Grundlagen/BHKW: Unterschied zwischen den Versionen

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Version vom 28. September 2026, 04:08 Uhr

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig in einem Modul. Weil die sonst verlorene Abwärme des Motors genutzt wird, liegt der Gesamtnutzungsgrad deutlich über dem einer getrennten Erzeugung – wirtschaftlich lohnt sich das aber nur, wenn beide Produkte zeitgleich gebraucht werden. Die Auslegung eines BHKW ist damit im Kern eine Frage der Betriebsstunden.

Funktionsprinzip

Ein Verbrennungsmotor treibt einen Generator an; Wärmetauscher koppeln die Wärme aus Kühlwasser, Ölkreis und Abgas aus. Als Brennstoff kommen unter anderem Erdgas, Biogas, Heizöl und Pflanzenöl in Frage, die Baugrößen reichen von wenigen kW_el bis in den Megawattbereich. Für den Betrieb stehen drei Fahrweisen zur Wahl: wärmegeführt folgt das Modul dem Wärmebedarf und speist überschüssigen Strom ein; stromgeführt folgt es dem Strombedarf, die Wärme ist Koppelprodukt; ohne Einspeisung begrenzt die Erzeugung so, dass kein Strom ins Netz geht.

Energiefluss eines BHKW-Moduls

Anteil am Brennstoffeinsatz in %

100

Brennstoff

NutzwärmeStromVerluste

Prinzipbild, gerundete Richtwerte.

Kennwerte

Kennzahl	Bedeutung	Typischer Bereich
Stromkennzahl σ = P_el / P_th	Verhältnis elektrischer zu thermischer Leistung	0,4–0,8 (Verbrennungsmotor)
Gesamtwirkungsgrad	elektrischer plus thermischer Wirkungsgrad zusammen	80–95 %
Elektrischer Wirkungsgrad	Anteil des Brennstoffs, der als Strom ankommt	25–40 %
Modulationsgrenze	kleinste Teillast, unterhalb derer das Modul abschaltet statt zu regeln	meist 50–60 % der Nennleistung

Typische Größen

Ein BHKW wird bewusst kleiner als die Gebäudeheizlast dimensioniert – häufig auf zehn bis dreißig Prozent –, womit es je nach Lastprofil rund die Hälfte bis zwei Drittel der Jahreswärmearbeit erbringt. Zielgröße sind 5 000 bis 7 000 Vollbenutzungsstunden im Jahr; unterhalb von etwa 4 000 Stunden wird der Betrieb meist unwirtschaftlich. Ein Pufferspeicher von 60 bis 100 Litern je kW thermischer Leistung verlängert die Laufzeiten und entkoppelt Strom- und Wärmebedarf zeitlich.

Einsatz und Grenzen

Ein BHKW passt, wo Wärme- und Strombedarf über weite Teile des Jahres gleichzeitig anfallen – Mehrfamilienhäuser, Hotels, Gewerbe und Nahwärmenetze; bei stark schwankendem oder überwiegend sommerlichem Wärmebedarf sinken die Laufzeiten und damit die Wirtschaftlichkeit. Den verbleibenden Bedarf und die Lastspitzen übernimmt ein Spitzenlastkessel, der zugleich die Redundanz sicherstellt.

BHKW mit zwei Spitzenlastkesseln am Pufferspeicher, solare Vorwärmung des Trinkwassers und Strom ins Hausnetz. Prinzipbild, Beispielwerte gerundet.

In EPOS-Plan

In EPOS-Plan wird ein BHKW-Modul im Reiter „Energieerzeuger“ der Startseite über die Kachel „BHKW“ angelegt; sie öffnet den Dialog „Verwaltung BHKW". Der Gerätekatalog liegt unter Administration → Wärmebedarf & Heizung → BHKW. Wie das Modul eingebunden, ausgelegt und mit anderen Erzeugern verschaltet wird, zeigen Einbindung, Beispiel, Zusammenspiel und Fallstricke; der Rechenweg steht unter Berechnung: BHKW.

