einfachsten Fall an das Stromnetz im Gebäude mit einem kleinen Erzeugungszähler angeschlossen und der bestehende Strombezugszähler vom Netzbetreiber gegen einen Zweirichtungszähler ausgetauscht. Doch auch hier sind die Möglichkeiten vielfältig.

 
Der Erzeugungszähler
Entsprechend § 4 Abs. 3a KWKG erhalten Sie für jede mit einem Nano-, Mikro-, oder Mini-BHKW erzeugte Kilowattstunde Strom einen KWK-Bonus in Höhe von 5,41 Cent von Ihrem Netzbetreiber. Daher müssen Sie mit einem geeichten Zähler nachweisen können, wie viel Strom Ihr BHKW erzeugt hat. Dieser Zähler muss nicht zwingend ein großer Zähler wie für ihren Strombezug sein. Gemäß der Ergänzung zur TAB 2007 sind hierfür auch kleine geeichte Hutschienenzähler zulässig. Strittig ist jedoch, ob es sich bei dem Erzeugungszähler überhaupt um einen Zähler handelt, welcher den TAB eines Netzbetreibers unterliegt, da dieser Zähler nicht der Versorgung von Verbrauchern dient sondern nach dieser Ansicht einzig dem KWK-Gesetz unterstellt ist.

Einige BHKW Hersteller verbauen Hutschienenzähler ab Werk, bei anderen BHKW Modellen lässt sich dieser Zähler im Gerät nachrüsten. Ist diese Möglichkeit bei ihrem BHKW nicht gegeben, können sie einen Hutschienenzähler auch in einem kleinen Aufputzgehäuse neben dem BHKW an der Wand installieren lassen. Alternativ können Sie natürlich auch auf einen gewöhnlichen großen Zähler mit 3-Punkt-Aufhängung oder einen eHZ zurückgreifen, wenn in ihrem Zählerschrank noch ein Platz frei ist. Der BHKW-Erzeugungszähler steht dann in ihrem Eigentum, sie müssen diesen Zähler nicht von ihrem Netzbetreiber beziehen oder mieten!

 
Der Einspeisezähler
Für den in das Netz eingespeisten Strom erhalten Sie eine Vergütung. Daher muss bei Einbau eines BHKW auch der Zähler getauscht werden, mit dem bisher Ihr Stromverbrauch gemessen wurde. Dabei gibt es zwei mögliche Varianten.

Zweirichtungszähler: Sie können den bestehenden Bezugszähler vom Netzbetreiber gegen einen sogenannten Zweirichtungszähler tauschen lassen. Für die Bereitstellung eines solchen Zählers verlangen die Netzbetreiber jedoch zum Teil überhöhte Gebühren. Daher sollten Sie sich vor der Entscheidung für einen solchen Zähler über die Kosten informieren. Zudem setzen einige Netzbetreiber Zähler ein, die zum Nachteil des BHKW Betreibers messen. Dies ist möglich, weil der Anschluss an das Stromnetz dreiphasig erfolgt und Zweirichtungszähler vom Netzbetreiber frei programmierbar sind. Bei der nachteiligen Programmierung kann es vorkommen, dass diese Zähler gleichzeitig Bezug und Einspeisung messen. Dies ist klar zum Nachteil des BHKW Betreibers und unserer Ansicht nach nicht zulässig.

Elektrische Einbindung mit Zweirichtungszähler

Elektrische Einbindung mit Zweirichtungszähler
(Grafik: BHKW-Infothek)

Betreibereigener Einspeisezähler: Gemäß § 8 Abs. 1 Satz 4 KWKG haben Sie jedoch auch die Möglichkeit einen eigenen Einspeisezähler zu verwenden. Dieser mit einer Rücklaufsperre versehene Zähler wird in Reihe mit dem Bezugszähler vom Netzbetreiber installiert. Bei dieser Variante muss der Netzbetreiber den Bezugszähler ebenfalls gegen ein Modell mit Rücklaufsperre austauschen. Somit zählt Ihr Zähler die eingespeiste Energie und der Zähler des Netzbetreibers die von Ihnen bezogene Energie. Da beide Zähler rücklaufgesperrt sind und alle drei Phasen kummuliert betrachten, ist eine korrekte Abrechnung gewährleistet. Zudem sparen Sie die jährliche Miete für den Zweirichtungszähler.

Elektrische Einbindung mit eigenem Einspeisezähler

Elektrische Einbindung mit eigenem Einspeisezähler
(Grafik: BHKW-Infothek)

 
Unterzähler
Bei einem Mehrfamilienhaus muss für die Abrechnung der einzelnen Wohnungen eine Erfassung der jeweiligen Verbräuche möglich sein. Bei der Umrüstung eines Mehrfamilienhauses werden die bisherigen Bezugszähler der Wohnungen gegen Unterzähler des Betreibers getauscht. Zwischen dieser Zählergruppe und dem Hausanschlusskasten wird der sogenannte Summenmesspunkt gesetzt (im Bild oben), in welchem der Zweirichtungszähler oder die getrennten Zähler für Einspeisung und Bezug untergebracht sind. Somit entfällt die Grundgebühr für die einzelnen Wohnungen. Möchten einige Hausbewohner den Strom nicht vom BHKW Betreiber beziehen, erfolgt gem. § 4 Abs. 3a KWKG eine Verrechnung deren Verbräuche mit dem Gesamtbezugszähler. In der Praxis werden die Verbräuche der betreffenden Unterzähler vom Gesamtbezugszähler abgezogen und separat mit dem Stromlieferanten der betreffenden Parteien verrechnet. Somit ist es nicht erforderlich wegen wechselnder Teilnehmer an der BHKW Versorgung die Elektroinstallation ändern zu müssen.

