H₂ready – Blockheizkraftwerk
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
In einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird durch die sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gleichzeitig Strom- und Wärme erzeugt und so der Gesamtwirkungsgrad erhöht. BHKW werden aktuell vor allem mit Erdgas, Biogas oder Diesel betrieben. Mit den Kraftstoffen wird ein Motor oder eine Gasturbine betrieben, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die Abwärme des Verbrennungsprozesses wird ausgekoppelt und genutzt. Um die Anlage sinnvoll zu nutzen, ist eine Wärmesenke, d. h. ein Wärmebedarf notwendig, daher werden die Anlagen oft wärmegeführt betrieben. Um auch im Sommer die Wärme nutzen zu können, werden BHKW gelegentlich in Kombination mit einer Ab- oder Adsporptionskältemaschine betrieben. Diese Anlagenkombination wird als Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) bezeichnet.
Mit optimaler Betriebsweise können BHKW einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90 % erreichen.
Um Klimaneutralität zu erreichen, ist nur der Betrieb mit synthetischen Kraftstoffen oder grünem Wasserstoff sinnvoll. Anlagen, die auf Wasserstoff umgestellt werden können („H2 ready“), sind bereits kommerziell verfügbar. Häufig wird aufgrund der Infrastruktur mit einem Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff gearbeitet, zukünftig kann aber auch auf 100 % Wasserstoff umgestellt werden.
SWOT-Analyse
Stärken
- Etablierte Technologie, die bereits seit vielen Jahren im Einsatz ist
- In verschiedenen Größenklassen erhältlich
- Vergütung der Einspeisung von erzeugtem Strom ins Netz und des Eigenverbrauchs
- Hohe Energieeffizienz bis zu >85-90 % durch gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung
- Dekarbonisierungspotenzial ist sehr hoch (durch den Einsatz von Wasserstoff nahezu CO2-frei)
- Flexibler Betrieb ist ideal für Lastmanagement und Spitzenlastkappung
Schwächen
- Stromgeführte Anlagen müssen häufig getaktet werden, was die Lebensdauer der Anlage beeinflussen kann; rein wärmegeführte Anlagen lassen wenig Flexibilität für Energiemanagement
- H2-Infrastruktur fehlt meist noch, wodurch die Umstellung auf 100 % Wasserstoff eher in der Zukunft liegt
- Höhere Investitionskosten als bei konventionellen BHKWs
- Komplexere Sicherheitstechnik (Explosionsschutz, Dichtheit)
- Wasserstoffpreise heute hoch, wodurch Betriebskosten perspektivisch steigen können
- Regulatorische Unsicherheiten (KWKG, CO2-Kosten, Wasserstoffverfügbarkeit)
Chancen
- Technologische Weiterentwicklungen wie die Hochtemperatur-Brennstoffzelle als Alternative zu Motoren und Gasturbinen können zukünftig noch höhere Effizienzen ermöglichen
- Wasserstoffbetriebene KWK-Anlagen sind bereits im Handel erhältlich
- Es kommen auch immer kleinere KWK-Anlagen (sogenannte Mikro-BHKW, < 15 kW) zum Einsatz
- Dekarbonisierung von Bestands-KWK-Anlagen ohne Komplettaustausch
- Sektorkopplung: Kombination mit Photovoltaik, Elektrolyse, Wärmenetzen
- Einsatz als Netzstabilisator im Übergang zu volatilen erneuerbaren Energien
Risiken
- Die Effizienz hängt davon ab, wie gut die Wärme genutzt werden kann
- Wasserstoff für den Betrieb von KWK-Anlagen ist aktuell und mittelfristig nicht verfügbar und teuer
- Konkurrenztechnologien wie elektrische Wärmepumpen oder reine H2-Kessel könnten sich schneller am Markt etablieren
- Abhängigkeit von Infrastrukturplanung
- Technologisches Risiko bei 100 % H2-Umrüstung durch Komponentenverschleiß und Bildung von Stickoxiden
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: EnBW nimmt in Stuttgart-Münster eines der ersten wasserstofffähigen Gasturbinen-Kraftwerke Deutschlands offiziell in Betrieb.
Zum Erfolgsbeispiel - Die Stadtwerke Haßfurt haben in einem geförderten Projekt ein Blockheizkraftwerk modernisiert und H2ready gemacht, sodass zumindest mit einem Blend aus Wasserstoff und Erdgas gearbeitet wird und die Umstellung auf 100 % Wasserstoff möglich ist. Die Gewinnung des Wasserstoffs erfolgt durch einen Elektrolyseur.
Zum Erfolgsbeispiel
Technologieanbieter
Möglicher Technologieanbieter aus Baden-Württemberg: Rolls Royce Power AG
