1 wKRAFT-WÄRME-KOPPLUNGEFFIZIENZ VON KLEIN BIS GROSS

Energieeffi zientes Bauen in Sachsen

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03 w

Inhalt

Ausgangspunkt

Wie funktioniert Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Historische Entwicklung

Überblick und Darstellung konventioneller Technologien Verbrennungsmotoren Gasturbinen Dampfturbinen GekoppelteProzesse

Die Mini- und Mikro-KWK-Anlagen Stirlingmotoren Dampfexpansionsmaschinen Brennstoffzellen

Wirtschaftlichkeit Klimaschutz

Betriebsweise heute und in Zukunft

Staatliche Fördermaßnahmen

Installations- und Auslegungshinweise

Best practice – Beispiele der innovativen Spitzentechnologie

Begriffsklärungen

Checkliste KWK-Installation

Antragswesen

Literaturverzeichnis

Impressum

Kontakt

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INHALT

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DieKraft-Wärme-Kopplung(KWK)stellteinesehreffizienteTech-nologie zur nachhaltigen Entwicklung der Energieversorgung dar.Sie schont fossile Ressourcen und mindert die Abhängigkeit vonEnergieimporten.Kraft-Wärme-Kopplungsanlagenkönnendarüberhinaus zur Umsetzung des Klimaschutzprogramms der Bundes-regierung[1]unddesEnergie-undKlimaprogrammsdesFreistaatesSachsenbeitragen.

Mit hocheffizienten KWK-Anlagen lassen sich nicht nur Betriebe,SchwimmbäderoderHotelsmitElektroenergieundWärmeversor-gen. Auch für Privathäuser, in denen heute meist herkömmlicheHeizkesselanlagen Heizwärme und warmes Wasser bereitstellen,kannaufdieseWeiseEnergieerzeugtwerden.DieIntegrationvonerneuerbarenEnergienistdabeiebenfallsmöglich.

Abb. 1: Gasturbinen-Heizkraftwerk Nossener Brücke, Dresden

04w AUSGANGSPUNKT

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DadieinvielenEnergieträgernenthalteneEnergienichtunmittel-bar vom Verbraucher verwendet werden kann, ist eine Umwand-lung in andere Energiearten notwendig. Bei der Umwandlung derEnergieformenPrimär-,Sekundär-undEndenergieinNutzenergietreteninunterschiedlichemMaßeVerlusteauf,sodassdieerzeugteNutzenergiemenge immer kleiner ist als die ursprünglich einge-setztePrimärenergiemenge[2,4].

BeiderzentralenErzeugungvonElektroenergiebestehtdieHaupt-problematikdarin,dassdieinGroßkraftwerkenanfallendeWärmeoftungenutztandieUmgebungabgegebenwird.NebendiesenVer-lustenentstehenLeitungsverlusteaufgrundlangerTransportwegefür die Elektroenergie. Die beim Verbraucher benötigte WärmemussübereinenseparatenHeizkesselerzeugtwerden.

KWK-Anlagen können dagegen den Verbraucher gleichzeitig mitden beiden wichtigsten Energiearten, Elektroenergie und Wärme,versorgen.DasgrundsätzlichePrinzipderKWKbestehtdarin,dassdiebeiderStromerzeugunganfallendeAbwärme,z.B.zurBereit-stellungvonHeizwärmeundBrauchwasser,genutztwird.DadurchkönnendieVerlustegegenüberdergetrenntenErzeugungvonElek-troenergieundWärmeminimiertundderVerbrauchanPrimärener-giewesentlichvermindertwerden.

DerKWK-ProzesssollteinderNähederVerbraucherbeiderEnergie-arten–alsodezentral–stattfinden.DiedafüreingesetztenAnlagenbe-zeichnetmanalsBlockheizkraftwerke(BHKW).DurchdiegleichzeitigeNutzung von Elektroenergie und Wärme können BHKW Gesamtwir-kungsgradederEnergieumwandlungvonüber90Prozenterreichen.

Abb. 2: Vergleich des Primärenergiebedarfs bei der getrennten und der gekoppelten Erzeugung von Wärme und Elektroenergie

PrimärenergieeinsatzbeigetrennterErzeugungvonElektroenergieundWärme

zentralesKondensationskraftwerk

PrimärenergieeinsatzbeigekoppelterErzeugungvonElektroenergieundWärme

100%fossilerEn-ergieträger

η =0,3664%

57%Heizöl/Erdgas

η =0,9

6%

70 %

Verluste

dezentraleHeizungsanlage

13 %

Verluste

36%

51%

100%Erdgas,Heizöl

Holz/Stroh,Biogas,

BioethanoldezentralesBHKW

05 wWIE FUNKTIONIERT DIE KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG (KWK)

6w

ZuBeginndes20.JahrhundertswarheißerDampfdieHauptquellefürmechanischeEnergie.AlssichdieElektroenergieübertragungausbreitete, reifte bei vielen Betreibern von Dampferzeugungs-maschinenderGedanke,nebenDampfauchElektroenergiezuer-zeugen.SoentstandendieerstenKraft-Wärme-Kopplungsanlagen.

In Deutschland verkörperte das 1902 fertig gestellte Heizkraft-werk der Beelitzer Heilstätten erstmals das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Heißdampf diente zur Erzeugung von Elektro-energie mit Dampfmaschinen auf Kohlebasis und wurde beireduziertemDruckauchalsWärmeenergiegenutzt,vorallemzurFernheizung der Klinikgebäude [16]. In den fünfziger Jahren be-ganninBallungszentrendieInstallationvonerstenkleinenHeiz-kraftwerken mit Fernwärmenetzen zur Gebäudebeheizung. Auch

dieseAnlagenarbeitetenaufBasisdesDampfkraftprozessesundwurdenzunächstüberwiegendmitKohleundinderFolgeteilweisemitErdgasbetrieben.

IndensiebzigerJahrenbekamdieFernwärmeversorgungaufKoh-lebasisvordemHintergrundderRessourcenschonungeinebeson-dereBedeutung.DenfossilenBrennstoffenErdölundErdgaswurdenurnocheineReichweitevonwenigenJahrzehntenzugesprochen.DurchdaszunehmendeUmweltbewusstseinindenachtzigerJah-renwurdevorrangigErdgasalsBrennstoffindenHeizkraftwerkenverwendet. Gleichzeitig gingen die ersten Blockheizkraftwerke inBetrieb,dieaufBasisvorhandenerErdgasnetzedezentralElektro-energieerzeugtenunddieAbwärmezurBeheizungvonGebäudenundGebäudekomplexenlieferten[3].

Abb. 3: Dampfturbinenanlage im Heizkraftwerk Beelitz-Heilstätten

06w HISTORISCHE ENTWICKLUNG

7 w

Die Regelung des Brennstoff-Luft-Mischungsverhältnisses (Lamb-da-Regelung) ist entscheidend für die effiziente Funktion und denumweltfreundlichenBetriebdesMotors.DasgenaueVerbrennungs-luftverhältnis wird durch ein Mischventil (Einspritzanlage) in derGaszufuhreingestellt.DadurchkanndeneinzelnenZylindernzuje-dem Zeitpunkt ein genau abgestimmtes Brennstoff-Luft-Gemischzugeführtwerden.BeimGas-Otto-MotorwirddasGas-Luftgemischfremd gezündet. Dies geschieht durch den HochspannungsfunkeneinerZündkerze.ZurSenkungderAbgasemissionen(NOX,CO,HXCY)sindprimäreundsekundäreMaßnahmennotwendig.PrimäreMaß-nahmen umfassen motorische Maßnahmen, durch die die Entste-hunghöhererSchadstoffkonzentrationenverhindertwerdensoll.Beisekundären Maßnahmen wird dem Motor eine Abgasnachbehand-lungsanlagenachgeschaltet.DabeigibteszweitechnischeKonzepte.DasErstebesteht imBetriebdesMotorsbeieinemausgewogenenBrennstoff-Luftverhältnis(Lambda=1)inVerbindungmiteinemDrei-wegekatalysator.BeimzweitenKonzept(auchalsMagerkonzeptbe-

KonventionelleTechnologienderKraft-Wärme-KopplungkommenseitvielenJahreningroßenzentralenHeizkraftwerkenzurVersor-gungvonBallungszentrenmitElektroenergieundFernwärmezumEinsatz.DarüberhinauswerdenzunehmendkleinereAnlagen,dieauchalsBlockheizkraftwerke(BHKW)bezeichnetwerden,dezentralin Verbrauchnähe eingesetzt. Diese haben den Vorteil, dass keineaufwendigen Wärmenetze notwendig sind. Bevorzugte Einsatzge-bietesindWohngebäude,öffentlicheEinrichtungensowieGewerbe-undIndustriebetriebe.

KonventionelleTechnologienderKWKkönneninfolgendePrinzipienunterteiltwerden:

>Verbrennungsmotoren >Gasturbinen >Dampfturbinen >gekoppelteProzesse

Verbrennungsmotoren

InderKWKwerdenVerbrennungsmotorenimLeistungsbereichvonca.1kWelbisca.7MWelverwendet.ManunterscheidetprinzipiellinGas-Otto-MotorenundDiesel-Motoren.

Gas-Otto-Motoren

Die in der KWK eingesetzten Gasmotoren arbeiten thermodyna-mischnachdemOtto-Prozess.DerUnterschiedzudenherkömm-lichenOtto-MotorenbestehtinderVerwendungeinesGasmischers(Gemischaufbereitung)anstelleeinesVergasersodereinerDirekt-einspritzung.

