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Mini-Kraftwerke sollen Stromkunden befreien

Von Frank Grünberg

Die Energiepreise steigen rapide - und mit ihnen das Interesse der Verbraucher, sich von den Stromkonzernen loszusagen. Hersteller kühlschrankgroßer Kraftwerke, die Wärme und Strom im Keller von Einfamilienhäusern erzeugen sollen, sehen ihre Stunde gekommen.

Uli Seitz setzt auf Öko. Der Geschäftsführer der Sunmachine Vertriebsgesellschaft in Kempten will Mikro-Blockheizkraftwerke verkaufen - betrieben nicht mit Diesel, Gas oder Sonnenenergie, sondern mit Holzpellets.

Angesichts steigender Ölpreise und hoher staatlicher Subventionen für Brennmaterial aus nachwachsenden Rohstoffen eine ziemlich clevere Idee. Ab Januar 2006 will Sunmachine die Geräte über das Sanitär- und Heizungs-Handwerk vertreiben. "Im ersten Jahr wollen wir 3000 Stück verkaufen", sagt Seitz.

Gerhard Heidorn/ Technology Review
Kleiner als ein Kühlschrank: Mini-Kraftwerk auf Holzpellets
Die Aussicht, die effiziente Kraft-Wärme-Kopplung in Wohnhäusern zu etablieren, versetzt die Branche in Gründerstimmung. In Industrie- oder Gewerbebetrieben kommen Blockheizkraftwerke (BHKW) seit vielen Jahren zum Einsatz. Nun hoffen die Hersteller auf den Einzug ins private Eigenheim. Sieben Produkte, die diesen Massenmarkt öffnen sollen, listet der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung in seiner jüngsten Übersicht. Gut die Hälfte der Geräte kann man bereits kaufen, der Rest soll in den nächsten zwei Jahren auf den Markt kommen.

Anders als Großkraftwerke, die durchschnittlich zwei Drittel der Primärenergie als Abwärme an die Umwelt verlieren, vereinen BHKW Heizkessel und Stromgenerator direkt beim Verbraucher und steigern den Wirkungsgrad auf über 90 Prozent. Etwa drei Viertel der gewonnenen Energie stellt ein BHKW thermisch für die Heizung oder das Warmwasser bereit, den Rest als elektrischen Strom. Für Einfamilienhäuser gilt eine elektrische Leistung von fünf Kilowatt als ausreichend. Und viele so genannte "Mikro-BHKW" sind nicht größer als ein Kühlschrank.

Die Hersteller arbeiten an unterschiedlichen technologischen Konzepten. Diesel- und Ottomotoren sind als Erzeuger für Strom und Wärme schon seit langem im Einsatz. Doch geschlossene Motorenkonzepte, bei denen die Verbrennung nicht im Kolbenraum, sondern außerhalb stattfindet, sind für solche Anlagen besonders geeignet.

Etwa der Stirling-Motor, der 1816 von dem Schotten Robert Stirling erfunden wurde. Über einen Wärmetauscher wird das Gas im Kolbenraum erwärmt, sodass es sich ausdehnt und einen Kolben bewegt, der wiederum einen Generator antreibt. Sobald das Gas abkühlt, pendelt der Kolben zurück. Dann beginnt der Kreisprozess von vorn. Obwohl der Stirling-Motor sehr verschleißfrei arbeitet, konnte er sich gegen die Konkurrenz lange Zeit nicht durchsetzen. Denn dort, wo die Abwärme der Motoren ungenutzt bleibt, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, sind Stirling-Aggregate zu teuer.

Da bei BHKW jedoch auch die Wärmeleistung zählt, feiern die Stirling-Motoren in diesem Anwendungsfeld ihr Comeback. In den Geräten von Sunmachine werden Holzpellets auf einem Keramikgitter bei 850 Grad Celsius verbrannt und die kräftige Flamme auf den Erhitzerkopf eines Stirling-Motors gelenkt.

Dessen Robustheit kommt den kommerziellen Anforderungen sehr zugute. "80.000 Stunden läuft die Anlage störungsfrei", sagt Geschäftsführer Seitz, das entspricht mehr als neun Jahren Dauerbetrieb.

Auch die Otag GmbH aus dem sauerländischen Olsberg hat ihren Hut in den Ring geworfen. Der Hersteller drängt seit 2005 mit seinem "Lineator"-Konzept ins private Eigenheim. Das Herzstück dieses Mikro-BHKW bildet ein Kolben, der frei in einer Röhre schwingt. Um den Kolben zu bewegen, verdampft ein Gasbrenner Wasser bei 300 Grad Celsius. Der Dampf wird abwechselnd in die Kammern links und rechts des Kolbens geleitet und kühlt dort wieder ab.

