BHKW - Betriebsarten

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Einführung

Ein BHKW wird gewöhnlich netzparallel betrieben.

Unter welchen Voraussetzungen ein BHKW im Netzparallelbetrieb gestartet und gestoppt wird, und was das für Möglichkeiten bietet, soll hier verdeutlicht werden.

Darüber hinaus wird auch der Notstrombetrieb Inselbetrieb angesprochen. Gemeint sind also die Versorgung von Strom und Wärme wenn woanders nichts mehr geht.

Der BHKW-Netzparallelbetrieb

Die häufigste Betriebsart ist der Netzparallelbetrieb.

Die Namensgebung bezieht sich auf die elektrische Einbindung des Generators im Netzverbund. Der Generator produziert Strom parallel mit allen anderen Kraftwerken im Netzverbund.

Um die sich im Netzparallelbetrieb bietenden Möglichkeiten zu verdeutlichen, ist es nötig, eine weitere Unterteilung vorzunehmen. Und zwar in die beiden Kategorien "stromgeführt" und "wärmegeführt".

Der BHKW-Netzparallelbetrieb
Die stromgeführte Betriebsweise

Die Betriebsart Stromgeführt hat etwas Revolutionäres. Es ist eine Art des Stromanbieterwechsels.

Diese Betriebsweise ist optional erhältlich.

Sie ist ein wenig komplexer als die wärmegeführte Betriebsweise.

Während in der wärmegeführten Betriebsweise, die bei vielen Herstellern immer noch „der Standard“ ist, geht es in der stromgeführten Betriebsweise um die Betrachtung der Nutzung des erzeugten elektrischen Stromes.

Damit deutlich wird, dass sich diese Betriebsweise wirklich rechnet, geht es hier auch ein wenig um die Vergütung im Falle der Einspeisung. Und dann darum, aus dem Wissen wirtschaftliche Vorteile zu ziehen. Dazu betrachten wir kurz das technische Verfahren.

Unter Umständen geht der Leser davon aus, dass der erzeugte Strom vollständig in das öffentliche Netz eingespeist und vergütet wird. Das ist zwar möglich, muss aber nicht sein.

Eine andere Alternative lautet: Die elektrische Energie wird möglichst selbst genutzt, und zwar soweit wie dafür sinnvolle Möglichkeiten vorhanden sind. Der dann noch übrig bleibende, nicht selbst genutzte Strom, wird in das öffentliche Netz eingespeist. Damit niemand Angst bekommt, weil er vermutet, dass dann schwer wiegende elektrotechnische Maßnahmen nötig sind, um diese Trennung des Stromes zu ermöglichen, sei beruhigt. Das ist nicht nötig.

Die Details sind hier beschrieben: Wie funktioniert die Netzeinspeisung

Bei derAnmeldung ist es aber erforderlich, die Variante Überstromeinspeisung zu wählen. Und das wegen der Konstellation der Zähler. Weiter Information finden Sie hier: Vollstrom- Überstromeinspeisung.

Wie oben angedeutet, ist es wirtschaftlich sinnvoll, den selbst erzeugten Strom möglichst selbst zu nutzen. Wie viel das nun genau ausmacht erfahren Sie hier: Einspeisevergütung im Heizölbetrieb

Zusammengefasst reduzieren sich in der Zeit, in der das BHKW Strom und Wärme produziert, die Stromkosten auf Null, denn es wird ja der eigene Strom benutzt. Es wird deutlich, dass die Nutzung des selbst erzeugten Stromes sinnvoll ist, sich - ja - wunderbar rechnet.

Im Detail würde dann der stromgeführte Betrieb so aussehen:

Nach Beginn der täglichen Hausarbeiten mit Waschmaschine, Trockner und Weiterem, würde das BHKW automatisch starten, weil die Regelung einen erhöhten Stromverbrauch festgestellt hat und die benötigte elektrische Energie bereitstellen. Irgendwann würde das BHKW automatisch stoppen, weil die Regelung erkannt hat, dass der oben festgestellte erhöhte Verbrauch nicht mehr vorhanden ist.

Klar ist, dass die dann gleichzeitig erzeugte Wärme sinnvoll genutzt werden muss, wenn die Rechnung aufgehen soll. Es folgt, dass das BHKW also nur gestartet werden kann, wenn im dafür nötigen Pufferspeicher Platz für die Wärme ist. Damit ist gemeint, dass eine gewisse Temperatur im Speicher nicht überschritten sein darf. Daraus resultiert, dass der Speicher anders berechnet wird. Er darf ruhig etwas größer sein.

Der BHKW-Netzparallelbetrieb
Der NEB-Regler (Null-Einspeise-Null-Bezug-Regler)

mechanischer Zaehler eingedrueckt von einer Schraubzwinge
Ihr NEB-Regler Aha-Erlebnis
kommt früher oder später.
Mit uns früher.