KWK-AnlagenarbeitenaufgrundderhöherenLaufruheundLebens-dauerüberwiegendmitVier-Takt-Motoren,diemitErdgasoderBio-gas(Klär-undDeponiegas)betriebenwerden.

Abb. 4: Blockheizkraftwerk mit Gas-Otto-Motor

07 wÜBERBLICK UND DARSTELLUNG KONVENTIONELLER TECHNOLOGIEN

8w

zeichnet)wirdderGasmotormitLuftüberschuss (Lambda=1,4bis1,6) betrieben und die Restemissionen (NOX, CO, HXCY) durch einenOxidationskatalysator entfernt. Dazu werden geregelte oder unge-regelteKatalysatorenverwendet,wobeigeringereAnforderungenandieRegelgenauigkeitalsbeiderLambda=1-Betriebsweisegestelltwerden[4,5,6].

Diesel-Motoren

DienachdemDieselprozessarbeitendenMotorensindähnlichauf-gebaut wie Otto-Motoren. Der wesentliche Unterschied besteht inder Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Dieses wird bei Die-sel-Motorengetrenntzugeführt.ZunächstwirddieVerbrennungsluftunterhohemDruckimZylinderverdichtetunddadurchaufca.700bis900°Cerhitzt.DanacherfolgtdieEinspritzungdesKraftstoffs,dersichselbstentzündet.DieserMotorentypbenötigtdemzufolgekeine Zündkerzen. Nur für den Kaltstartvorgang sind Zündhilfen,wiez.B.Glühkerzen,notwendig.DabeiderVerbrennungdesKraft-stoffes ein Zündverzug auftritt, ist die Höchstdrehzahl bei diesemMotorentyp begrenzt. Eine Leistungssteigerung kann deshalb nurdurchAufladung(ZwangsbefüllungmitVerbrennungsluft)miteinemAufladegebläseimVergleichzueinemSaugmotorerreichtwerden.AlsKraftstoffewerdenDieselkraftstoff(HeizölEL)oderPflanzenöle(indafürtauglichenMotoren)genutzt.

VorteilevonDiesel-MotorengegenüberdenOtto-MotorenbestehenindemetwasgeringerenspezifischenKraftstoffverbrauchundindermitunterlängerenLebensdauer.Demgegenüberstehenbeispiels-weiseeinschlechteresLeistungsgewichtundvorallemeingrößererAufwandfürdieAbgasreinigung.DiesemussaufgrunddeserhöhtenPartikelausstoßes(Dieselruß,Feinstaub)durcheinenPartikelfilterergänztwerden[2,5,6].

Gasturbinen

In KWK-Anlagen kommen Gasturbinen für Anlagenleistungen vonca.30kWelbisüber250MWelzurAnwendung.Gasturbinenarbeitenthermodynamisch nach dem Joule-Prozess. Sie bestehen aus demVerdichter,denBrennkammernundderTurbine,wobeiderVerdichterunddieTurbinezumeistaufeinerWelleangeordnetsind.AlsBrenn-stoffekönnensowohlgasförmige(z.B.Erdgas,Biogas)alsauchflüs-sigeTreibstoffe(z.B.Heizöl,Kerosin,Schweröle)eingesetztwerden.

Pel elektrischeLeistungQH Wärmeverbraucher

G Generator

Speisewasser Dampf/Heißwasser Welle Brennstoff Rauchgase Luft

Abb. 5: Funktionsweise des Diesel- und Gasmotorenprozesses

Dampf-oderHeißwasser-

erzeuger

Diesel-oderGasmotor G

Pel

Speise-wasser-pumpe

QH

Vorwärmkreis

08w

9 w

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Gasturbinenprozesses gibtes verschiedene Prozessvariationen, wobei hauptsächlich zwischenzweiAnlagenartenunterschiedenwird:AnlagenmitoffenemKreis-lauf und innerer Wärmezufuhr (Brennkammer) und Anlagen mitgeschlossenemKreislaufundäußererWärmezufuhr(Rekuperator).Beim offenen Kreislauf wird das Arbeitsmedium ständig erneuert,beim geschlossenen Kreislauf hingegen kontinuierlich umgewälzt.Zur Wirkungsgradverbesserung können zusätzlich Zwischenkühler,ZwischenüberhitzerundRekuperatorenindenKreislaufeingebrachtwerden.DieNutzungdesheißenAbgaseskannauchinKombinationmiteinerDampfturbine(GuD-Prozess)erfolgen.VorteilederGastur-binenbesteheninderschnellenVerfügbarkeit,wodurchsie,analogzuVerbrennungsmotoren,sehrgutzurSpitzenlastabdeckungbeiderStromversorgungoderNotstromversorgunggeeignetsind.

Abb. 7: Funktionsweise des Gasturbinenprozesses

DerVerdichter(mehrstufig)saugtgroßeLuftmengenanundkom-primiertdiesemithilfevonentsprechendangeordnetenSchaufel-reihen.DabeisteigenTemperaturundDruckdesGases,welchesentwederdurcheineäußereVerbrennungoderdurchEinspritzenvonKraftstoffindieBrennkammerzusätzlicherhitztwird.Derer-zeugteheißeGasstrahl (800bis1.200°C)wirdaufdiemehrreihigangeordneten Schaufelräder der Entspannungsturbine gelenkt,versetztdieseinDrehungundgibtdabeiArbeitab.DasGaswirdinderTurbineaufUmgebungsdruckentspanntundweistimmernochTemperaturenvonbiszu500°Cauf.DieinderTurbinegewonneneRotationsenergie wird teilweise zum Antrieb des Verdichters be-nötigt,zumanderenTeilwirdsiealsNutzenergie,z.B.alsAntriebeines Generators, abgeführt. Der Wirkungsgrad dieser Anlagenliegtzwischen15und40Prozent.

G

Dampf-oderHeißwasser-

erzeuger

Pel elektrischeLeistungQH WärmeverbraucherG GeneratorV Verdichter

Speisewasser Dampf/Heißwasser Welle Brennstoff Rauchgase Luft

QH

Pel

Brenn-kammer

Gas-turbine

VSpeise-wasser-pumpe

Abb. 6: Ansicht und Aufbau der Gasturbine

09 w

10w

SpeisewasserpumpeaufdenProzessdruckgebrachtunddemKes-selzugeführt.ZurDampferzeugungkönnenprinzipiellallegasför-migen,flüssigenundfestenBrennstoffeoderheißeAbgasedienen.

ManunterscheidetimWesentlichenzweiProzesstypen,denDampf-prozessmitKondensationsturbineunddenDampfprozessmitGe-gendruckturbine. Bei Einsatz einer Kondensationsturbinenanlagewird der Dampf bis auf einen niedrigen Druck (nahe dem Umge-bungsdruck)entspannt.Somit liegtdieKondensationstemperaturnahederUmgebungstemperatur.AufdieseWeisewirddasDruck-gefällevollständigzurErzeugungvonelektrischerEnergiegenutzt.Im Kondensator wird als Kühlmedium meistens UmgebungsluftoderFlusswasserverwendetunddiefreiwerdendeKondensations-wärmezumeistungenutztandieUmgebungabgegeben.

Mikro-GasturbinensindneuentwickelteHigh-Tech-Produkte,diesichfürdezentraleStromversorgungundKraft-Wärme-KopplungimLeistungsbereichunterhalbvon500kWeleignen.Einkonstruk-tiver Unterschied zu herkömmlichen Gasturbinen besteht nebenderkleinerenBauweisevorallemdarin,dasseinschnelllaufenderPermanentmagnet-Generator direkt auf der Antriebswelle derTurbineangeordnetistundmithilfeeinerLeistungselektronikdieAnpassungandieNetzfrequenzerfolgt.MitRekuperatorenkönnenelektrischeWirkungsgradevon25bis28Prozenterreichtwerden.EinRekuperatornutztauchindiesemFalldieWärmeenergieausdenTurbinenabgasenunderwärmtdamitdieVerdichteraustritts-luft,bevordieseindieBrennkammergelangt.AufgrundderhohenAbgastemperaturvon250bis300°CistdieNutzungderAbgaswär-me,vorallemzurDeckungdesProzesswärmebedarfsfürkleinereIndustriebetriebeoderzur thermischenKälteerzeugung,sinnvoll[2,4,5,6].

Dampfturbinen

Dampfturbinen sind Wärmekraftmaschinen, die prinzipiell nachdem Clausius-Rankine-Kreisprozess arbeiten. Sie bestehen ausdenHauptkomponentenDampfkesselmitÜberhitzer,Turbine,Kon-densatorundSpeisewasserpumpe.NebenderErzeugungvonelek-trischerEnergiekannProzessdampfoderHeizwärmeaufeinemfürdenAnwendernutzbarenTemperaturniveaubereitgestelltwerden(Kraft-Wärme-Kopplung). Dampfturbinen-Kraftwerke werden inder KWK im Leistungsbereich von 0,5 bis 1.600 MWel eingesetzt.Moderne Dampfkraftwerke können derzeit elektrische Wirkungs-gradevonbiszu45Prozenterreichen.

Bei diesem Wasser-Wasserdampf-Kreisprozess wird Wasser imKessel verdampft und anschließend im Überhitzer auf die ge-wünschteTemperaturgebracht.DieserFrischdampfströmtdurchdieTurbine,dieeinenGeneratorantreibt.DerausderTurbineaus-tretendeDampfkondensiertimKondensatorundwirdmithilfeder

Abb. 8: Ansicht und Aufbau der Dampfturbine

11 w

InGegendruckturbinenwirdderDampfbiszueinem,imVergleichzuKondensationsanlagen,erhöhtenDruck-undTemperaturniveau,oberhalb von Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur, ent-spannt.DerTurbinenaustrittsdampfisttechnischweiterverwendbarundkannfürtechnischeProzesseoderthermischübereinenHeiz-wärmekondensatorgenutztwerden.

