Pictures of the Future      Herbst 2008

Das eigene Kraftwerk im Haus

Neuartige Heizsysteme liefern nicht nur Wärme, sondern decken auch zwei Drittel des Strombedarfs eines durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalts.

Die Nachfrage nach alternativen und damit Ressourcen schonenden Syste­men zur Wärmeerzeugung wächst. Ein Treiber dieser Entwicklung: Gut wärme­gedämmte Neubauten und renovierte Bestandsgebäude haben einen immer geringeren Heizbedarf – und die hohen Energiepreise sowie die Verunsiche­rung der Verbraucher über die Zuverlässigkeit der Gas- und Ölversorgung tragen ebenfalls dazu bei, über neue Heizformen nachzudenken.

Eine ist die gleichzeitige Gewinnung von Wärme und Strom mittels Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Sie gehört zu den effizientesten Methoden der Energie­gewinnung, weil dabei ein Brennstoff sowohl in elektrische Energie als auch in Wärme – gewöhnlich in Form von Dampf und heißem Wasser – umge­wandelt wird. Damit ist eine Brennstoffausnutzung von über 90 % möglich – im Vergleich zu etwa 38 % beim Strombezug von einem Kraftwerk. Der hohe Wirkungs­grad trägt erheblich sowohl zur Wirtschaftlichkeit als auch zur Schonung der Umwelt bei. Gleichzeitig wird der Ausstoß von Stick- und Kohlen­oxiden vermindert.

Bislang ist die Technologie nur bei größeren Anlagen erprobt. Neu ist die Idee, sie für Ein- und Mehrfamilienhäusern einzusetzen. Verschiedene Hersteller wollen dieses Potenzial erschließen. So entwickelte Siemens Building Technologies (BT) die Elektronik für ein so genanntes gasbefeuertes Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsgerät (Mikro-KWK). „Wir sehen eine klare Entwicklung hin zu eigenen kleinen Kraftwerken in Einfamilienhäusern anstelle eines Öl- oder Gaskessels", sagt Georges Van Puyenbroeck, Leiter Sales und Marketing bei OEM Boiler & Burner Equipment von BT. Mit diesem Ziel arbeiten die BT-Spezialisten zusammen mit Herstellern von Brennwertkesseln – darunter Viessmann, Vaillant, Remeha B.V. sowie die Baxi Group.

Brennwertkessel produzieren bislang nur Wärme und keinen Strom. Mikro-KWK-Geräte können beides. Und das funktioniert so: In den an der Wand hängenden Kessel ist eine sogenannte Stirling-Maschine integriert, die mit Gas beheizt wird, und aus der Temperaturdifferenz zwischen Hitze und kaltem Wasser Strom erzeugt. Mit der heutigen Ausführung lässt sich maximal 1 kW elektrische Energie produzieren, wovon dann bis zu 900 W selbst direkt ver­wendet werden können. Verbraucht der Haushalt weniger, wird der über­schüssige Anteil ins Netz der Energieversorger abgegeben.

Für die Verbraucher heißt das: Sie verfügen über ihr eigenes Miniblockheiz­kraftwerk, das nicht nur Wärme liefert, sondern auch zwei Drittel des Strom­bedarfs eines durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalts deckt. Der Rest des Stroms kommt über das Stromnetz, an das das gasbefeuerte Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsgerät normalerweise angeschlossen ist. Ein Betrieb über Flüssiggas ist ebenfalls möglich – dafür ist dann jedoch eine Umjustierung des Gerätes notwendig.

Die Elektronik von Siemens regelt und steuert die Wärmeleistung, um den Stirlingmotor im zuverlässigen Bereich zu betreiben und die gewünschten Temperaturen für die Heizung und den Warmwasserbedarf zur richtigen Zeit bereitzustellen. 5 kW Wärme produziert allein der Brenner für den Stirling-Motor. Von einem Zusatzbrenner kommen dann je nach Größe zwischen 10 und 30 kW Wärme dazu. Daneben überwacht die Elektronik die Einspeisung der elektrischen Energie ins Netz der Energieversorger und sorgt dafür, dass das Gerät – das parallel zum Stromnetz läuft – zum richtigen Zeitpunkt zu- und abschalten kann.

Als Besonderheit kann das Mikro-KWK-Gerät auch für einen netzunabhängigen Betrieb sorgen. In diesem Fall löst es sich vom Netz und produziert Notstrom mit einer Leistung von maximal 1 kW für speziell ausgewiesene Notstrom­gruppen, wie Kühl- und Gefrierschränke oder eine Notbeleuchtung. "Das ist das Alleinstellungsmerkmal unseres Geräts", sagt Wolfgang Huber, der zuständige Entwicklungsleiter bei Siemens BT.

Einfacher Einstieg. Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht, ist das gasbefeuerte Mikro-KWK-Gerät eine bedeutende Innovation. Paul Gelder­loos, technischer Innovationsmanager bei Remeha B.V. ist sich sicher: „Das Gerät ist eines der viel versprechendsten Nachfolgegeräte des Brennwert­kessels". Georges Van Puyenbroeck ergänzt: „Es bietet einen einfachen Einstieg in alternative Energien, die Installateure kennen die Kessel, nur die Stromproduktion ist neu."

Er sieht großes Potenzial für das neue Produkt: „Laut unseren Marktdaten werden in Europa jedes Jahr sieben Millionen Wandkessel verkauft". Produkt­manager Markus Herger schätzt, dass in den ersten drei Jahren zwischen 50 000 und 100 000 Mikro-KWK-Geräte verkauft werden können – Tendenz steigend. Das hängt aber auch davon ab, wie die Energieversorgungs­unter­nehmen und die Politik reagieren. In den Ländern, in denen der Verkauf zu­nächst startet – Holland, dann England und Deutschland –, gibt es ein so genanntes Einspeisungsgesetz, nach dem solche Mikro-KWK-Geräte gefördert werden. „Andere Länder sind noch nicht so weit", bedauert Produkt­manager Herger.

Nach einer Entwicklungszeit von etwa vier Jahren testen die Entwicklungs­partner von Siemens die neuen Mikro-KWK-Geräte derzeit bei etwa 400 Kunden in Großbritannien, Holland und Deutschland. Die Erfahrungen zeigen, dass sich der Mehrpreis für ein Mikro-KWK-Gerät innerhalb von fünf Jahren amortisieren kann – allerdings wird der Preis erst dann feststehen, wenn die Partner von Siemens das Gerät auf den Markt bringen.

Ab Herbst 2008 will Siemens die Regelungstechnik produzieren. Remeha B.V. plant den Markteintritt in den Niederlanden für den Winter 2009. Und bereits heute arbeiten die Spezialisten an der nächsten Generation von Mikro-KWK-Geräten. Diese soll noch kleiner, leichter und leistungsfähiger werden und sich mit unterschiedlichen Primärenergien wie Öl oder verschiedenen Gas­arten aus Biomasse betreiben lassen.
                                                                                                                    Gitta Rohling