Darüber hinaus sollte deutlich geworden sein, dass es sinnvoll wäre, ja die Sache perfekt machen würde, wenn nur eben so viel Strom erzeugt wird, wie aktuell benötigt. Es sollte also gar kein Überschuss produziert werden. Das wäre fein, denn dann würde man die maximale Förderung abgreifen. Die Regelung müsste den Bedarf automatisch und ständig am Verbrauch anpassen.

Die Funktion ist simpel. Nach dem die Regelung die erzeugte Leistung des BHKW mit der im Haus benötigten Leistung verglichen hat, wird die erzeugte Leistung angepasst. Und das permanent.

Sicher sind Sie, nachdem ich das erwähnt habe, auch davon ausgegangen, dass wir das mit unserer Regelung leisten können. Dem ist auch so. Unsere Regelung V4 hat diesen NEB-Regler.

Das wird auch sehr schön in einer grafischen Darstellung deutlich. Dazu wird die mit dem BHKW erzeugte elektrische Leistung und die im Haus bezogene Leistung aufgezeichnet. Eine solche Darstellung finden Sie hier:

Der NEB-Regler - Das Messverfahren

An dieser Stelle muss leider deutlich gemacht werden, dass nicht alles was glänzt auch gleichsam Gold ist.

Für die stromgeführte Betriebsweise muss der Regelung die Information über den fließenden Strom mitgeteilt werden. Dafür gibt es mehrere Verfahren die leider auch angewendet werden.

Zu nennen ist die „quasi“ stromgeführte Betriebsweise. Es wird die Strommenge auf einer von drei Phasen gemessen. Danach wird das Ergebnis mit drei multipliziert. Sicher eine günstige Möglichkeit. Klar ist, dass auf allen drei Phasen eben nicht gleich viel Energie fließt. Die Messung nach dieser Methode bietet keinen wirklichen Vorteil, denn der Netzbetreiber berechnet Ihnen den Strom auf Grund einer Drei-Phasen-Messung!

Eine weitere, tatsächlich angewendete(!) Methode ist die „pseudo“ stromgeführte Betriebsweise. Die ist noch günstiger in der Herstellung, denn sie kostet gar nichts. Die Messung beruht auf dem Prinzip, dass der Hersteller insgeheim sagt: „Ich weiß ja was meine Kunden verbrauchen und stelle das BHKW schon mal so ein.“

Eine „echte“ stromgeführte Betriebsweise stellt sich nur ein, wenn der Energiefluss auf allen drei Phasen wirklich und permanent gemessen wird. Es ist die einzige Methode mit der die Wirtschaftlichkeit maximiert wird.

Genau damit werden Sie von uns beliefert.

Der BHKW-Netzparallelbetrieb
Die wärmegeführte Betriebsweise

Man spricht von wärmegeführt, wenn das Kraftwerk wegen einem Wärmebedarf automatisch gestartet wird. Wärme, die zum Heizen oder für die Warmwasserversorgung benötigt wird. Wenn der Wärmebedarf gedeckt ist, wird es automatisch gestoppt.

Klar, denn ein BHKW ist eine stromproduzierende Heizung. Es wird wie Ihre derzeitige Heizung auch, starten und stoppen wenn ein Wärmebedarf vorliegt. Es wird demzufolge hauptsächlich in den Wintermonaten im Einsatz sein.

Das BHKW rechnet sich, wenn der gesamte Strom und die gesamte Wärme sinnvoll genutzt wird. Im Netzparallelbetrieb wird der Strom auf jeden Fall vollständig (also die elektrische Maximalleistung des BHKW) genutzt. Es geht daher nur noch um die Wärmenutzung.

Es sollte die zuschaltbare Möglichkeit vorhanden sein, die Leistung zu reduzieren, wenn eine bestimmte Temperatur im Speicher erreicht ist. Dadurch wird die Laufzeit erhöht und gleichzeitig, und darauf kommt es an, kann der Anteil des selbst genutzten Stromes vergrößert werden. Das dabei verfolgte Ziel ist ganz klar die Vergrößerung der Wirtschaftlichkeit.

Nicht jedes BHKW hat die Möglichkeit die Leistung zu reduzieren. Es gibt Varianten ohne diese Möglichkeit, es gibt Varianten, die z.B. in zwei Stufen die Leistung reduzieren, und es gibt die Luxusvariante, in der die Leistung stufenlos angepasst wird.

In dem Zusammenhang spricht man auch von modulierend oder modulierender Betrieb.

Mit der kann man dann zum einem, wie oben besprochen, die Laufzeit verlängern um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen.

Am Rande sei hier bemerkt, dass wir diese Option darüber hinaus nutzen, um einen kalten Motor schonend auf Betriebstemperatur zu bringen.