Neben diesen zwei Prozesstypen gibt es weitere Varianten vonDampfturbinenanlagen, die eine Anpassung der Dampfparameterandiez.T.wechselndenBedürfnissederVerbraucherermöglichensollenundeineKombinationvonKondensations-undGegendruck-anlagedarstellen[2,6,7].

Abb. 9: Funktionsweise des Dampfturbinenprozesses

DerartigeSchaltungsvariantensind:

>Entnahme-Gegendruckturbinenanlage, >Entnahme-Kondensationsturbinenanlage, >Anzapf-Kondensationsturbinenanlageund >GegendruckturbinenanlagemitDrossel-und Kondensationsmöglichkeit.

Gekoppelte Prozesse

Abb. 10: Funktionsweise des Gas- und Dampfprozesses

Pe elektrischeLeistungQH WärmeverbraucherG GeneratorV Verdichter

Speisewasser Dampf/Heißwasser Welle Brennstoff Rauchgase Luft

Speise-wasser-pumpe

G

Pel

QH

G

Brenn-kammer

Gas-turbineV

Dampf-turbine

Dampf-erzeuger

Pel

G

QH

Speise-wasser-pumpe

Pel

Dampf-erzeuger

Dampf-turbine

QZU

Pel elektrischeLeistungQH WärmeverbraucherQZU ZugeführteWärmeG Generator

Speisewasser Dampf Welle

12w

EineeffizienteNutzungderBrennstoffenergielässtsichvorallemdurch die Kombination von Gas- und Dampfturbinenprozess(GuD-Prozess)realisieren.BeidiesenKombiprozessenwirdmitderWärmeenergie des heißen Abgases der Gasturbinenanlage Hoch-druckdampferzeugt,derineinerDampfturbineentspanntwird.Typische GuD-Anlagen kombinieren Gasturbinenanlagen mitAbhitzekesseln und Gegendruck- oder Entnahmekondensa-tions-Dampfturbinen.DerGuD-Prozessistsehrvariabelundkannauf vielfältige Art und Weise an den Bedarf angepasst werden.Dies kann beispielsweise durch Variation des Verhältnisses von

GasturbinenleistungzuDampfturbinenleistungerfolgen.SollderDampfzustandvorderDampfturbineverbessertwerden,bestehtaußerdemdieMöglichkeitdesEinsatzeseinerZusatzfeuerung.Insgesamt erlauben die GuD-Prozesse eine erheblich bessereEnergieausnutzung,dadasTemperaturgefällezwischenderhohenEintrittstemperatur der Gasturbine und der niedrigen Abwärme-temperaturderDampfturbinegenutztwerdenkann.DadurchisteinelektrischerGesamtwirkungsgradvonüber60Prozenterreichbar.In der Praxis kommen GuD-Anlagen mit Leistungen zwischen 80und830MWelproEinheit(Gas-undDampfturbine)zumEinsatz[2,6].

Abb. 11: Dampfturbine im GuD-Kraftwerk

12w

13 w

Neben den konventionellen Technologien der Kraft-Wärme-Kopp-lung,dievorallemingrößerenLeistungsbereicheneingesetztwer-den,sind inden letztenJahren innovativeAnlagenentwickeltundteilweiseschonindenMarkteingeführtworden.Hierbeihandeltessichum:

>Stirlingmotoren >Dampfexpansionsmaschinen >Brennstoffzellen

Diese Anlagen arbeiten vorwiegend in den kleinsten Leistungsbe-reichen der KWK und sind für den häuslichen und gewerblichenEinsatz konzipiert. Da keine allgemein akzeptierte Definition derLeistungsbereiche existiert, werden hier folgende Bezeichnungenverwendet: >Mikro-KWK(<15kWel); >Mini-KWK(15–50kWel)

Stirlingmotoren

Stirlingmotoren sind Wärmekraftmaschinen, die Wärme hoherTemperaturinmechanischeEnergieundinWärmeniedererTem-peraturumwandeln.DerStirlingmotornutzt,wiealleanderenWärmekraftmaschinen,denEffektderDruck-bzw.VolumenvergrößerungvonGasenbeiTempe-raturerhöhung.DieBesonderheitbestehtdarin,dassdieWärmevonaußen,z.B.durcheineexterneVerbrennung,aufeinimMotoreinge-schlossenesArbeitsgas(z.B.Helium)übertragenwird.Dasermög-lichtdenEinsatznahezubeliebigerEnergieträger.ZumAntriebsinddaherallegasförmigen,flüssigenundfestenBrennstoffegeeignet,solangederenVerbrennungstemperaturausreichendhochist.DieWärmeübertragungerfolgtdurchmeistmetallischeWände,wobeiamErhitzerWärmehoherTemperaturindenMotorgebrachtwirdund am Kühler Abwärme bei niedrigerer Temperatur abgegebenwird. Die Volumenvergrößerung wirkt als Kraft auf einen Kolben,

derübereinenPleueldieKurbelwelleantreibt.DasArbeitsgaswirdbei jeder Umdrehung der Maschine erwärmt und abgekühlt, d.h.eswirdzwischenzweiZylindernhin-undhergeschoben.Esdurch-strömtdabeizweiWärmeübertrager,dieeserhitzenoderabkühlen.FolglichströmtesindeneinenZylindererwärmteinunddrücktdenKolbennachunten.IndenanderenZylinderströmtesabgekühltundsaugtdessenKolbenan.

Abb. 12: Funktionsweise des Stirlingmotors

Pel elektrischeLeistungQH WärmeverbraucherG Generator

Speisewasser Dampf Welle Brennstoff Rauchgase Luft

G Pel

QH

Speise-wasser-pumpe

Wärme-tauscher

Feuer-raum

Erhitzer-Wärme-tauscher

Regene-rator

Kühler-Wärme-tauscher

Stirlingmotor

13 wDIE MINI- UND MIKRO-KWK-ANLAGEN

14w

Da bei Stirlingmotoren keine Fremdstoffe in den Motor gelangenkönnenundeinnahezuverschleißfreierBetriebmöglichist,besitzendieselängereWartungsintervalleundeinehöhereLebensdaueralsüblicheVerbrennungsmotoren.AußerdemzeichnensichdieseMo-torendurcheinegeräusch-undemissionsarmeBetriebsweiseaus.StirlingmotorenkönnenelektrischeWirkungsgradevon10–15%er-reichen.AufgrunddergeringeninternenEnergieverlustesindhohethermische Wirkungsgrade und damit Gesamtwirkungsgrade vonüber95%möglich.DieMehrzahlderderzeiteingesetztenMotorenbesitzenelektrischeLeistungenvonmax.1kW.Aufgrunddesnied-rigenelektrischenWirkungsgradesbzw.ungünstigenStrom-/Wär-meverhältnissesunddergeringenModulierbarkeiteignensichStir-lingmotoreninsbesonderefürdenEinsatzinObjektenmithöherenWärmebedarf,wiebeispielsweiseälterenBestandsgebäuden(s.Ab-bildung13).DabeidenmeistenGeräteneinzusätzlicherSpitzenlast-kesselbzw.Zusatzbrennerintegriertist,könnensieauchalsallei-nigerWärmeerzeugereingesetztwerden.DieAbbildung14zeigteinbeispeilhaftesGeräteinesHerstellers,dasähnlicheAbmessungenwieeinherkömmlicherBrennwertkesselbesitzt[4,6,7,9].

Abb. 13: Wärmebedarf im Haushalt in Abhängigkeit von der Gebäudealtersklasse

Abb. 14: Wandhängender Stirlingmotor mit Zusatzkessel Vitotwin 300-W

Dampfexpansionsmaschinen

Dampfexpansionsmaschinen können prinzipiell in Dampfkolben-undinDampfschraubenmotorenunterteiltwerden.ImMikro-KWK-BereichwerdenseiteinigenJahrenAnlagenentwi-ckeltundvertrieben,dienachdemDampfkolbenprinziparbeiten(s.Abbildung15).BeidiesenGerätenhandeltessichumeineFreikol-bendampfmaschine mit integriertem Lineargenerator (LINATOR).Das Funktionsprinzip dieser Dampfexpansionsmaschinen bestehtdarin, dass Wasser zunächst in einem geschlossenen Kreislaufdurch Zufuhr von Wärmeenergie verdampft wird. Das erfolgt mitHilfeeinesErdgas-,Heizöl-oderHolzpelletbrenners.Dererzeugte

14w

GebäudeAltbestand

WSchV1982

WSchV1995

EnEV2009

300

250

200

150

100

50

0

Wär

meb

edar

f in

kWh/

m2 a

WSchV:Gebäude,diederWärmeschutzverordnung(1982,1995)entsprechen

HeizwärmebedarfTrinkwasserwärmebedarf(AnnahmederEnEV:12,5kWh/m2a)

15 w

WasserdampfwirdwechselweisedemlinkenunddemrechtenAr-beitszylinder (Abbildung 16) zugeführt und lässt einen Doppelfrei-kolbenimLineargeneratordurchgesteuerteDampfzugabehin-undherschwingen. Die am Kolben befindliche Spule erzeugt in einemstarken Magnetfeld elektrische Energie, die über einen Wechsel-richterinsStromnetzeingespeistwird.DerentspannteDampfkon-densiertundüberträgtseineRestwärmemitHilfeeinesWärmeüber-tragersaneinenangeschlossenenHeizkreis.DerProzesskreislaufwirdgeschlossen,indemdasabgekühlteProzesswasserwiederderDampferzeugungzugeführtwird.