 
Kombinierter Eigenverbrauch von BHKW mit PV
Auch die Kombination des Eigenverbrauchs eines BHKW zusammen mit einer Photovoltaikanlage ist möglich. Insbesondere unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Erzeugungsprofile von PV-Anlagen und BHKW ist diese Möglichkeit sehr sinnvoll. Das BHKW wird in der Regel im Winter den Großteil seiner Leistung erbringen, wohingegen eine Photovoltaikanlage im Sommer tagsüber elektrische Energie erzeugt. Mit der Steuerung eines guten BHKW kann zudem die Laufzeit des BHKW so optimiert werden, dass es Nachts bzw. bei unzureichender Sonneneinstrahlung in Betrieb geht. So kann der Zukauf von Strom aus dem Netz weitestgehend minimiert werden.
Artikel: Betrieb einer PV-Anlage und eines BHKW mit kombiniertem Eigenverbrauch

Zählerkaskade entsprechend dem Schaltbild der Clearingstelle EEG

 
Messstellenbetreiber und Bundesnetzagentur
Die Erfassung der bezogenen und eingespeisten Energie ist oftmals ein Streitpunkt zwischen Netzbetreibern und BHKW-Betreibern. Dies liegt zum einen an festgefahrenen unflexiblen Strukturen bei den Netzbetreibern und zum anderen daran, das diese BHKW-Betreiber zum Teil als „Energierebellen“ oder Konkurrenz sehen. Versucht Ihr Netzbetreiber Sie mit unsinnigen und unrechtmäßigen Auflagen oder einer Totalverweigerung zu blockieren, haben Sie die Möglichkeit einen unabhängigen Messstellenbetreiber zu beauftragen. Neben Ihrem Stromlieferanten und Stromaufkäufer können Sie neuerdings nämlich auch das für die messtechnische Erfassung zuständige Unternehmen frei wählen. Oftmals hilft bereits eine Androhung dieser Maßnahme um für Bewegung beim Netzbetreiber zu sorgen. Alternativ können Sie sich auch an die Bundesnetzagentur als zuständige Aufsichtsbehörde wenden.

Diskussion: Energieversorger, Netzbetreiber und Messstellenbetrieb in unserem Diskussionsforum

 

Steuerung und Visualisierung

Wichtig für den optimalen Betrieb eines BHKW ist die Ansteuerung des BHKW. Bei der Steuerung unterscheiden sich die verschiedenen BHKW Modelle in Funktion und Benutzerfreundlichkeit sehr deutlich. Eine Alternative sind externe Steuerungen mit großem Funktionsumfang.

Funktionsumfang und Intelligenz
Einige BHKW Modelle verfügen lediglich über einen Temperaturfühler zum Einschalten bei Wärmebedarf und Abschalten, wenn der Puffer gefüllt ist. Andere Modelle haben ausgeklügelte Algorithmen an Board, welche den aktuellen Stromverbrauch, die genaue Ladung des Pufferspeichers und den zu erwartenden Wärmebedarf für Leistungsregelung und Schaltpunkte des BHKW berücksichtigen. Grundlegend wird zwischen rein wärmegeführten Steuerungen und Steuerungen, welche auch den aktuellen Strombedarf berücksichtigen unterschieden.

Vollgrafische Steuerung mit LAN von KW Energie

Vollgrafische Steuerung mit LAN von KW Energie
(Foto: Hersteller)

Benutzerfreundlichkeit und Fernauswertung
Neben dem Funktionsumfang der Steuerung spielt auch die Benutzerfreundlichkeit eine Rolle. Einige BHKW werden nur über eine Zeitschaltuhr und einige Schalter gesteuert, während andere BHKW eine vollgrafische Benutzerführung mit TFT-Bildschirm am Gerät aufweisen. Wichtig ist auch die Möglichkeit der Fernsteuerung, denn kaum ein BHKW Betreiber wird für jede kleine Änderung an den Einstellungen oder für einen Statuscheck in den Heizungskeller gehen wollen. Einige Modelle verfügen leider über keinerlei Möglichkeit der Fernauslesung oder Fernsteuerung. Das ist jedoch bereits seit Jahren nicht mehr zeitgemäß. Ältere Modelle verfügen zum Teil lediglich über eine Modemeinwahl. Hier ist der Betreiber auf den Hersteller angewiesen, der die Daten vom BHKW abruft und auf einer Webseite darstellt. Diese Variante ist zwar besser als keine Fernsteuerung, jedoch auch nicht mehr zeitgemäß. Aktuell ist die Anbindung via LAN oder gar WLAN. Diese Modelle brauchen Sie nur mit Ihrem Router verbinden und können dann direkt, oder über ein Webinterface, auf das Gerät zugreifen.

Externe Steuerungen
Neben der im BHKW integrierten Steuerung bieten sich externe Steuerungen an. Besonders verbreitet sind die Modelle UVR 1611 der Technischen Alternative und die Steuerung DigiEnergy. Mit diesen Steuerungen können Sie neben der BHKW Steuerung auch Mischer ansteuern, Temperaturverläufe aufzeichnen, Lichtsteuerungen realisieren, Verbraucher abhängig vom BHKW Betrieb schalten und vieles mehr. Welche Möglichkeiten sich Ihnen mit solchen Lösungen bieten, können Sie am besten auf einigen Seiten von BHKW Betreibern Live erleben.
 
Diskussion: Steuerungstechnik und Elektrik in unserem Diskussionsforum
Steuerungen Live: Smarthome mit Dachs von Tom3244, KW Energie BHKW von Neuendorfer


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