Die Betriebsart Wärmegeführt, mit der gerade genannten Luxus Option, ist in unserer Regelung V4 die Grundausstattung.

Der BHKW-Netzparallelbetrieb
Kombinierte Betriebsweise
Strom- und Wärmegeführt

Eventuell stellen Sie sich jetzt die Frage, was für Sie besser wäre, die wärmegeführte oder die stromgeführte Betriebsweise. Bei der erstgenannten hätte ich es immer kuschelig warm. Mir wäre aber unter Umständen trotzdem unwohl, weil ich nun weiß, dass ich nicht den maximal möglichen Ertrag einfahre.

Auf der anderen Seite wäre ich reiner Stromerzeuger. Durch die Wärmekapazität des Puffer Speichers wäre man im Sommer begrenzt. Er wäre schnell aufgeladen, und dann ist Schluss mit der Produktion. Im Winter, wenn ein hoher Wärmebedarf vorhanden ist, wird nicht genug Strom benötigt, sodass das BHKW nicht oft genug startet und die Bude kalt bleibt.

Alternativ - und diese Möglichkeit bleibt immer, kann man zwischen den Varianten wählen, und entsprechend oft umschalten.

Aber es geht auch einfacher. Sicher haben Sie sich schon gedacht, dass das nicht alles sein kann. Richtig. In der kombinierte Betriebsweise werden die Vorteile der beiden Betriebsweisen zusammengefasst.

Start Stopp und die erzeugte Leistung des BHKW werden mit unserer Regelung abhängig gemacht von Ihrer bezogenen elektrischen Leistung und von der Temperatur im Pufferspeicher. Dadurch wäre ein optimale Erzeugung der Energie sowohl der Wärme als auch des Stromes gewährleistet.

Der BHKW-Notstrombetrieb
auch Inselbetrieb

Im Notstrombetrieb besteht keine Verbindung mehr zum öffentlichen Netz. Die oben genannte Parallelität zu den Großkraftwerken besteht nicht mehr. Es sollte aber klar sein, dass auch wieder zurück geschaltet werden kann.

Der Notstrombetrieb wird auch als Inselbetrieb bezeichnet. Wir bieten diesen Luxus optional mit unserer Regelung V4 Notstrombetrieb.

Der Einsatz findet statt, wenn die Straße unachtsam aufgerissen wurde, ein Atomkraftwerk abgeschaltet wird, die Hochspannungsleitungen die Last vom Schnee nicht mehr tragen können und der Schnee die Leitungen mitsamt den Hochspannungsmasten zum Grund reißt, das 50,2 Hz Problem zu einem Abschalten führt, eine Kettenreaktion hervorgerufen wird und halb Europa stromlos macht oder weil osteuropäische Zustände auch hier langsam normal werden.

Der Notstrombetrieb sollte als Option in einer zunehmend unsicheren Zeit gesehen werden. Ein Stromausfall in der Größenordnung von 5h ist für die meisten Haushalte einigermaßen zu überbrücken. Im Schweinestall geht es dann schon um Leben und Tod. Im Winter ist nach spätestens 10h ein Haus unangenehm kalt. Lesen sie dazu auch: Schutz gegen Stromausfall

Sollte es zu einem Stromausfall kommen, und die Möglichkeit für den Notstrombetrieb ist vorhanden, wird einfach der Haken auf Notstrombetrieb gesetzt, und schon ist der Hahn wieder auf.

Der BHKW-Notstrombetrieb - voll Autark

Elektrisch autark ist, wer vollständig auf die öffentliche Stromversorgung verzichtet.

Gründe wären ein Haus hoch oben auf dem Berg und weit und breit kein Kabel oder aber aus ideologischer Natur. Das es sich dabei um ein echtes Abenteuer handelt, kann man sich gar nicht so recht vorstellen, handelt es sich doch bloß um Strom.

Da man grundsätzlich 24h am Tag elektrische Energie braucht und aus Kostengründen nicht die ganze Zeit das Kraftwerk laufen lassen kann, muss eine gewisse Menge elektrische Energie in einem entsprechend großem Akkumulator gespeichert werden.

Das kann ein 24V oder 48V Akkumulator sein. Dafür braucht man erstens ein geeignetes Ladegerät um die Energie in den Akku hinein zubekommen, und zweitens einen Wechselrichter. Der ist dafür zuständig, dass die im Akku zwischengespeicherte Energie in eine Wechselspannung gewandelt wird, die für alle Haushaltsgeräte geeignet ist.

Wenn man eine 230V Wechselspannung in einem Akkumulator speichern könnte, wäre der Wechselrichter und das Ladegerät nicht nötig. Das ist jedoch nicht möglich.

