Höhere Wirtschaftlichkeit durch stromgeführten Betrieb

Die Anzahl der installierten Mikro-KWK-Geräte wird bis zum Jahr 2020 bei rund 100000 Anlagen liegen, resümieren die Marktforscher von Trend Research, Bremen, aufgrund der Ergebnisse von zwei Multi-­Client-Studien über Mikro-KWK-Geräte und BHKW in Deutschland. Wesentliche Triebkräfte für diesen Markt seien die inzwischen verlängerte Förderung durch das KWK-Gesetz sowie die Möglichkeit, die Vorgaben im Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) über den Anteil erneuerbarer Energien in Gebäuden durch den Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) zu kompensieren. Wegen der hohen Entwicklungskosten und damit hohen Einstiegspreise wird der Markt ohne staatliche Förderung bei der aktuellen Wettbewerbssituation auf dem Wärmemarkt kaum in Bewegung kommen, so Jens Gatena von Trend Research. Hauptwettbewerber zu Mikro-KWK sind aus Sicht der Marktforscher Hocheffizienz-Wärmepumpen sowie Biomasse-Heizungen. Interessant ist, dass der Begriff „Mikro-KWK“ nur bei 15 % der gewerblichen Kunden bekannt ist. Offenbar hat der Endkunde auch noch keine Vorstellung, welchen Preis er für seine künftige Rolle als Betreiber eines Mikro-Kraftwerks bezahlen muss.

Während in Fachkreisen offen darüber gesprochen wird, dass sich in den meisten Fällen die Investition in ein Mikro-KWK noch nicht lohnt, gehen rund 75 % der Befragten von Kosteneinsparungen und einer Amortisation ihrer Investition aus. Rund 47 % der von Trend Research Befragten rechnen sich sogar Verdienstmöglichkeiten aus, sei es durch Förderung und Zuschüsse oder durch Einnahmen aus der Stromeinspeisung in das Netz. Als auffälligste Marktbremse gilt die unstete Förderpolitik des Bundes.

Statussymbol anstatt Ersatz für Heizkessel

Wer Mikro-KWK dem Kunden nur als Austauschkomponente für abgängige Öl- oder Gasheizkessel anbietet, verkennt offenbar den Mehrwert und das Lifestyle-Potenzial des Minikraftwerkes. Fiona Riddoch, Geschäftsführerin des Lobbyverbandes Cogen Europe, European Association for the Promotion of Cogeneration, Brüssel, betonte in Augsburg die tragende Rolle, die Mikro-KWK-Geräte in der Energieeffizienzoffensive der EU einnehmen könnten. Wichtig für die Vermarktung seien Geschäftsmodelle, die Smart-Grid-Funktionen mit einbeziehen. Die Bedienung der Bedürfnisse von Netzbetreibern und Stromversorgern sei jedoch nur über einen stromgeführten Betrieb, das heißt über dezentrale Speicherfunktionen möglich. Dabei sollten Gebäude, Warmwasser-Pufferspeicher oder die Batterien von Elektroautos gleichermaßen mit einbezogen werden.

Nur durch Zusatzfunktionen, mit denen der Endverbraucher Geld verdienen kann, würden sich Mikro-KWK-Geräte langfristig am Markt etablieren. Je mehr diese Geräte in Smart-Grid-Funktionen eingebunden seien, desto mehr können sie zur Kompensation volatiler Stromkontingente aus Wind- und PV-Energie beitragen. Ein wichtiges Nahziel zur Durchsetzung von mehr Marktakzeptanz sei die Energieeffizienz-Klassifizierung der Geräte im Rahmen der EU-Ecodesign-Richtlinie. Dadurch werde Transparenz zu konkurrierenden Produkten wie Brennwertheizgeräte und Wärmepumpen geschaffen, so Riddoch.