Siehe auch

Kessel und Spitzenlast – übernimmt Spitzenlast und Redundanz
Pufferspeicher – Pendelspeicher und Speicherbewirtschaftung
Photovoltaik – Stromüberschuss und Eigenverbrauch

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-Ein '''Blockheizkraftwerk''' erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig. Der Vorteil entsteht nicht aus dem einzelnen Produkt, sondern aus der Kopplung: Weil die Abwärme des Motors genutzt wird statt verloren zu gehen, liegt der Gesamtnutzungsgrad deutlich über dem einer getrennten Erzeugung. Wirtschaftlich wird daraus jedoch nur dann ein Vorteil, wenn beide Produkte zeitgleich gebraucht werden – deshalb ist die Auslegung eines BHKW im Kern eine Frage der Betriebsstunden.
+<!-- EPOS-Plan Grundlagenseite | Wikititel: Grundlagen/BHKW
+     Repo-Quelle dieser Seite: Projekte/Wiki/Grundlagen - BHKW.wiki
+     Pflegeregel: zuerst hier aendern, dann hochladen - nie umgekehrt. -->
+Ein '''Blockheizkraftwerk (BHKW)''' erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig in einem Modul. Weil die sonst verlorene Abwärme des Motors genutzt wird, liegt der Gesamtnutzungsgrad deutlich über dem einer getrennten Erzeugung – wirtschaftlich lohnt sich das aber nur, wenn beide Produkte zeitgleich gebraucht werden. Die Auslegung eines BHKW ist damit im Kern eine Frage der Betriebsstunden.
-== Aufbau und Technik ==
+== Funktionsprinzip ==
-{{Anker|aufbau-und-technik}}
+{{Anker|funktionsprinzip|aufbau-und-technik|betriebsweisen}}
-Ein BHKW-Modul besteht aus einem Verbrennungsmotor als Antrieb, einem Generator zur Stromerzeugung und Wärmetauschern, die die Wärme aus Kühlwasser, Ölkreis und Abgas auskoppeln. Hinzu kommen je nach Ausführung Katalysator, Gasregelstrecke, Abgaswärmetauscher und Schallschutzhaube. Die verfügbaren Größen reichen von wenigen Kilowatt elektrischer Leistung für Ein- und Mehrfamilienhäuser bis in den Megawattbereich für Industrie und Fernwärme; als Brennstoffe kommen Erdgas, Biogas, Heizöl, Pflanzenöl und Pellets in Frage.
+Ein Verbrennungsmotor treibt einen Generator an; Wärmetauscher koppeln die Wärme aus Kühlwasser, Ölkreis und Abgas aus. Als Brennstoff kommen unter anderem Erdgas, Biogas, Heizöl und Pflanzenöl in Frage, die Baugrößen reichen von wenigen kW<sub>el</sub> bis in den Megawattbereich. Für den Betrieb stehen drei Fahrweisen zur Wahl: '''wärmegeführt''' folgt das Modul dem Wärmebedarf und speist überschüssigen Strom ein; '''stromgeführt''' folgt es dem Strombedarf, die Wärme ist Koppelprodukt; '''ohne Einspeisung''' begrenzt die Erzeugung so, dass kein Strom ins Netz geht.
-Charakteristisch für ein Modul sind die thermische und die elektrische Nennleistung, das Verhältnis der elektrischen zur thermischen Leistung – die Stromkennzahl σ = P<sub>el</sub> / Q<sub>th</sub> –, die zugehörigen Wirkungsgrade und die untere Modulationsgrenze. Unterhalb dieser Grenze regelt ein Modul nicht weiter herunter, sondern schaltet ab – ein wesentlicher Grund für Taktbetrieb bei zu großer Auslegung. Für die Wärmeauskopplung ist die Rücklauftemperatur entscheidend: Sie sollte deutlich unter der Vorlauftemperatur des Motors liegen, damit die Wärme vollständig übertragen werden kann.