Leider gibt es darüber hinaus einige bockige Geräte, die sich gar nicht mit einem BHKW oder Wechselrichter anfreunden können. Zumeist liegt es an der sehr hohen Anlaufströmen, die schlecht bereitgestellt werden können.

Das sind zwar alles Probleme die man in den Griff bekommt, aber es soll mit diesen wenigen Hinweisen deutlich werden, dass diese Betriebsart nicht für jedermann zu empfehlen ist. Man ist mit zu vielen Problemen auf einmal beschäftigt. Neben den oben genannten muss das Verbrauchsverhalten analysiert und höchstwahrscheinlich umgestellt werden. Es gilt das richtige BHKW zu wählen, wie groß die richtige Batterie und der entsprechende Wechselrichter sein muss. Der Elektroherd muss gegen einen Gasherd getauscht werden. Und noch einige andere Dinge, an die man nicht denkt, weil das einfach Neuland ist.

Wer jedoch nicht die Möglichkeit hat, auf andere Weise ins Guinnessbuch der Rekorde zu kommen, der hat mit einem BHKW ohne öffentliche Stromversorgung gewisse Chancen.

Wer sich nicht warnen lassen will, eines der letzten Abenteuer dieser Erde zu bestehen, empfehle ich, dass er zuerst mit dem gewöhnlichen Inselbetrieb anfängt.

Das BHKW wird gebaut und man verbraucht ohne Behördentamtam seine selbst erzeugte Energie. Nachdem das BHKW startbereit ist, beginnt der Probebetrieb. Nun trennt man sich möglichst zur Hauptverbrauchszeit vom öffentlichen Netz. Das ist zwischen 11:00 und 13:30 Uhr. Nach dem Start des BHKW wird fleißig Strom für Waschmaschine, Herd, Trockner und Spülmaschine verbraucht. In der Zwischenzeit wird mit der Abwärme der Warmwasserspeicher gefüllt. Sollte der Speicher noch nicht auf Maximaltemperatur sein, wird am Ende der Hauptverbrauchszeit das BHKW abgeschaltet. Sollte der Warmwasserbedarf vorzeitig gedeckt sein, wird das BHKW automatisch abgeschaltet. Dann wird wieder zurück auf das öffentliche Netz geschaltet.

Danach erwirbt man sich Ladegerät, Akkumulatorbank und Wechselrichter um auch im ausgeschalteten Zustand Strom zu haben.

Im dann folgenden Probebetrieb wird die Akkumulatorbank mit BHKW Strom geladen. Nach dem Abschalten wird aber nicht auf das öffentliche Netz umgeschaltet, sondern mit dem Strom aus den Akkumulatoren gearbeitet. Das Umschalten auf das öffentliche Netz Strom dient dann nur noch als Versorgungssicherheit. Alles wird optimiert und irgendwann kommt der Tag des Abnabelns. Der Anruf beim Netzbetreiber ...
(Empfehlen möchten wir das nicht. Wie wohl uns einige Nutzer bekannt sind, die diese Hürden genommen haben.)

Es sei noch bemerkt, dass der Pufferspeicher groß genug dimensioniert werden muss, ansonsten bekommt man im Sommer Probleme. Es wird Strom benötigt, jedoch, wohin mit der Wärme? Die Fenster öffnen, sodass die Wärme entweichen kann und gleichzeitig alle Fliegen der Umgebung angelockt werden, wäre eine Möglichkeit, die sicher keiner ernsthaft bis zum Ende durchdenkt. Alternativ kann mit einem Notkühler die Wärme weggeblasen werden. Ideal wäre jedoch ein Saisonspeicher, dem man die Wärme im Winter wieder entziehen kann. Das ist mit einem großen Wassertank zu realisieren. Es gibt aber auch die Alternative Erdwärmespeicher.

Aber das wäre ein neues Projekt.

Zusammenfassung

Der Netzparallelbetrieb in der wärmegeführten Betriebsweise ist die Standardausrüstung unserer BHKW. Um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, kann in dieser Betriebsweise die Leistung ab einer von Ihnen fest gelegten Speichertemperatur reduziert werden.

Es besteht die Möglichkeit mit optional erhältlichem Zubehör die stromgeführte Betriebsweise zu fahren. Dadurch würde die Wirtschaftlichkeit nochmal verbessert werden, weil ja der selbst genutzte Anteil des selbst erzeugten Stromes besonders attraktiv vergütet wird. Auf die Spitze der Wirtschaftlichkeit treibt man es, wenn das BHKW nur so viel Strom produziert, wie aktuell benötigt wird.

Das optional erhältliche Zubehör für den Notstrombetrieb schafft man sich an, um in einer zunehmend unsicheren Zeit, die Versorgungssicherheit zu erhöhen.

Bezeichnungen

Der NEB Regler (Null-Einspeise-Null-Bezug-Regler)wird auch Bilanzregler oder Nullpunktregler genannt.