Kälteversorgung in KWK-Systeme mit einbeziehen

Unterstützung erhält die Branche durch den Plan der Bundesregierung, mit der Novellierung des KWK-Gesetzes den Anteil an KWK-Strom bis 2020 auf 25 % zu verdoppeln. Außerdem solle die Richtlinie 2006/32 EG über Energieeffizienz und Energiedienstleistungen (EDL-Richtlinie) mit der KWK-Richtlinie zusammengefasst und überarbeitet werden, so Wolfgang Müller, Referat Energieeffizienz im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU). In ­einem nationalen Wärme- und Kälteplan sei außerdem vorgesehen, effiziente Fernwärme- und Fernkälteinfrastrukturprojekte auf der Basis der Kraft-Wärme-Kopplung generell zu fördern. Mehr noch: Künftig solle im Zusammenhang mit der Kraft-Wärme-Kopplung immer auch die Option „Kälte aus Wärme“ genannt werden, zumal der Kältebedarf von Gebäuden stetig zunehme, betont Wolfgang Müller.

Zweifel gäbe es allerdings darüber, ob eine Wirtschaftlichkeit von Mikro-KWK-Anlagen mit 5 bzw. 1 kW_el schon erreicht werde. Die Konsequenz wäre, die Förderung sehr kleiner Anlagen zu vereinfachen. Neben der Vor-Ort-Versorgung mit Strom und Wärme sollen die Anlagen künftig auch für Regelungsaufgaben im Netz zur Verfügung stehen. Dazu sei es notwendig, ausreichende Wärmespeicherkapazitäten zur Überbrückung netzstabilisierender Abschaltzeiten bereitzuhalten. „Die Fernsteuerbarkeit muss auch für kleinere Anlagen möglich sein“, so Wolfgang Müller.

Grundlast im Einfamilienhaus liegt bei nur 200 bis 300 Watt

Aus Sicht von Josef Lipp vom Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik an der Technischen Universität München eignen sich die jetzt auf den Markt kommenden Geräte mit Stirlingmotor nur bedingt für das Einfamilienhaus. „Die meisten Nutzer sind erstaunt darüber, dass die elektrische Grundlast ihres Haushaltes nur 200 bis 300 W beträgt. Ein KWK-Gerät, das eine Leistung von 1 kW_el produziert, ist deshalb für das Einfamilienhaus zu groß“, belegt Lipp anhand von gemessenen Lastgängen. Mikro-KWK-Geräte würden sich deshalb eher für gewerbliche Gebäude eignen. Einen 1-kW-Stirlingmotor abzuregeln sei nicht ganz einfach und deshalb auch nicht anzustreben. Dagegen lassen sich die kommenden Brennstoffzellengeräte leichter an die Lastkurve ­eines Einfamilienhaushaltes anpassen. Außerdem würden Brennstoffzellen bedeutend leiser arbeiten als Stirlingmotoren; ein Hinweis auf mögliche Schallprobleme.

Mit dem Mikro-KWK auch noch Geld durch Netzeinspeisung zu verdienen, sei derzeit eine Illusion. Durch den Stromverkauf bekomme der Betreiber gerade mal 10 ct/kWh vergütet, beim Eigenverbrauch läge sein Tarifvorteil bei 26 ct/kWh. Insgesamt seien die Investitionskosten des 1-kW-Stirlingmotor-KWK-Geräts noch zu hoch, um ihren Betrieb wirtschaftlich darstellen zu können. Eine bessere Amortisation würden 5-kW-Mini-KWK-Geräte à la Dachs bieten, wenn diese auf die Grundlast eines Gebäudes ausgelegt seien und Mittel- bzw. Spitzenlast von einem Heizkessel bereitgestellt werde. „Das 5-kW-BHKW ist Stand der Technik, wenn es richtig eingesetzt wird“, so Lipp.

Im Hinblick auf die Zunahme fluktuierender Stromeinspeisungen durch Wind- und PV-Strom in das öffentliche Stromnetz geht Lipp davon aus, dass auch Mini- und Mikro-KWK-Anlagen künftig eher stromgeführt betrieben werden müssen. Deshalb spiele die Speicherdimensionierung und das Speichermanagement eine zunehmend größere Rolle. Ziel müsse sein, BHKW in virtuelle Kraftwerke einzubinden, damit sie als schaltbare Regelenergie zur Verfügung stehen. Deshalb sei die Entwicklung effizienter Speicherstrategien eine wichtige Zukunftsaufgabe. Überschüssigen Strom vor Ort in Batterien zu speichern sei mit der aktuell zur Verfügung stehenden Technologie noch nicht wirtschaftlich. „Das billigste Wärmespeichermedium ist derzeit Wasser“, betont Lipp.