+<!-- Beispielhafte Aufteilung eines Gas-BHKW: Gesamtwirkungsgrad rund 90 %, davon elektrischer
+     Wirkungsgrad rund 35 % und thermischer Wirkungsgrad rund 55 % (Stromkennzahl sigma =
+     P_el / P_th ungefaehr 0,6); die Differenz zu 100 % sind Abgas- und Abstrahlungsverluste.
+     Gerundete Richtwerte, kein EPOS-Plan-Rechenergebnis. -->
+{{Diagramm-Anfang|titel=Energiefluss eines BHKW-Moduls}}
+{{Säulen-Anfang|achse=Anteil am Brennstoffeinsatz in %}}
+{{Säule|Brennstoff|waerme=55|strom=35|netz=10|wert=100}}
+{{Säulen-Ende}}
+{{Legende|waerme=Nutzwärme|strom=Strom|netz=Verluste}}
+{{Diagramm-Ende|Prinzipbild, gerundete Richtwerte.}}
-== Auslegung ==
+== Kennwerte ==
-{{Anker|auslegung}}
+{{Anker|kennwerte}}
-Ein BHKW wird bewusst kleiner als die Gebäudeheizlast dimensioniert – häufig auf zehn bis dreißig Prozent der Heizlast, womit es je nach Lastprofil rund die Hälfte bis zwei Drittel der Jahreswärmearbeit erbringt. Zielgröße sind 5.000 bis 7.000 Vollbenutzungsstunden im Jahr; unterhalb von etwa 4.000 Stunden wird der Betrieb in der Regel unwirtschaftlich. Den verbleibenden Bedarf und die Lastspitzen übernimmt ein Spitzenlastkessel, der zugleich die Redundanz sicherstellt. Ein Pufferspeicher – als Faustwert 60 bis 100 Liter je Kilowatt thermischer BHKW-Leistung – verlängert die Laufzeiten, verhindert Takten und erlaubt eine zeitliche Entkopplung von Strom- und Wärmebedarf.
+{| class="wikitable"
+! Kennzahl !! Bedeutung !! Typischer Bereich
+|-
+| Stromkennzahl σ = P<sub>el</sub> / P<sub>th</sub> || Verhältnis elektrischer zu thermischer Leistung || 0,4–0,8 (Verbrennungsmotor)
+|-
+| Gesamtwirkungsgrad || elektrischer plus thermischer Wirkungsgrad zusammen || 80–95 %
+|-
+| Elektrischer Wirkungsgrad || Anteil des Brennstoffs, der als Strom ankommt || 25–40 %
+|-
+| Modulationsgrenze || kleinste Teillast, unterhalb derer das Modul abschaltet statt zu regeln || meist 50–60 % der Nennleistung
+|}
-== Betriebsweisen ==
+== Typische Größen ==
-{{Anker|betriebsweisen}}
+{{Anker|typische-groessen|auslegung}}
-Im '''wärmegeführten''' Betrieb folgt das Modul dem Wärmebedarf; überschüssiger Strom wird eingespeist. Das ist der Regelfall und liefert die höchsten Laufzeiten, sofern der Wärmebedarf gleichmäßig anfällt. Im '''stromgeführten''' Betrieb folgt das Modul dem Strombedarf; die anfallende Wärme geht in den Puffer, was bei hohem Eigenstrombedarf und guter Speicherkapazität wirtschaftlich vorteilhaft sein kann. Der Betrieb '''ohne Netzeinspeisung''' begrenzt die Erzeugung so, dass kein Strom abgegeben wird – sinnvoll dort, wo Einspeisung vertraglich oder technisch unerwünscht ist.
+Ein BHKW wird bewusst kleiner als die Gebäudeheizlast dimensioniert – häufig auf zehn bis dreißig Prozent –, womit es je nach Lastprofil rund die Hälfte bis zwei Drittel der Jahreswärmearbeit erbringt. Zielgröße sind 5 000 bis 7 000 Vollbenutzungsstunden im Jahr; unterhalb von etwa 4 000 Stunden wird der Betrieb meist unwirtschaftlich. Ein Pufferspeicher von 60 bis 100 Litern je kW thermischer Leistung verlängert die Laufzeiten und entkoppelt Strom- und Wärmebedarf zeitlich.