Abb. 15: lion Powerblock

Vorteile der Freikolbendampfmaschine bestehen darin, dass sieüberdengesamtenLeistungsbereich(0,3–2kWel)modulierendar-beitenundsichdadurchdemStrom-undWärmebedarf imObjektselbsttätig anpassen können. Sie zeichnen sich außerdem durcheineemissionsarmeBetriebsweiseaus.AuchbeidieserTechnolo-gie stehen dem vergleichsweise geringen elektrischen Wirkungs-grad (10–15%)hoheGesamtwirkungsgradevonüber90%gegen-über.AufgrunddesthermischenLeistungsbereichesvon4–18kWsinddieseGerätefürdenEinsatzinEin-undZweifamilienhäuserngeeignet[9].

Abb. 16: Funktionsweise einer KWK-Anlage mit Dampfkolbenmotor

G

QH

Speisewasser-pumpe

Pel

Dampf-erzeuger Dampfkolben-

motor

QZU

Pel elektrischeLeistungQH WärmeverbraucherQZU ZugeführteWärmeG Generator

Speisewasser Dampf Welle

16w

DiemaximaleelektrischeSpannung(Leerlaufspannung)einerein-zelnen Zelle beträgt in Abhängigkeit von GaszusammensetzungundZelltemperaturca.0,9bis1,1Volt.WirdelektrischeArbeitver-richtet,sinktdieserWertaufca.0,6bis0,8V imNennleistungs-punktab.UmtechnischnutzbareSpannungenzuerhalten,müssendaher mehrere solcher Einzelzellen zu sogenannten Zellstapeln(engl. „Stacks“) inReihegeschaltetwerden.Diebeiderelektro-chemischenReaktionanfallendeWärmemussdurchKühlungab-geführtwerden.

DaBrennstoffzellen-AnlageninderLageseinmüssen,inderPraxisüblicheBrennstoffe,wiez.B.Erdgas, verwendenzukönnen,sindnebendemZellstapeldiverseperiphereKomponentennotwendig.BesondereBedeutunghatdieGasaufbereitung,dieausderBrenn-stoffreformierungundGasreinigungbesteht.

In Abbildung 18 ist der allgemeine Aufbau einer Brennstoffzellen-AnlagemitdenwichtigstenStoff-undEnergieströmendargestellt.

EineKlassifizierungvonBrennstoffzellen-AnlagenistaufzweiArtenmöglich.EinerseitskönnendieseAnlagennachderHöhederPro-zesstemperatur inNieder-undHochtemperatur-Brennstoffzellen,andererseitsnachderArtdesElektrolytenunterteiltwerden.

ImBereichderMikro-KWKwirddieEntwicklung imWesentlichenvon2BrennstoffzellentypendurcheineVielzahlvonHerstellernver-folgt.DabeihandeltessicheinerseitsumdiePEM (Protonenaus-tauschmembran)-Brennstoffzelle. Dieser Brennstoffzellentyp wirdauchalsNiedertemperatur-BrennstoffzellebezeichnetundarbeitetmitZellstapeltemperaturenvon50–180°C.EinweitererBrennstoff-zellentyp ist die SOFC (Feststoffoxid)-Brennstoffzelle. Diese wirdaufgrund ihrer Arbeitstemperatur (650–1.000°C) auch als Hoch-temperatur-Brennstoffzellebezeichnet.

Brennstoffzellen

Brennstoffzellen können die im Brennstoff enthaltene Energiedurch ihr elektrochemisches Prinzip direkt und ohne Umweg inelektrische und thermische Energie wandeln und stellen damiteineäußersteffektiveundumweltfreundlicheVariantederEnergie-erzeugungdar.DieArbeitsweisebestehtprinzipielldarin,dass inderBrennstoffzelleWasserstoffundSauerstoffunterAbgabevonelektrischerundthermischerEnergiezuWasserreagieren(Abbil-dung17).PrinzipiellsindalleBrennstoffzellenähnlichaufgebaut.SiebesitzenzweiElektroden(AnodeundKathode),zwischendenensicheinElektrolytbefindet,derdenAustauschvon Ionenermög-licht,aberfürGaseundurchlässigist.BeideElektrodensindübereinenäußerenStromkreismiteinanderverbunden,sodassineinemangeschlossenenVerbrauchereinelektrischerStromfließenkann.

Abb. 17: Funktionsprinzip der Brennstoffzelle

Anode Elektrolytmembran Kathode

GleichstromW

asser

16w

17 w

Heiznetz

Wasser

Erdgas Ents

chw

efel

ung

Brennwert-nutzung

Verdampfer

Reformer

Mehrstoff-Brenner

Shift

SelO

x

Befeuchter

Bre

nnst

offz

elle

nsta

ck

Restgas-Rückfühung

Reformermodul Brennstoffzellenmodul

ElektronetzW

echs

elri

chte

r

Luft

Abgas

DieZukunftderBrennstoffzellentechnikwirdbestimmtseinvondertechnischenWeiterentwicklungundvonwirtschaftlichenRahmen-bedingungen.InderPhasederMarkteinführungmusseineKosten-reduktioneintreten,sodassdieseTechnikihrenPlatzaufdemMarkterobern kann. Aufgrund des hohen elektrischen Wirkungsgradessind Brennstoffzellen für die Grundlastversorgung von Ein- undMehrfamilienhäusernmitgeringemWärmebedarfgeeignet.DurchdenEinsatzeinesBrennwertkessels,der teilweise indenGerätenintegriert ist, können Spitzenwärmebedarfe gedeckt werden [2, 4,6,7,8,9].

Charakteristisch für Brennstoffzellen-Anlagen sind ihre hoheStromkennzahl (Verhältnis von Strom zu Wärme), die hohen Wir-kungsgradeauchimTeillastbereichunddieäußerstgeringenEmis-sionenimVergleichzuherkömmlichenBHKW.DesWeiterenzeich-nensichBrennstoffzellendurcheinengeringenLärmpegelaus,dereineverbrauchernaheInstallationdieserAnlagenerlaubt.

Abb. 18: Prinzipieller Aufbau einer Brennstoffzellen-Anlage

18w

KWK-Anlagen weisen einen höheren spezifischen Investitions-aufwandalsKraftwerkebzw.Heizungsanlagenauf.Durchdenge-ringeren Bedarf an Primärenergie für Strom und Wärme wird dieWirtschaftlichkeitderKWKdannerreicht,wenndieEnergiekosten-einsparungdenMehraufwandanKostenineinemmöglichstkurzenZeitraumausgleicht.DieEnergiekosteneinsparungwirdinentschei-denderWeise vondenBrennstoff-undElektroenergiepreisenundvonderzuerwartendenEnergiepreisentwicklungbestimmt.Fürdenwirtschaftlichen Betrieb von KWK-Anlagen sind auch die Konditi-onenfürdieEinspeisungvonElektroenergieunddieCharakteristikdesWärme-undElektroenergiebedarfsentscheidend.

FürdieBerechnungderWirtschaftlichkeitvonAnlagengibtesver-schiedeneVerfahren.DazumüssendieunterschiedlichenRandbe-dingungenbeachtetwerden.Sokommenz.B.auchsteuerlicheAs-pektezumTragen.FürdieBerechnungderWirtschaftlichkeitgibtesRichtlinien,dieangewandtwerdenkönnen.DieVDI-Richtlinie2067gibt z.B. ein Berechnungsverfahren (Annuitätenmethode) für dieWirtschaftlichkeitvor.AuchwerdenVorgabenfürdieanzusetzendenWartungskostenoderdieBerechnungdesWärmebedarfsunddesEnergieaufwandsfürverschiedeneEinsatzfälleangegeben.Zuemp-fehlensindjedochnurBerechnungsverfahren,diealleKosten,ins-besondere die Kapitalkosten, einbeziehen. Die Erlöse und KosteneinerKWK-Anlagesetzensichwiefolgtzusammen:

Kosten>KapitalgebundeneKosten(KostenfürAbschreibungder InvestitionskostenmitentsprechenderDauerundZinssatz)>VerbrauchsgebundeneKosten (KostenfürBrennstoffeundHilfsenergie)>BetriebsgebundeneKosten(Instandhaltungs-,Wartungs- undPersonalkosten)>AnteiligeEEG-UmlagefürselbstgenutzeElektroenergie

Erlöse>StromtarifundLeistungspreis (KostenderLeistungsbereitstellung)>VergütungfürdieindasöffentlicheNetzeingespeiste Elektroenergie>ErlöseausderWärmeversorgungüberdasFernwärmenetz>Steuererstattungen (Mineralölsteuer,Ökosteuer,WegfallStromsteuer)>VermiedeneStromausfallkostendurchNotstrombetrieb>VermiedenerStrombezugdurchEigenverbrauch

Investition und Betriebskosten während der Anlagennutzungszeitsind die entscheidenden Faktoren bei einer vergleichenden Wirt-schaftlichkeitsbetrachtung von Heizungsanlagen. Im Kapitel „bestpractice“kannamBeispieleinesMehrfamilienhausesgezeigtwer-den,dassderwirtschaftlicheBetriebmöglichist.In jedemFallmussmitderPlanungeinerKWK-AnlageeineWirt-schaftlichkeitsberechnung anhand der tatsächlichen Rahmenbe-dingungenundmöglichenAnlagenkonfigurationerfolgen.DieEner-giepreiseunterliegenjenachEnergieträgerinletzterZeitstärkerenSchwankungen,sodassessinnvoll istmitmehrerenSzenarienzurechnen.