Etwa 3000 Mal pro Minute zittert der Kolben aufgrund des Wechsels von Expansion und Kompression durch eine Magnetspule und induziert dort elektrischen Strom. Die überschüssige Wärme wird über einen Wärmetauscher an ein externes Rohrleitungssystem abgegeben und für die Raumheizung oder das Brauchwasser des Eigenheims nutzbar gemacht.

Das Berliner Start-up-Unternehmen Enginion wiederum will die klassische Kolben-Dampfmaschine wieder beleben, im Funktionsprinzip ähnlich den Antrieben der alten Dampf-Lokomotiven. An der Gründung des Unternehmens Ende 2000 beteiligten sich auch ehemalige Ingenieure der zum VW-Konzern gehörenden IAV GmbH, einem der weltweit größten Entwicklungsdienstleister in der Automobilbranche. In ihrer "SteamCell" wird heißer Wasserdampf zum Antrieb des Motors genutzt. 2007 soll die erste Maschine dieser Bauart auf den Markt kommen.

Neben der direkten Konkurrenz beobachtet vor allem Eon die Entwicklungen bei Enginion mit Argusaugen. Der Energiekonzern ist über eine Risikokapital-Tochter an dem Startup beteiligt und hält sich so eine Tür zum wachsenden Markt der dezentralen Energieversorgung offen.

In England ist das Unternehmen sogar angetreten, den Energieversorgungsmarkt völlig umzukrempeln. Im Oktober 2004 verkündete die Eon-Tochter Powergen, dass sie in den kommenden fünf Jahren 80.000 Mikro-BHKW der Marke "WhisperGen" auf der britischen Insel vertreiben wolle. Die Geräte kommen vom neuseeländischen Hersteller WhisperTech und arbeiten mit einem gasbeheizten Stirling-Motor. Vor gut einem Jahr stattete Eon 550 Haushalte in East Manchester mit diesen Anlagen aus.

Zwölf Monate später scheint die Begeisterung allerdings verflogen. Powergen mag sich über den Fortgang des Projekts nicht äußern. Marktbeobachter berichten von technischen Schwierigkeiten.

Offener spricht Joachim Berg, Leiter des Entwicklungsprogramms Brennstoffzelle bei Vaillant, über die Kinderkrankheiten von Kleinkraftwerken. Das Remscheider Unternehmen hat - teilweise unterstützt von der Europäischen Union - seit 2001 mehrere Feldtests mit methanolbetriebenen Brennstoffzellen-BHKW gestartet. Insgesamt 60 Geräte wurden quer durch Deutschland in Mehrfamilienhäusern, Kleingewerbeobjekten und öffentlichen Einrichtungen installiert.

Doch auch mit dieser Technik waren die Ergebnisse ernüchternd. Nach fast einer Million Betriebsstunden zeigen sich erhebliche Probleme mit der Technik, aber auch in der Wirtschaftlichkeit.

Auch die Herstellungskosten bereiten den Entwicklern Kopfzerbrechen: Der Preis für die Prototypen entspräche dem eines "handgefertigten Ferrari", heißt es im Unternehmen. Um konkurrenzfähig zu werden, müsse man den Preis von 20.000 Euro deutlich unterschreiten. Entwicklungschef Berg hält daher eine Serienreife vor 2010 für ausgeschlossen. Aber zunächst wird wohl die Konkurrenz den wachsenden Markt unter sich aufteilen.

750.000 Heizkessel werden jährlich in Deutschland ausgetauscht. Um den Ausstoß von Klimagasen zu senken, treibt die Bundesregierung die Entwicklung und Vermarktung der Mikro-BHKW durch entsprechende Gesetze voran. Die Einspeisung von Mikro-BHKW-Strom ins Netz wird ebenso vergütet wie der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen als Brennmaterialien.

So rechnet Sunmachine potenziellen Kunden vor, dass sie für jeden Euro, den sie in Form von Holzpellets verheizen, 1,30 Euro Vergütungen vom Staat bekommen können. Eine Investitionshilfe, die eine Anschaffung solcher Maschinen trotz eines Preises von mehr als 23.000 Euro attraktiv erscheinen lässt.

Adi Golbach, Geschäftsführer des Bundesverbandes Kraft-Wärme-Kopplung, glaubt daher fest an eine Zeitenwende. "In vielen deutschen Kellern wird es schon in einigen Jahren ganz anders aussehen", sagt er. Mit den Mikro-BHKW-Anlagen gewinne nicht nur eine umweltfreundliche Technik an Bedeutung. "Zugleich ist das für das Handwerk ein Konjunkturprogramm, das wie gerufen kommt."

© Technology Review, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover