Zum Bestand 2009: Heizöl BHKW 6,5Kw elek, 13Kw therm,
Abgaswärmetauscher kondensierend, Generator luftgekühlt, Mehrfamilienhaus 3
Wohnungen/11 Bewohner, Energie_elek pro Jahr 6500kw, Energie_therm pro Jahr ca.
21000Kw. Ölbrenner als Spitzenlastkessel. Das Haus mit 320m² Wohnfläche ist ein
Denkmal und nicht zusätzlich gedämmt. Warmwasser Pufferspeicher 750l. Energiezähler
elektrisch und thermisch an allen wichtigen Stellen.
Erweiterung 2010: Änderung der Steuerung auf Optimierung des
Eigenstromverbrauches. Linearantrieb zur Modulation des BHKWs installiert (die
dynamische Modulation benutze ich aber bisher nicht).
Erweiterung 2011: Luft-Wasser-Wärmepumpe (1000€),
1,7Kw_elek, ca. 6,3Kw_therm, COP 3,2. Abhängig von Kellertemperatur und
Puffertemperatur_unten. Kosten der WP ohne Installation 1000€.
Erweiterung 2012: Stromspeicher (muss ja eigentlich richtig
heißen: elektrischer Energiespeicher auf Akku-Basis). 6,5Kwh, 12 mal LiFe(Y)Po4
Batterien a 160Ah.
Geplante Erweiterung 2013: 3,5Kwpeak Photovoltaik, nur zur
Eigenversorgung, also keine Netzeinspeisung. Kosten für PV Module,
Flachdachaufständerung, Wechselrichter und Zusatzmaterial aber ohne
Installation ca. 3000€.
Die nachfolgenden Angaben werden sicher einige Leute erregen
(wahrscheinlich eher die Hersteller), es wird nur meine eigene Meinung
dargestellt, die aber durch ausreichend Messwerte abgesichert ist. Ich selbst
automatisiere seit 6 Jahren Biogasanlagen und habe daher mit BHKWs in den
Größenordnungen 75Kw bis 1400Kw einige Erfahrung.
Entgegen den Produktbroschüren der BHKW Hersteller wird ein
Mini BHKW Gesamtwirkungsgrade ((Energie_elek + Energie_them) / Primärenergie) von
92 oder gar 95% nicht erreichen. Große BHKWs mit 500Kw_elek können
Gesamtwirkungsgrade von 90% erreichen. Bei kleinen Maschinen sind solche
Angaben unseriös. Mein BHKW hat einen Gesamtwirkungsgrad von 73%, also
((Energie_elek + Energie_them) / Primärenergie), gemessen über 2 Jahre. Das
Heizungssystem habe ich systematisch und hydraulisch auf möglichst geringe
Rücklauftemperaturen getrimmt. Gas BHKW mit kondensierenden Abgaswärmetauschern
mögen ein paar wenige Prozent mehr erreichen besonders in Niedrigenergiehäusern
mit Niedrigtemperaturheizungen (diesbezüglich stelle ich die Sinnhaftigkeit
eines BHKW komplett in Frage).
Das mit dem Wirkungsgrad merke ich auch jedes Mal, wenn ich
den Keller betrete, es ist schön warm. Wobei der Abgasstrom mit maximalen
Temperaturen von 60°C und unteren Temperaturen von 35°C kaum noch Energie
enthält. Da ist also nur noch wenig herauszuholen. Ich glaube, dass jeder
Betreiber eines Mini BHKW ähnliches bemerkt hat. Ist ja auch klar, die Abwärme
vom Motorblock und Generator ist ja auch erheblich. Sicher wird jetzt irgendein
kluger „Vertriebler“ entgegnen, wassergekühlte Generatoren sind so viel besser,
aber das Niedrigtemperaturniveau wird schon vom kondensierenden AWT genutzt,
und ich kann mir nicht vorstellen, welches Haus einen Großteil der benötigten
Wärmeenergie auf einem solchen Niedrigtemperaturniveau benötigt.
Aus eben diesen Gründen benutze ich die Wärmepumpe, die
betrieben mit eigener elektrischer Energie, um die Abwärme auf ein höheres für
mich brauchbares Niveau (50°C) zu pumpen. Daraus ergibt sich eine messtechnisch
belegte Gesamteffizienz von ca. 95%. Das mit der Wärmepumpe ergibt für mich
auch schon deshalb Sinn, da der nicht genutzte Strom an den EVU verschenkt
werden muss. Es sei denn, es gibt einen Stromspeicher (doch dazu später). Mit
der Wärmepumpe erhöhte sich die Eigenverbrauchsrate auf ca. 45-50%.
Nun noch zur Eigenverbrauchsrate/ Eigenstromoptimierung.
Nach einem Jahr Betrieb habe ich den selbst genutzten Strom ausgewertet (ich
bitte die Gleichmacherei zwischen Strom und Energie zu verzeihen obwohl ich
Elektrotechniker bin, aber es weiß jeder was gemeint ist und im Volksmund
werden diese Begrifflichkeiten genutzt). Es ergab sich eine Rate von 16%, der
Rest des Stromes wurde ja verschenkt an den EVU (jetzt wird der kluge
Vertriebler entgegnen, da gibt es ja noch die 5,11cent/Kwh als KWK Zulage,
diese gibt es aber in jedem Fall). Warum Verschenkt: 4 cent aktuell durch
Spotpreis plus 1,5cent vermiedenes Netzentgeld. Nun habe ich entsprechende
Zähler mit S0 Ausgang zur Messung des Stromverbrauches im Haus installiert und
in die Steuerung eigearbeitet. Die Umstellung auf Stromführung war schon recht
kniffelig (wobei ich recht komplexe Prozesse in meinem Job zu automatisieren
habe). Danach ergab sich eine Eigenverbrauchsrate von ca. 22%. Immer noch
dürftig für meine Geschmack. Wobei die EVUs dürfen sich immer noch freuen,
zumal der fast geschenkte KWK Strom momentan für 28cent/Kwh an die anderen
Endkunden verkauft werden kann.
Jetzt möchte ich ein kleines Rechenbeispiel bringen:
Ein Liter Heizöl kostet 80cent, Brennwert ist ca. 10,1Kwh,
damit die Primärenergie 10,1Kwh.
Ein BHKW mit 75% Wirkungsgrad (25% Elektrische, 50%
Thermische Ausbeute) macht aus dieser Primärenergie 2,5KW Kwh_elek und
5Kwh_therm. 80% des Stromes oder 2Kwh werden nun„verschenkt“. Was bleibt sind
also 5Kwh +0,5Kwh nutzbare Energie, von 10,1Kwh primärer Energie. Traurig für
meinen Geschmack.
2011 war dann mein Ärger ausreichend groß, um das System um
einen Stromspeicher zu erweitern.
Ziel war und ist noch das Erreichen einer
Eigenverbrauchsrate von 75-80%. Recherchen zu erhältlichen Produkten auf dem
Gebiet Stromspeicher waren erfolgreich und stark ernüchternd. Preise von 12T€
bis 15T€ im benötigten Energie Bereich. Da habe ich nachgerechnet und bin auf
Amortisationszeiten von 20 bis 30 Jahren gekommen. Die bunten
Produktfaltblätter sind teilweise hanebüchen. Ich könnte das fundieren, habe
aber nicht die Zeit dazu. Es sei dem Interessierten nur sehr empfohlen, alle
Angaben genauestens zu prüfen. So habe ich zum Beispiel Systemwirkungsgrade für
Stromspeicher von 93% gesehen, also für die Kette
Ladegerät-Speicher-Netzinverter. Das ist unseriös. Wenn ein System von 100%
geladener Energie 85% wieder auf nutzbare 230/400V bringt, dann ist das schon
sehr gut.
Also habe ich einen eigenen Stromspeicher konzipiert und
gerechnet. Dabei sagte mir ein sehr geschätzter Entwickler eines Stromspeicher
folgendes: Die momentan verfügbaren Stromspeicher bekommen Sie in keinen
Taschenrechner. Klahre Ansage.