Der Planungsaufwand wird oft unterschätzt

Über die Sinnhaftigkeit von Mikro-KWK-Anlagen in Einfamilienhäusern ist die Branche jedoch gespalten; schließlich will jeder Hersteller und jeder Heizungsfachmann möglichst viele der teuren Geräte verkaufen. Häufig heißt es dazu, der Kunde habe es so gewollt. Basta! Manche dieser überdimensionierten Anlagen seien nur eine Stunde am Tag in Betrieb, sickerte bei den informellen Gesprächen am Rande der Tagung durch.

Andreas Bachor, Leiter Produktentwicklung Marketing Services der Eon Ruhrgas AG, Essen, rät davon ab, Passiv- oder Niedrigenergiehäuser mit Mikro-KWK-Geräten auszustatten, da bei weniger als 7500 kWh Jahreswärmeenergieverbrauch ein geordneter Betrieb nicht möglich sei. Um spätere Reklamationen zu vermeiden, sollte man die Anlage nach der Richtlinie VDI 4656 „Planung und Dimensionierung von Mikro-KWK-Anlagen“ auslegen. Durch den Vergleich mit Referenzlastprofilen für Wärme, Strom und Warmwasser von Ein- und Mehrfamilienhäusern (bis 70 kW Heizlast) könne man Typ und Größe des Mikro-KWK-Gerätes optimal auf das Gebäude und die Nutzergewohnheiten abstimmen. Grundsätzlich neigten Planer und Heizungsfachleute dazu, KWK-Geräte zu groß auszulegen. Damit würde die Wirtschaftlichkeit und langfristig auch das Image der Geräte in Frage gestellt. Am meisten unterschätzt werde aber die Komplexität der Planung, die laut VDI 4656 rund 20 Arbeitsschritte umfasst. Insbesondere der Aufwand über die rechtlichen und vertraglichen Rahmenbedingungen sowie für Anmeldung und Inbetriebnahme der Anlage werde unterschätzt.

Bis zum Stromverkauf an Mieter ist es ein steiniger Weg

Die meisten der neu am Markt eingeführten Stirling-Mikro-KWK-Geräte haben eine typische Heizleistung von 6,0 kW, mit Zusatzbrenner etwa 20 bis 24 kW, sowie eine elektrische Leistung von 1 kW. Senertec, der im Segment Mini-KWK wohl erfahrenste Hersteller – vom Dachs wurden inzwischen rund 18000 Gas- und 7000 Heizölgeräte ausgeliefert –, empfiehlt das Dachs-Stirlinggerät für Gebäude mit einem Jahreswärmebedarf zwischen 15000 und 35000 kWh. Bei gleichzeitig erzeugten 3000 bis 5000 kWh Strom läge die Eigennutzung des KWK-Stroms zwischen 40 und 70 %, rechnet Jochen Senft von Senertec vor. Idealerweise eigne sich der Dachs-Stirling für Wohngebäude mit mehr als fünf Wohneinheiten, eine Gebäudekategorie, die es in Deutschland rund eine Million mal gibt. Allerdings sei der Verkauf von Wärme und Strom aus Mikro-KWK-Anlagen an mehrere Mieter ein steiniger Weg mit zahlreichen rechtlichen Fallstricken. Insbesondere die lokalen Energieversorger würden den Pionieren der dezentralen Stromversorgung oft Steine in den Weg legen, berichtet Senft. Bis rechtssichere Geschäftsmodelle für den Verkauf von KWK-Strom an Mieter entwickelt worden sind, empfiehlt Senft, mit dem Stromversorger eine vernünftige Rückspeisevergütung auszuhandeln. Senft ist überzeugt, dass sich der Absatz von Mikro- und Mini-KWK-Anlagen durch ein rechtssicheres Geschäftsmodell „KWK-Stromverkauf an Mieter“ bedeutend steigern lasse.