BeiderPlanungeinerKWK-Anlageistauchzubeachten,dassdasSystem so ausgelegt und konfiguriert werden sollte, damit einemaximale Eigenstromnutzung möglich ist. Die Abbildung 19 zeigteinen Kostenvergleich zwischen Netzbezug und Nutzung der vomKWK-GeräterzeugtenElektroenergie.DemnachbeträgtdieKosten-einsparungca.20ct/kWh.Der Einsatz der KWK-Anlagen stellt im Sinne des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) eine Ersatzmaßnahme zumanteiligenEinsatzvonerneuerbarenEnergien(Biomasse,Geother-mie, solarer Strahlungsenergie oder Umweltwärme) in Gebäudendar, die nach dem 31.12.2008 errichtet wurden. Auch dieser Ge-sichtspunktkannbeiderBetrachtungderWirtschaftlichkeitberück-sichtigtwerden.

18w WIRTSCHAFTLICHKEIT

19 w

Abb. 19: Kostenvergleich Netzbezug – BHKW-Versorgung

Elektroenergieca.1kWh

Wärmeca.2kWh

Wärmeca.7,78Ct/kWh

Elektroenergieca.25Ct/kWh

Gasca.7Ct/kWh

Gas

klassische Versorgung BHKW-Versorgung

Heizkessel

η ca.90%

BHKW

η ges.ca.85%

33%Pel

66%Pth

Versorger

ca.3,53kWh7Ct/kWh

∑ ca.24,7Ct

Kosten Energieträger (1 kWhel , 2 kWhth )

Netzbezug BHKW100%Elektroeinspeisung

BHKW100%Elektroeigennutzung

40,56Ct 27,56Ct/24,7Ct 46,52Ct/24,7Ct

% 11 % Erlös 88 % Erlös

20w

KWK-Anlagen können in mehrfacher Hinsicht zum Klimaschutzbeitragen. Einerseits wird mit der gekoppelten Erzeugung vonElektroenergie und Wärme weniger Primärenergie benötigt. DasführtzueinerVerminderungderSchadstoffemissionengegenüberdergetrenntenErzeugunginKraftwerkenundKesselanlagen.An-dererseits werden in KWK-Anlagen überwiegend emissionsarmeBrennstoffe,wiez.B.Erdgas,verwendet.SotrittzusätzlicheineRe-duzierungderUmweltbelastungein.WeitereVorteiledesEinsatzesvonErdgassinddiegutenverbrennungstechnischenEigenschaften(sehrhoheWirkungsgrade)unddieMöglichkeitderdirektenNut-zungalsPrimärenergieträger.

ImVergleichzuanderenfossilenEnergieträgernbietetErdgasdiegünstigstenVoraussetzungenfüreineemissionsarmeVerbrennung.InsbesonderedergeringereKohlenstoffgehaltverursachtwenigerCO2-Emissionen.DieeinzigennennenswertenSchadstoffe,diebeiderVerbrennungvonErdgasauftretenkönnen,sindStickstoffoxide(NOX).Dieschäd-lichen Stickstoffoxide werden bei höheren Verbrennungstempera-turengebildet.BeiKWK-AnlagenkönnendieNOX-EmissionendurchmotorischeMaßnahmenundnachgeschalteteKatalysatorenerheb-lichvermindertwerden.DamitwerdendiegesetzlichenEmissions-grenzwerteeingehalten[2,11].

72%Heizwärme

28%Strom

73%Erdgas

Abb. 20: Primärenergieeinsatz zur Erzeugung von Heiz- und Elektroenergie mit verschiedenen Heizsystemen

Elektroheizung 278%

Primärenergie

72%StromElektroheizung

η=1 72%Heizwärme

Heiz- und Elektroenergie

100%28%Strom

Stromwärmepumpe

Erdgas-Brennwert-Heizung

Mikro-KWK-Anlage

156%

136%

118%

Kraftwerkη=0,36

78%

78%

72%Heizwärme100%

28%Strom

Erdgaskesselη=0,98

21%Strom100%

Stromwärmepumpeε = 3,5 72%Heizwärme

100%

28%Strom

Kraftwerkη=0,36

Gasver-sorgungη=0,94

111%Erdgas Mikro-KWK-Anlageη=0,9

Kraftwerkη=0,36

Gasversorgungη=0,94

20w KLIMASCHUTZ

21 w

StrombedarfkanneinezumindestanteiligeDeckungdesWärmebe-darfsausdemWärmespeichererfolgen.

Abb. 21: Einsatzfelder von KWK-Anlagen

Wohnungs-wirtschaft

öffentliche Einrichtungen

Industrie und Gewerbe

•NahwärmenetzeinWohnsiedlungen•Mehrfamilien-häuser•größereEin-undZweifamilien-häuser

•Schwimmbäder,Sportstätten•Krankenhäuser,Altenheime•Bildungs-einrichtungen•Verwaltungs-gebäude

•Supermärkte,Bäckereien,Metzgereien•Kaufhäuser•HotelsundGaststätten•Brauereien,Molkereien

Bei größeren Einrichtungen sind oftmals Kombinationen derKWK-Anlagen mit Wärmerückgewinnungsanlagen, Wärmepumpenund Kälteanlagen sinnvoll, um den Primärenergieeinsatz zu ver-ringern.NebendenbereitsaufdemMarktverfügbarenMikro-undMini-KWK-AnlagenmitelektrischenLeistungenvon>5kWelwerdenseiteinigenJahrenverstärktGeräte imLeistungsbereichvon1bis4kWelentwickelt.SiesindfürEin-bisDreifamilienhäuserkonzipiert.

Abb. 22: Beispiele marktreifer Mikro-KWK-Anlagenv.l.lion-Powerblock–lionenergyGmbH&Co.KG(Freikolben-Dampf-maschine),DachsG5.5-SenerTecKraft-Wärme-EnergiesystemeGmbH(Magermotor mir Asynchrongenerator), ecoPOWER 1.0 – VaillantDeutschlandGmbH&Co.KG(Otto-Motor)

Für KWK-Anlagen sind Einsatzfelder prädestiniert, in denen einmöglichstganzjähriger,gleichzeitigerBedarfvonElektroenergieundWärmebesteht.ImVergleichzureinenHeizungsanlagen(1.800hproJahr)solltediejährlicheBetriebsdauervonKWK-AnlagendasDrei-bis Vierfache betragen, damit ein effizienter und wirtschaftlicherBetriebgewährleistetwerdenkann.DaKWK-Anlagenüberwiegendwärmegeführt (nach dem Wärmebedarf geregelt) betrieben wer-den,isteinesorgfältigePlanungundAuslegungderAnlagentechnikzwingend notwendig. Einflussfaktoren wie tages- und jahreszeit-licheLastgängesinddabeizuberücksichtigen.MöglicheEinsatzgebietevonKWK-AnlagensindinAbbildung21dar-gestellt.DiesekonzentrierensichauffolgendedreiBereiche:

>Wohnungswirtschaft >öffentlicheEinrichtungen >IndustrieundGewerbe

DieseMikro-KWK-AnlagenwerdenauchalsStromerzeugendeHei-zungen(SeH)bezeichnetundstelleneinneueszukunftsträchtigesEinsatzfeldvonKWK-Anlagendar(Beispieles.Abbildung22).Ne-benherkömmlichenAntriebstechnologien(z.B.Gasmotoren)wer-denauchindieserGeräteklasseverstärktinnovativeTechnologien(z.B.Brennstoffzellen,StirlingmotorenoderDampfexpansionsma-schinen)eingesetzt.

DerEinsatzdieserGeräteverfolgtdabeidasZiel,denGrundbedarfanelektrischerEnergieimObjektzudeckenundnurdenSpitzen-bedarfausdemöffentlichenEnergieversorgungsnetzzubeziehen.ÜberschüssigerzeugteElektroenergieausderKWKkannebenfallsandasöffentlicheEnergieversorgungsnetzabgegebenwerden.DurcheinewärmegeführteundstromorientierteBetriebsweisevonKWK-Anlagen ist eine maximale Kosteneinsparung durch die Ei-gennutzung der erzeugten Elektroenergie, gegenüber dem BezugausdemöffentlichenNetz,möglich.DieseBetriebsweiseerfordertallerdingsdieMöglichkeitderZwischenspeicherungdererzeugtenWärme,sodasseinBetriebderKWK-AnlagezuZeitenmithohemElektroenergiebedarf möglich ist. Zu Tageszeiten mit geringem

BETRIEBSWEISE HEUTE UND IN ZUKUNFT

22w

KWK-AnlagenkönneneinenhohenBeitragzurEnergieeinsparungundCO2-Minderungleisten.IndieserHinsichthatsichDeutschlanddieErhöhungdesAnteilsvonelektrischerEnergieausKWK-AnlagenmitdemIntegriertenEnergie-undKlimaprogrammderBundesre-gierung vom 5. Dezember 2007 als politisches Ziel gesetzt. Dem-nachsollderAnteilvonElektroenergieausKWKanderjährlichenGesamtstromerzeugunginDeutschlandbiszumJahr2020aufetwa25Prozenterhöhtwerden.AuchinderEuropäischenGemeinschaftwirddiestetigeSteigerungdesAnteilseffizienterKWK-AnlagenalsAufgabehoherPrioritätgesehen.StaatlicheFördermaßnahmenbe-inhaltenbeispielsweiseSteuererleichterungen,Investitionszulagenund garantierte Abnahmepreise für besonders wirtschaftlich er-zeugtenStrom.UmdieWirtschaftlichkeitderKWKzuverbessern,wurdebereitsimApril2002dasKWK-Gesetzverabschiedet.