Ich habe den selbst konzipierten und gebauten Stromspeicher
nun seit einigen Monaten in Betrieb. Alles läuft wie geplant. Die
Hardwarekosten für Batterien, BMS, Schaltschrank, Schaltschrankzubehör wie
Relais, Sicherungen, Leistungsschütze, Kabel, modulierbares 3Kw Ladegerät, Netzinverter
betragen ca. 3800€. Netto und ohne meine Arbeitszeit für Schaltschrankbau,
Verkabelung, Programmierung und Test. Gesteuert wird das Stromspeichersystem
durch die BHKW Steuerung.
Die Photovoltaik wird installiert, um den Strombezug im
Sommer bzw. wenn das BHKW wegen nicht ausreichendem Wärmebedarf steht, zu
minimieren. Es soll auf keinen Fall in das Netz eingespeist werden, d.h. es
wird kein Einspeisevertrag abgeschlossen. PV Überschussstrom wird, wenn nicht
im selben Moment genutzt, entweder im Stromspeicher zwischengepuffert oder
mittels der installierten Luft-Wasser-Wärmepumpe zum Aufheizen des
Warmwasser-Pufferspeicher genutzt.
Insgesamt habe ich damit ein Gesamtsystem konzipiert und
umgesetzt, welches aus meiner Sicht eine runde Sache ist und bezahlbar ist. Das
mit Abstand teuerste Modul bei dem System war das BHKW. Mit dem BHKW hat es
jedoch begonnen und im Nachgang muss ich sagen: Mit dem jetzigen Wissen würde
ich so was nicht nochmal machen. Vielleicht auch weil ich Installation
hinsichtlich Verrohrung, Elektroarbeiten, Abgasanschluss, druckdichter
Schornstein etc. selbst durchgeführt habe. Auf der anderen Seite würde sich das
BHKW, wenn komplett durch eine Firma ausgeführt, erst in 3-4 Jahrzehnten amortisieren
(unter den zuvor genannten Voraussetzungen und mit meinen erfassten Daten).
Dieses Gesamtsystem ist momentan nicht für den Inselbetrieb
freigeschaltet, wobei dies durch die Installation von zwei Leistungsschützen im
Hausanschlusskasten durch einen EVU zugelassenen Elektriker möglich wäre. Wenn
irgendwann die Netzausfälle zunehmen sollten, wobei ich das nicht glaube, werde
ich die Inselfähigkeit ganz schnell umsetzen.
Noch kurz meine Meinung zu den EVUs und der Netzsicherheit:
Das Argument der EVUs hinsichtlich der Preistreiberei durch das EEG ist aus
meiner Sicht so was von gequirlter Blödsinn. Jeder der ein BHKW betreibt und
mal in die Abrechnungen reinschaut, sieht die Daten: Spotpreis Strom an
der EEX momentan 4,1cent/kwh, vermiedene
Netzentgeldgebühr ca. 1,5cent/kwh, EEG Umlage ca. 6cent/kwh Stromsteuer . Die
Summe und die Differenz zum momentanen End/Kleinverbraucherpreis möge jeder selbst berechnen. Klar, viele
Vorstände, viele Aufsichtsräte = viele dicke Hosentaschen und ein großer Bedarf
an entsprechenden Autos, Häusern und ausgezeichnetem Salär. Die Netzsicherheit
wäre mittels vieler kleiner und mittlerer Stromerzeugungsanlagen mit Speicher
und Vernetzung kein Thema mehr, nur dann verdienen die EVUs nicht mehr so gut.
Warum schreibe ich das alles? Ich habe in das Gesamtsystem
enorme Zeit investiert und etwas Interessantes geschaffen. Mir ist schon klar,
dass die von mir ausgeführten Arbeiten (Heizungsverrohrung, Elektroarbeiten,
Schornstein, umfangreiche Programmierung von Steuerung und Visualisierung,
etc.) für die wenigsten möglich gewesen wären, aber das Thema Stromspeicher für
BHWK Bestandsanlagen ist sicher für viele interessant. Nur die Kosten der
momentan verfügbaren Stromspeicher schrecken einfach nur ab und rechnen sich
nicht.
Der von mir konzipierte Stromspeicher würde als
Serienprodukt (4khw als Beispiel) um die 6500€ netto kosten. Nun überlege ich,
ob es Sinn macht aus diesem Prototypen (wobei der Prototyp aus Serienprodukten
besteht) ein Produkt zu machen und wie viele Interessenten es dafür überhaupt
gibt.