Mikro-Kraftwerke Kraftwerk zuhause

Revolution im Heizungskeller

Für Eigentümer von Ein- und Zweifamilienhäusern öffnet sich eine neue Perspektive. Sie können Strom nicht nur als Solarfarmer auf dem Dach erzeugen, sondern auch im Keller als Heizkraftwerkbetreiber. Spätestens seit der Atomkatastrophe von Fukushima hat die Idee der dezentralen Stromerzeugung mehr Befürworter gefunden. Viele tausend Mikro-Heizkraftwerke könnten Großkraftwerke ersetzen.

Eine Reihe von stromerzeugenden Heizungen hat bereits die Feldtestphase überstanden und steht jetzt zum Verkauf bereit (siehe Tabelle). Wir haben zwei dieser neuartigen Geräte exemplarisch ausgewählt, gekauft und geprüft: den Ecopower 1.0und den Whispergen S8, beide gasbetrieben. Die spannendste Frage auf dem Prüfstand lautete: Wie effizient nutzen sie die im Gas enthaltene Energie?

Einer mit Stirlingmotor

Für Technikliebhaber dürfte das Heizsystem Whispergen besonders verlockend sein. Herz der Anlage ist ein spezieller Stirlingmotor mit vier Kolben. Solche Motoren verwandeln die Wärme des verbrennenden Erdgases in Bewegungsenergie. Dabei hilft die Füllung mit Stickstoff. Das Gas dehnt sich bei Erwärmung aus und verringert sein Volumen bei anschließender Abkühlung. Diese Volumenänderungen bewegen den Kolben hin und her.

Beide arbeiten „wärmegeführt“

Wichtigstes Testergebnis: Beide Mikro-Heizkraftwerke funktionierten störungsfrei. Sie versorgten die Testanlage erfolgreich mit Wärme und Strom. Sie arbeiteten „wärmegeführt“. Das heißt, sie starteten zuverlässig immer dann, wenn Wärme gebraucht wurde, und produzierten gleichzeitig Strom. Warmes Wasser war also immer reichhaltig vorhanden. Das garantierten auch die Speicher. Wurde die gewählte Mindesttemperatur darin unterschritten, sprang die Heizung an und heizte nach.

In der Praxis kann allerdings kurzzeitiges Händewaschen dazu führen, dass das Heizgerät eine halbe Stunde lang arbeitet. Es erzeugt dann nicht nur die erforderliche Menge an warmem Wasser, sondern heizt den Pufferspeicher auf Vorrat auf. Diese Betriebsweise verhindert, dass das Gerät taktet, also ständig an- und ausgeht. Das würde den Motor belasten, den Wirkungsgrad mindern und die Abgaswerte erhöhen.

Je größer der Pufferspeicher ist, desto eher wäre auch ein stromgeführter Betrieb möglich. Dann springt das Gerät vorrangig an, wenn der Haushalt gerade viel Strom braucht oder wenn sich der Strom an der Börse teuer verkaufen lässt. Die Testgeräte können das derzeit noch nicht. Bei anderen funktioniert es bereits. Vorreiter sind etwa Lichtblick (www.lichtblick.de) und „Der Dachs“ (www.senertec.de).

Kraft-Wärme-Kopplung

Weil die Geräte Strom und Wärme gleichzeitig produzieren, sprechen Experten von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Die Kleinanlagen für Wohnhäuser heißen Mikro-KWK oder – wegen der kompakten Blockform – auch Mikro-Blockheizkraftwerke (Mikro-BHKW).

Doch wie effizient nutzen der Whispergen-Stirling- und der Ecopower-Verbrennungsmotor nun die im Gas enthaltene Energie? Auskunft geben die erzielten Normnutzungsgrade (siehe Tabelle). Das sind die mittleren, auf die Heizperiode bezogenen Wirkungsgrade. Auf den ersten Blick enttäuschen die Werte. Sie sind geringer als bei guten Gasbrennwertkesseln. Das heißt: Um auf die gleiche Heizleistung zu kommen, brauchen sie mehr Gas.

Der entscheidende Pluspunkt der KWK-Geräte zeigt sich erst bei ganzheitlicher Betrachtung der Wärme- und Stromerzeugung. Große Kohlekraftwerke verwandeln weniger als die Hälfte der im Brennstoff enthaltenen Energie in Elektrizität um; ein Großteil verpufft nutzlos als Abwärme. Erzeugen dezentrale Heizkraftwerke im Keller den Strom, fällt ein gewisser Anteil der Abwärme im Großkraftwerk weg. Im Rechenmodell wird diese Energie den Mikro-Heizkraftwerken gutgeschrieben. In der Summe erzielt der Vaillant Ecopower 1.0 einen primärenergetisch bewerteten Nutzungsgrad von 114 Prozent und mehr. Der Whispergen folgt mit 107 Prozent.

Beide erzeugen eine elektrische Leistung von rund 1 Kilowatt. Nach Abzug ihres Eigenverbrauchs können sie noch 960 Watt ins Netz einspeisen. Bei einstündiger Laufzeit sind das 0,96 Kilowattstunden (kWh). Würde ein Gerät ein Jahr lang ununterbrochen Strom produzieren, kämen rund 8 400 kWh zustande. Das wäre erfreulich, funktioniert aber nicht. Grund ist die gleichzeitig produzierte Wärme. Normale Haushalte können im Sommer so viel Wärme gar nicht verbrauchen. Hat der Pufferspeicher seine Maximaltemperatur erreicht, legt das Gerät eine Zwangspause ein.

Je mehr Strom, desto besser

Erzeugt der Ecopower 1 kWh Strom, produziert er zugleich 2,5 kWh Wärme. Das ist relativ wenig und – im Blick auf die Laufzeit – recht günstig. In einem Haus mit einem Jahreswärmebedarf von 20 000 kWh – das entspricht 2 000 Kubikmetern Gas – könnte er etwa 5 000 Stunden lang Strom produzieren. Dabei deckt das Zusatzheizgerät ein Drittel des Wärmebedarfs ab. Der Whispergen mit seiner höheren Heizleistung kommt nur auf weniger als 2 000 Stunden.

Die Jahreslaufleistung ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit. Je mehr Strom ein Mikro-Heizkraftwerk produziert, desto besser. Im Idealfall können die Bewohner einen Großteil auch selbst verbrauchen. Dann senken sie ihre Stromrechnung um etwa 25 Cent pro Kilowattstunde und der Eigentümer kassiert einen „KWK-Zuschlag“ von 5,11 Cent je Kilowattstunde. Bei 5 000 Stunden Jahreslaufleistung könnten theoretisch 1 500 Euro zusammenkommen. In der Praxis verbrauchen die Bewohner oft nur einen Teil der erzeugten Elektrizität selbst. Für überschüssigen Strom, der ins öffentliche Netz eingespeist wird, kann es etwa 10 Cent pro Kilowattstunde geben. Erfragen Sie Details beim örtlichen Versorger. Investitionszuschüsse (etwa www.bafa.de) und Steuervorteile können über den hohen Anschaffungspreis hinwegtrösten.

Kunden, die mit der neuen Heiztechnik liebäugeln, sollten den recht hohen Wartungsaufwand und eventuelle Reparaturen im Blick haben. Ärgerlich: Die Garantiezeit von zwei Jahren verlagert langfristige Risiken einseitig auf den Kunden. Bei einer so innovativen Technik sollten Vaillant und Co. kulanter sein und ihre Garantiezeiten deutlich verlängern.