EsfördertdenKWK-Strom,derindasallgemeineVersorgungsnetzeingespeistwird.ZieldesGesetzessindderSchutzunddieModer-nisierungbestehenderKWK-Anlagen,derAusbauderElektroener-gieerzeugunginkleinenKWK-Anlagen,sowiedieUnterstützungderMarkteinführungvonBrennstoffzellen-Anlagen.

DasimJanuar2017inKraftgetreteneneueKWK-GesetzbringtfürdieBetreibervonKWK-AnlageneinigeVeränderungen.Dieauswirt-schaftlicher Sicht wichtigste Änderung besteht darin, dass die Zu-schlägefüreingespeistenStromerhöhtwerdenunddieZuschlägefürselbstgenutztenStromverringertbzw.abgeschafftwerden,daseineDirektvermarktungundfürAnlagen>1MWeinAusschreibungsver-fahreneingeführtwird.EineÜbersichtüberdieHöhedesKWK-Zu-schlags,inAbhängigkeitvonderAnlagengröße,zeigtdieAbbildung23.

Abb. 23: Zuschlag für KWK-Strom in ct/kWh

22w STAATLICHE FÖRDERMASSNAHMEN

eigengenutzter KWK-Strom in das öffentliche Netz eingespeister Strom

Förderfähige Anlage kWel

Objekt-versorgung

EinspeisunginKundenanlagen

stromkosten-intensiveIndustrie

BranchenachEEG2014Anlage4(wirddurchVerordnungfestgelegt)

(Aufschlagvon0,6beiAn-lagendieKohle-KWK-Anlagenersetzenbzw.0,3beiAnlagendiedemTEHGunterliegen)

≤ 50 4,00 4,00 5,41 8,00

>50bis≤100 3,00 3,00 4,00 6,00

>100bis≤250 0,00 2,00 4,00 5,00

≤2000 0,00 1,50 2,40 4,40

>2000 0,00 1,00 1,80 3,10

23 w

NebendemKWK-Gesetzgibtesals zusätzlichesFörderinstrumentderKWKseit1999die„ÖkologischeSteuerreform“(aktualisiert2003).SiesollinmehrerenStufenübereineStromsteuerundeineerhöhteMineralölsteuerAnreizezurVerbreitungdezentralerEnergieversor-gungsstrukturen und sparsamer Technologien liefern. Das GesetzverteuertdabeieinerseitsdieVerwendungvonEnergie,bietetande-rerseitsabersteuerlicheVorteilefürKWK-Anlagen(Abbildung24).

EinweiteresFörderinstrumentwurdemitdemInkrafttretendesGe-setzesfürdenVorrangErneuerbarerEnergien(Erneuerbare-Ener-gien-Gesetz–EEG)imJahr2000geschaffen.EssolldenAusbauvonEnergieversorgungsanlagen,diemiterneuerbarenEnergieträgernbetriebenwerden,beschleunigen.MitdiesemGesetzwirddenBe-treibernderzuförderndenAnlagenübereinenbestimmtenZeitraumeinfesterVergütungssatzfürdenerzeugtenStromgewährt.DieserorientiertsichandenKostenderjeweiligenErzeugungsart,umsoeinenwirtschaftlichenBetriebderAnlagenzuermöglichen.MitdemneuenEEG2014wirdselbstverbrauchterStromausKWK-AnlagenjenseitseinerBagatellgrenzenichtmehrvonderEEG-Umlagebe-freit,sondernmiteineranteiligenEEG-Umlagebelegt.

DarüberhinausgibtesweitereRichtlinienundProgramme,dieIn-vestitionen in KWK-Anlagen unterstützen sollen. Beispielsweisefördert die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) Investitionen inAnlagen und Maßnahmen, die Energie sparen und den Kohlen-dioxidausstoßreduzieren.AuchdasBundesamtfürWirtschaftundAusfuhrkontrolleistindieFörderungvonKWKAnlageneinbezogenundstelltZuschüssefürMini-undMikro-KWK-Anlagenbereit.AuchderFreisstaatSachsenistanderVerbreitungdereffizientenTech-nologie interessiert und stellt über die Sächsische Aufbaubank-Förderbank-FördermöglichkeitenzurVerfügung.

DieFinanzierungvonKWK-NeuanlagenübersogenannteContrac-ting-ModelleisteineweitereMöglichkeit.DabeibietetsichdieZu-sammenarbeit mit Netzbetreiber- bzw. Energieversorgungsunter-nehmen als Contracting-Partner an. Sie übernehmen sowohl diekomplette Finanzierung als auch den Anlagenbetrieb. Durch die

Nutzung von Synergieeffekten aus Planung, Bau und Betrieb derAnlagen inVerbindungmitentsprechendenEnergiebezugspreisenkönnenContractoreninderRegelgünstigeKonditionenanbieten.VorteilhaftfürUnternehmenist:

>durchmoderneundeffizienteAnlageneine hoheVersorgungssicherheitzuerlangen,ohne hoheInvestitionskostentragenzumüssen,>ökologischwertvolle,durchKraft-Wärme-Kopplung erzeugteEnergiezuMarktpreisenzubeziehen,>KostenfürnotwendigeErsatz-oderNeuinvestitionen zuvermeiden,>FixkostendurchÜbernahmevonPersonaleinzusparen, umsichhierdurchausschließlichaufihrHauptgeschäft konzentrierenzukönnen.

Abb. 24: Steuerersparnis durch Kraft-Wärme-Kopplung

Erdgas/Heizöl

Wärme

Strom

BHKW

Energienutzer

Ökosteuerentfällt

Bei KWK ≤ 2.000 kWel

Jahres- bzw. Monatsnutzungsgrad ≥ 70 %

23 w

24w

Die hydraulische Einbindung von Nano- und Mikro-KWK-AnlageninNeubautenundBestandsgebäuden istüberwiegendproblemlosmöglich.UmdieerzeugteWärmeenergieoptimalnutzenzukönnen,müssendieAnlagenso indasHeizsystemintegriertwerden,dasseineVersorgungdesObjektesmitHeizwärmeundWarmwasserer-folgenkann.BereitsbeiderPlanungundAuslegungistzubeachten,dasseinBetriebderKWK-AnlagemitandereninstalliertenKompo-nentenderHeizungsanlage(weitereWärmeerzeuger,Verteilungs-,Regelungs-undWärmeübertragungssysteme)problemlosmöglichseinmuss.UmProblemezuvermeiden,solltenEinbindungsmög-lichkeiten, Installationsvorschriften und Datenblätter des Herstel-lersbeachtetwerden.

Um eine optimale Betriebsweise der KWK-Anlage ermöglichenzukönnen,istderEinsatzeinesWärmespeichersalsKombi-oderPufferspeicherzuempfehlen.DamitkönnenhäufigeTaktvorgänge

verhindertundmöglichstlangeLaufzeitenderKWK-Anlageerreichtwerden.Es istaucheineAbstimmungderPumpenleistungenundStrömungsverhältnisseimHeizungssystem(hydraulischerAbgleich)vorzusehen.DieAbbildung25zeigteinBeispielfürdieEinbindungeinerKWK-Anlage,diefürdiemeistenAnwendungengeeignetist.

DieinderAbbildung26dargestellteKombinationderKWK-Anlagemit einem Spitzenlastkessel ist bei kleinen Versorgungssystemennicht zwingend erforderlich, da einige Anlagen bereits über einenintegriertenZusatzbrenneroder-kesselverfügen.Ebenfallsistesmöglich, bestehende Heizgeräte weiterhin als SpitzenlastkesseloderredundantesGerätzubetreiben.

DiehydraulischeEinbindungdesBHKWmussaufdenjeweilsvor-handenenSpitzenlasterzeugerunddasHeizungssystemangepasstwerden.DabeispielenverschiedeneÜberlegungeneineRolle.Dazugehörtz.B.dienotwendigeVorlauftemperaturderHeizung,dieggfs.übereinenMischereingestelltwerdenmuss,daBHKWihreWärmebeihohenTemperaturenerzeugen.AufgrundderhohenTempera-turenistesauchwichtigdieAbhängigkeitdesNutzungsgradesvonderRücklauftemperaturtemperatur imSpitzenlasterzeugerzube-rücksichtigen,umdenNutzungsgradnichtzumindern.SominderteineRücklaufanhebungmitdemBHKWbeiBrennwertgerätenoderWärmepumpendieEffizienz.Pufferspeicherhaben,wiejedesBau-teilinderHeizungsanlagetrotzguterWärmedämmungauchWär-meverluste.Wenndieseaußerhalbder thermischenHüllez.B. imKelleraufgestelltsind,minderndiesePufferspeicherdieEffizienzderHeizungsanlage.DennochwerdenSieimRegelfallbenötigt,umWärmezuspeichern.DieswirdindenFällennotwendig,woStrom-erzeugungerwünschtist,abereineWärmeabnahmenichtgesichertist.EsistbeimhydraulischenundreglungstechnischenKonzeptda-raufzuachten,dassheutigeWärmeerzeugerdieLeistungsehrgutmodulieren können und aus Effizienzgründen deren Wärme nichtimPufferspeicherzwischengespeichertwird.Gleichesgilt fürdenLastfallindemdasBHKWseineWärmekontinuierlichandasHei-zungssystemabgebenkann.