-== Abbildung in EPOS-Plan ==
+== Einsatz und Grenzen ==
-{{Anker|abbildung-in-epos-plan}}
+{{Anker|einsatz-und-grenzen}}
-BHKW-Module werden aus einem Katalog gewählt, gefiltert nach Brennstoff und thermischer Leistungsklasse. Hinterlegt sind thermische und elektrische Leistung, Gesamtwirkungsgrad und Modulationsgrenze; ergänzend legen Sie das Volumen des Pendelspeichers und die Betriebsart fest. Die Jahressimulation bilanziert stündlich, welchen Anteil des Wärme- beziehungsweise Strombedarfs das Modul deckt, wie sich der Speicher füllt und wann abgeschaltet wird. Ergebnisgrößen sind Betriebsstunden je Modul und im Mittel, Wärme- und Stromproduktion, gegebenenfalls Wärmeüberschuss, der Brennstoffverbrauch nach Energieträger sowie die Emissionen an CO₂, SO₂, NO<sub>x</sub>, CO und Staub.
+Ein BHKW passt, wo Wärme- und Strombedarf über weite Teile des Jahres gleichzeitig anfallen – Mehrfamilienhäuser, Hotels, Gewerbe und Nahwärmenetze; bei stark schwankendem oder überwiegend sommerlichem Wärmebedarf sinken die Laufzeiten und damit die Wirtschaftlichkeit. Den verbleibenden Bedarf und die Lastspitzen übernimmt ein Spitzenlastkessel, der zugleich die Redundanz sicherstellt.
-Die hydraulische Einbindung entscheidet mit über das Ergebnis; die gebräuchlichen Varianten mit Puffer, hydraulischer Weiche, Reihen- und Parallelschaltung sind mit Prinzipschemata unter [[Grundlagen/Hydraulikschemata|Hydraulikschemata]] beschrieben. Ein ausgearbeiteter Anwendungsfall findet sich unter [[Beispiele]].
+[[Datei:Einbindung_BHKW_Kessel.svg|mini|zentriert|800px|BHKW mit zwei Spitzenlastkesseln am Pufferspeicher, solare Vorwärmung des Trinkwassers und Strom ins Hausnetz. Prinzipbild, Beispielwerte gerundet.]]
+== In EPOS-Plan ==
+{{Anker|in-epos-plan|abbildung-in-epos-plan}}
+In EPOS-Plan wird ein BHKW-Modul im Reiter „Energieerzeuger“ der Startseite über die Kachel „BHKW“ angelegt; sie öffnet den Dialog „Verwaltung BHKW". Der Gerätekatalog liegt unter Administration → Wärmebedarf & Heizung → BHKW. Wie das Modul eingebunden, ausgelegt und mit anderen Erzeugern verschaltet wird, zeigen [[Programm Dokumentation/BHKW#einbindung|Einbindung]], [[Programm Dokumentation/BHKW#beispiel|Beispiel]], [[Programm Dokumentation/BHKW#zusammenspiel|Zusammenspiel]] und [[Programm Dokumentation/BHKW#fallstricke|Fallstricke]]; der Rechenweg steht unter [[Programm Dokumentation/Berechnung/BHKW|Berechnung: BHKW]].
 == Siehe auch ==
 {{Anker|siehe-auch}}
-* [[Blockheizkraftwerk]] – Programmfunktion: Modulauswahl, Pendelspeicher und Betriebsart
+* [[Grundlagen/Kessel und Spitzenlast|Kessel und Spitzenlast]] – übernimmt Spitzenlast und Redundanz
-* [[Erzeuger und Speicher auswählen]] – Auswahl der Erzeuger im Programmablauf
+* [[Grundlagen/Pufferspeicher|Pufferspeicher]] – Pendelspeicher und Speicherbewirtschaftung
+* [[Grundlagen/Photovoltaik|Photovoltaik]] – Stromüberschuss und Eigenverbrauch
 {{Navigation Grundlagen}}
 [[Kategorie:Grundlagen]]