24w INSTALLATIONS- UND AUSLEGUNGSHINWEISE

WärmeverbraucherWärmeerzeuger

Brenn-wert-kessel

BHKW Puffer-speicher

Warm-wasser-Speicher

Wärme-verteilungRaumbe-heizung

Abb. 25: Paralleler Anschluss von Wärmeerzeugern und -verbrauchern

25 w

BeiAuslegungundBetriebistesnotwendiginAbhängikeitdesWär-me- und Elektroenergiebedarfs einen optimalen Kosten/Nutzen-abgleichzuerzielen.GrundlagesolltenmöglichstimmerrealeLast-verläufefürStromundWärmedesausgewähltenGebäudessein.Die sich ergebenden Laufzeiten und die durch das BHKW abge-deckten Wärme- und Stromverbräuche lassen sich in der geord-netenJahresdauerlinieabbilden(Abbildung26).

Esistaufeine,demNutzerverhaltenangepassteProgrammierungdesAnlagenbetriebszuachten,umeinemöglichstgroßeMengedererzeugtenElektroenergieimObjektnutzenzukönnen(stromorien-tierte Betriebsweise). Dadurch kann einerseits die häufig unwirt-schaftlichere Einspeisung von Elektroenergie verringert, anderer-seitsderkostenintensivereStrombezugausdemVersorgungsnetzminimiertwerden.

Abb. 26:geordnete Jahresdauerlinie

Wär

mel

eist

ung

(kW

)

Betriebsstunden pro Jahr

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 8.760

MODUL 2

MODUL 1

BeiderregelungstechnischenEinbindungvonKWK-AnlagenindasHeizungssystemsindaußerdemfolgendeGrundsätzezubeachten:

>KWK-GerätearbeitenzumeistinAbhängigkeitvomWärmebedarfalsGrundlastwärmeerzeuger(WärmegeführteBetriebsweise).

>BeibestehendemWärmebedarfmusszunächstdasKWK-Gerätangefordertwerden.

>BeimEinsatzvonWärmespeichernerfolgtdieRegelungin AbhängigkeitvomSpeicherladezustand,desWärme-und Strombedarfs.>Speichersindsoeinzubinden,dassWärmeverlustevermieden

werden(ladennurbeiBedarf,AufstellunginGebäudehülle)>DieHeizkreistemperaturregelungsolltewitterungsgeführt arbeiten(RegelungderVorlauftemperaturggf.durchBypass-

ventilbeimEinsatzvonKombispeichern).>BevorzugteVerwendungvonRegelungen,dievomGeräte-

herstellerangebotenwerdenoderEinbindunginübergeordneteRegelungssysteme[13].

durchSpitzenkesselabgedeckt

maximalerjährlicherWärmebedarf

Speicherentladen

Speicherladen

26w

ecoPOWER 4.7Leistungsdaten:

ElektrischeLeistung 1,3-4,7kW

ThermischeLeistung 4,0-12,5kW

Brennstoff Erdgas

Funktionsprinzip Otto-Motor

Einsatzbeispiel:Mehrfamilienhaus in Eilenburg mit 16 Wohneinheiten

Das Objekt besitzt eine beheizte Fläche von 1.100 m2. Neben derKWK-Anlage kommt ein Spitzenlastkessel mit einer thermischenLeistungvon47kWzumEinsatz.ImHeizungssystemsindaußerdemeinPufferspeicher(1.000Liter)undeinWarmwasserspeicher(600Liter)integriert.

Stromerzeugung(netto)imJahr2008 18MWh/a

WärmeerzeugungimJahr2008 61MWh/a

CO2-Einsparung gegenüber der getrenn-ten Strom- und Wärmeerzeugung (Kraft-werks-Mix/Brennwertkessel)

3,1t/a(14,2%)

Kosteneinsparung 620€/a

Abb. 27: Mikro-KWK-Anlage ecoPOWER 4.7 der Fa. Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG

26w BEST PRACTICE – BEISPIELE DER INNOVATIVEN SPITZENTECHNOLOGIE

27 w

Abb. 28: BHKW „SOKRATHERM GG 140“ der Fa. SOKRATHERM GmbH & Co. KG

Sokratherm GG140

Leistungsdaten:

ElektrischeLeistung 140kW

ThermischeLeistung 216kW

Brennstoff Erdgas

Funktionsprinzip Otto-Motor

Einsatzbeispiel: Kreiskrankenhaus Stollberg

NebendemBHKWwerdenzurBeheizungdesObjektes(15.000m2

beheizte Fläche) zwei Heizkessel mit einer Gesamtleistung von1.800kWgenutzt.AlsWärmespeicherkommenimHeizungssystemPufferspeicher mit einem Gesamtvolumen von 10.000 Litern undzurBrauchwasserversorgungWarmwasserspeichermit insgesamt8.000LiternVolumenzumEinsatz.

Stromerzeugung(netto) 870MWh/a

Wärmeerzeugung 1.600MWh/a

CO2-Einsparung gegenüber der getrenn-ten Strom- und Wärmeerzeugung (Kraft-werks-Mix/Brennwertkessel)

193t/a(25,1%)

Kosteneinsparung 49.000€/a

27 w

28w

PrimärenergieAlsPrimärenergiewirdEnergiebezeichnet,dieausnatürlichvor-kommenden Energieformen oder Energiequellen zur Verfügungsteht. Zu den Primärenergieträgern gehören die fossilen Brenn-stoffe wie Kohle, Erdöl, Erdgas und Uran sowie die erneuerbarenEnergiequellen wie Wasserkraft, Sonnenenergie, Windkraft, Geo-thermie,GezeitenenergieundBiomasse.

SekundärenergieSekundärenergiensindEnergiequellen,diebeiEnergiewandlungs-prozessen aus Primärenergiequellen auftreten und nicht der Pri-märenergiezugeordnetwerdenkönnen.UmeineVielzahlvonPri-märenergieträgernfürdenVerbrauchernutzbarmachenzukönnen,ist eine Umwandlung in Sekundärenergie notwendig. Sekundär-energie ist die nach der Umwandlung der Primärenergie verblei-bende Energie. Sie wurde in leichter speicherbare, nutzbare bzw.transportierbare Energieformen umgewandelt. Sekundärenergie-trägersindz.B.Elektroenergie,WarmwasserundFlüssiggas.

EndenergieAlsEndenergiewirddievomVerbrauchergenutzteEnergiebezeich-net.SiestelltdenTeilderPrimärenergiedar,dernachAbzugvonverlustbehaftetenTransport-undUmwandlungsprozessengenutztwerdenkann.EndenergieträgersindzumBeispielElektroenergie,Fernwärme,Gas,Heizöl,BenzinoderKerosin.

NutzenergieNutzenergieistdieEnergieform,diederVerbrauchertatsächlichzurBefriedigung seiner Bedürfnisse benötigt. Sie wird beim Verbrau-cherdurchdieUmwandlungausEndenergiegewonnen.FormenderNutzenergiesindbeispielsweiseWärme,Kälte,Licht,mechanischeArbeit,chemischgebundeneEnergieoderSchallwellen.

Verteilung und Verbrauch der EnergieträgerDieVerteilungdereinzelnenEnergieträgererfolgtaufunterschied-liche Art und Weise und ist vom Aggregatzustand der einzelnenEnergieträgerabhängig.

WährendgasförmigeundflüssigeEnergieträger(z.B.Erdgas,Erd-öl)inRohrleitungen(Pipelines)transportiertwerdenkönnen,erfolgtder Transport von Elektroenergie zum Verbraucher mit Hilfe vonDrähten (Leiterbahnen). Der vielseitigste Energieträger ist Elek-troenergie,diesichmitäußerstgeringenVerlusteninjedeandereNutzenergiedirektbeimVerbraucherumwandelnlässt.

WirkungsgradDerWirkungsgradbeschreibtdieEffizienzvonEnergiewandlungenund Energieübertragungen. Er ist durch das Verhältnis von abge-gebenerLeistung(Nutzen)zuzugeführterLeistung(Aufwand)defi-niert.DieDifferenzvonzugeführterundabgegebenerLeistungnenntman Verluste. Bei Wärmeerzeugern unterscheidet man Norm-nutzungsgradundJahresnutzungsgrad.

NormnutzungsgradDerNormnutzungsgradisteinnacheinheitlichenPrüfbedingungen(DIN4702)ermittelterWirkungsgradeinesHeizkessels,derdieun-terschiedlichen Nutzungsbedingungen innerhalb eines Jahres be-rücksichtigt (Winterbetrieb, sommerliche Warmwasserbereitung).DerNormnutzungsgradistbedeutsamfürdievergleichendeBewer-tungvonHeizkesselnbzw.Thermen.

JahresnutzungsgradDer Jahresnutzungsgrad eines Heizkessels bzw. einer HeizanlageberücksichtigtdiewährendeinesJahresauftretendenVerluste.Daskann z.B. der Abstrahlungsverlust, der Betriebsbereitschaftsver-lust,derVerteilungsverlustundderBereitschaftsverlustderWarm-wasserbereitungsein.

28w BEGRIFFSKLÄRUNGEN

29 w

DerEinsatzeinerKWK-AnlagezurVersorgungeinesObjektesmitElektroenergie und Wärme ist nur sinnvoll, wenn verschiedenetechnischeundwirtschaftlicheRahmenbedingungenerfülltwerden.DeshalbistbeiderPlanungundAuslegungeinerKWK-AnlageeinegenaueAufnahmederRahmendatenerforderlich.

DabeimüssenfolgendeKriterienvorrangigbeachtetwerden:

MmöglichstvollständigeNutzungderbeiBetriebderKWK-AnlageanfallendenWärme(wärmegeführterBetrieb),

MÜbereinstimmungbzw.AnpassungdesTemperaturniveausvonErzeuger(KWK-Anlage)undVerbraucher,

MMindestvoraussetzungen für Installation (Aufstellort, Brenn-stoffversorgung, Anbindung Heizungsnetz) und Betrieb desGerätes (Jahresenergiebedarf, typische Verläufe des Wärme-/StrombedarfsdesObjektes)müssenerfülltsein.

LiegenüberdieseKriterienkeineausreichendenAngabenvor,müs-sen entsprechende Messungen durchgeführt und die nötigen An-gabenermitteltwerden.

Eine Hilfestellung bei der Planung einer KWK-Anlage kann dieBHKW-ChecklistederASUEleisten.MitHilfedesBerechnungstoolsistesmöglich,aufBasisderwichtigstenDatendesObjektes,eineerstegrobeAbschätzungüberAuslegungundWirtschaftlichkeitzuerstellen[14].

BeiderAbarbeitungdieserBHKW-Checklistesind folgendeDatendesObjekteserforderlich:

MgegenwärtigerjährlicherBedarfanWärmeundStrom(Leistung,Menge),ggf.auchzurückliegendeJahre(JahresabrechnungenderEnergieversorger)oderWärmebedarfsberechnungfürdasObjekt

MderzeitigejährlicheEnergiekosten(Wärme,Strom)bzw.aktuelleEnergiebezugspreise

M ArtundParameterderbenötigtenWärmeträger(Vor-undRücklauftemperaturen,beiDampfauchDrücke)

MEnergiebedarfsstruktur(Heizung,Warmwasser,ggf.Prozess-wärme),Jahresganglinienbzw.Jahresdauerlinien

29 wCHECKLISTE KWK-INSTALLATION

30w

VorundnachderErrichtungvonKWK-AnlagensinddiverseAnmel-dungen,AnträgeundGenehmigungenerforderlich.VieleInstallati-onsunternehmen unterstützen die Bauherren beim Antragswesenoder übernehmen diese Leistung im Rahmen der Installation derKWK-Anlage.

Vor der Inbetriebnahme:>HilfenfürdieFinanzierungdesBHKW(KfW), ggf.BeantragungvonFördermitteln>AnmeldungbeimzuständigenNetzbetreiberundAbschluss einesNetzanschluss-undAnschlussnutzungsvertrags>EinbaueinesKWK-Stromzählers,inAbstimmungmit Netzbetreiber>AbschlusseinesBrennstoffliefervertrages(z.B.Gasversorger)>VertragüberdenerzeugtenKWK-StrommitdemörtlichenNetz-

betreiberabschließen(DerörtlicheNetzbetreiberzahltdem BetreiberdieKWK-VergütungfürdieerzeugteStrommenge.)

Nach der Inbetriebnahme:>AnmeldungbeimBAFAinFormeinerAllgemeinverfügung

beiserienmäßighergestelltenAnlagenmiteinerelektrischenLeistungvonkleiner50kW(Inbetriebnahmeprotokoll,

HerstellerunterlagenmittechnischenDaten)bzw.>AntragaufEinzelzulassungdesBHKWbeimBAFAfürAnlagen

miteinerelektrischenLeistungvonüber50kW>ZulassungsbescheiddesBAFAandenNetzbetreiberweiterleiten>MeldungandasBAFA(DerBetreibermeldetjährlichbiszum

31.03.desFolgejahresdieimabgelaufenenKalenderjahrvomBHKWerzeugteStrommengesowieBrennstoffartund-mengeandasBAFA.)

>AntragaufRückerstattungderEnergiesteuer(DieseAnträgemussderBetreiberfüreinKalenderjahrspätestensbiszum

31.MärzdesFolgejahresbeimHauptzollamtseinesWohn- bzw.Geschäftssitzesstellen.)

DienotwendigenvertraglichenBeziehungen fürdenBetriebeinerKWK-AnlagesindinderAbbildung29dargestellt.Bei Mikro-KWK-Anlagen sind keine Baugenehmigungen und Ge-nehmigungenimSinnedesImmissionsschutzrechtsnotwendig.DieinstalliertenKWK-AnlagenmüssenaberdieVorgabenderTA-Lufteinhalten[15,17].

Abb. 29: Übersicht über das Antragswesen

30w ANTRAGSWESEN

Schornsteinfeger

AntragaufGenehmigungderAbgasführung

Stromnetzbetreiber

Antragauf„AnschlusseinerEigenerzeugungsanlageimNetzparallelbetrieb“

Gasnetzbetreiber

AntragaufGasinstallation

Installateur

Stromhändler

KfW

Finanzamt

Gashändler

BAFA

AnzeigezurErteilungderZulassungeinerkleinenKWK-Anlage(bis10kWel)

Zollamt

AntragaufRückerstattungderEnergiesteuerfürBrennstoff

Messdienstleister

31 w

[1]MesebergerBeschlüssederBundesregierung,Umweltbundesamt,23.08.2007

[2]Wikipedia;www.wikipedia.de,September2008

[3]Attig,D.:ZukunftschancenderKraft-Wärme-KopplungineinemliberalisiertenEnergiemarkt.VortragDeutschePhysika-lischeGesellschaft–ArbeitskreisEnergie,Heidelberg,1999

[4]ASUE–Arbeitsgemeinschaftfürsparsamenundumwelt-freundlichenEnergieverbrauche.V.:Mikro-KWK.VerlagRationellerErdgaseinsatz,Hamburg,2000

[5]BHKW-Infozentrum:http://www.bhkw-infozentrum.de,September2008

[6]TechnologiePortraitKraft-Wärme-Kopplung(KWK).InstitutfürThermischeTurbomaschinenundMaschinendynamik,TechnischeUniversitätGraz,http://www.energytech.at,Wien,1999–2008

[7]BHKW-Info:www.bhkw-info.de,September2008

[8]Erler,F.;Kühne,W.;Krause,H.:„LeitlinienfürdenEinsatzvonBrennstoffzellen-BHKW“,GASWÄRMEInternational(54)Nr.1/2005

[9]ASUE–Arbeitsgemeinschaftfürsparsamenundumwelt-freundlichenEnergieverbrauche.V.:DieStromerzeugendeHeizung.VerlagRationellerErdgaseinsatz,Hamburg,2011

[10]StromundWärme:http://www.bhkw-infos.de,September2008

[11]ASUE–Arbeitsgemeinschaftfürsparsamenundumwelt-freundlichenEnergieverbrauche.V.:Die„ÖkologischeSteuerreform“.VerlagRationellerErdgaseinsatz,Hamburg,Stand01.01.2003

[12]BundesministeriumfürUmwelt,NaturschutzundReaktorsicherheit:RichtlinienzurFörderungvonMini-KWK-Anlagen.ElektronischerBundesanzeiger,17.01.2012

[13]ASUE–Arbeitsgemeinschaftfürsparsamenundumwelt-freundlichenEnergieverbrauche.V.:EinbindungvonkleinenundmittlerenBlockheizkraftwerken/KWK-Anlagen.VerlagRationellerErdgaseinsatz,Kaiserslautern,Stand2007

[14]ASUE–Arbeitsgemeinschaftfürsparsamenundumwelt-freundlichenEnergieverbrauche.V.:BHKW-Checkliste.VerlagRationellerErdgaseinsatz,Kaiserslautern,Stand30.06.2007

[15]Suttor,W.:Blockheizkraftwerke–EinLeitfadenfürAnwender.VerlagSolarpraxisAG,Berlin;FIZKarlsruhe;2009

[16]FördervereinHeiz-Kraft-WerkBeelitz-Heilstättene.V:http://www.heilstaetten.beelitz-online.de/HEIZKRAFTWERK/Forderverein/forderverein.html,Mai2009

[17]BundesministeriumfürUmwelt,NaturschutzundReaktorsicherheit(BMU):„Energiedreifachnutzen–Strom,WärmeundKlimaschutz:EinLeitfadenfürkleineKraft-Wärme-Kopplungsanlagen(Mini-KWK)“VerlagSilberDruck,Niestetal,Juli2009

31 wLITERATURVERZEICHNIS

32w

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HerausgeberSächsische Energieagentur – SAENA GmbHPirnaischeStraße9·01069DresdenTelefon:03514910-3179Email:info@saena.de·Internet:www.saena.de

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DruckLößnitz-Druck,Radebeul

3. Auflage 2017©SächsischeEnergieagentur–SAENAGmbHalleRechtevorbehalten.

IMPRESSUM

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BildnachweisTitelbild–BMU,ASUE,SenerTecKraft-Wärme-EnergiesystemeGmbHAbb.1–WikipediaAbb.2,5,7,9,10,13,14,16,17,20,24,25,28(VorlageASUE)Abb.3–EberhardLanz,BambergAbb.4,14,22–ViessmannWerkeGmbH&Co.KGAbb.6,8,11–SiemensPressebildAbb.12,17,21(VorlageWikipedia)Abb.15,22–lionenergyGmbH&Co.KGAbb.18–RiesaerBrennstoffzellentechnikGmbH,ASUEAbb.19,23,26–SächsischeEnergieagentur–SAENAGmbHAbb.22–SenerTecKraft-Wärme-EnergiesystemeGmbHAbb.27–VaillantDeutschlandGmbH&Co.KGAbb.29–VorlageA.Schob,VNGAG;fotolia.com©pking4th