Neues Berufsbild: der SHK-Krafthandwerker

Zwar gibt es inzwischen Mikro-KWK-Geräte für den Einbau beim Endverbraucher, aber besteht beim SHK-Handwerk überhaupt Interesse, diese zu installieren und damit womöglich Risiken einzugehen? Im Kreise der Energieversorger gilt das SHK-Handwerk offenbar als nicht gerade innovationsfreudig: Über zehn Jahre habe es gedauert, bis das Brennwertheizgerät vom Handwerk als Standard akzeptiert wurde. Eine derart lange Markteinführungszeit könne man sich bei den Mikro-KWK-Geräten nicht leisten, so Andreas Bachor.

Mehr als 50 Gerätehersteller und Energieversorgungsunternehmen haben sich in einer Mikro-KWK-User-Group zum Ziel gesetzt, bis Ende 2011 rund 150 Mikro-KWK-Anlagen im Rahmen ihres Push-Programms in Betrieb zu nehmen, um Erfahrungen mit der Planung, Installation und Gerätezuverlässigkeit zu sammeln. In einem nächsten Schritt soll geprüft werden, inwiefern sich die Anlagen für Contracting eignen. Wichtig sei es, einen Stamm an „SHK-Krafthandwerkern“ auszubilden, um ihn mit den spezifischen Rahmenbedingungen von Mikro-KWK-Geräten vertraut zu machen. „Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung gehört nicht unbedingt zum ­Tagesgeschäft eines klassischen SHK-Fachhandwerkers“, bemerkt Andreas Bachor. Die Amortisation der Investition sei aber ein wichtiges Verkaufsargument. Verstärkt will sich die Mikro-KWK-User-Group auch um das komplexe Thema Strom- und Wärmeabrechnung in Mehrfamilienhäusern kümmern, ein Themenfeld, das von den Marktakteuren durchweg als problematisch beurteilt wird. Auch die Anmeldung und das Genehmigungsprozedere bei EVU und Behörden müssten für den SHK-Fachhandwerker einfacher und transparenter werden.

Bürokratie ist die größte Bremse für die Marktdurchdringung

Mikro-KWK-Geräte sind fast so einfach zu installieren wie Brennwertheizgeräte. Solche Aussagen finden sich fast in jedem Bauherren-Prospekt. Bis es zur Geräteinstallation kommt, müssen sich Bauherren und Fachhandwerker jedoch mit einer ausufernden Bürokratie rund um die Kraftzwerge herumschlagen. Zu berücksichtigen sind das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz, das Erneuerbare Energien-Wärmegesetz, Anträge auf die BHKW-Einspeisevergütung und auf die Befreiung von der Energiesteuer, Beantragung von Mitteln aus EVU- und KfW-Förderprogrammen, Antrag auf Stromeinspeisung beim Versorger und und und. Der bürokratische Aufwand könnte sich schnell zur Marktbremse entwickeln.

Mit der Dienstleistung Ecopower-Service-Wunder will Vaillant potenzielle Kunden, aber auch den Fachpartner im SHK-Handwerk vom bürokratischen Papierkram entlasten. Die Experten des Herstellers bereiten nicht nur alle Dokumente unterschriftsreif für die Erstzulassung vor, sie kümmern sich auch um die jährlichen Anträge und Meldungen beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), Hauptzollamt, Stromversorger und der Bundesnetzagentur. Der Preis für diese Dienstleistung beträgt 295 Euro brutto, für das Anschlusspaket jährlich 39 Euro.

Marktunterstützung durch Contracting

Das Mikro-KWK-Gerät wird zunächst kein Selbstläufer sein. Darin sind sich die Marktakteure einig. Um das Risiko für Kunden und Fachhandwerk abzumildern, will der Energieversorger und Dienstleister EWE deshalb ein spezielles Contracting-Programm auflegen. „Wir erleben SHK-Handwerker im Umgang mit Mikro-KWK-Geräten teilweise sehr hilflos“, sagte Markus Speidel, Vertrieb Energiedienstleistungen der EWE Energie AG, Oldenburg. „Als Contractor übernehmen wir das Risiko für diese neue Technologie, beziehen aber das SHK-Handwerk mit ein.“ Eine wichtige Zielgruppe seien Hausbesitzer, die vor den hohen Kosten einer energetischen Sanierung ihres Gebäudes zurückschrecken oder die die Vorgaben des EEWärme-Gesetzes nicht umsetzen wollen oder können. So sei die Pflicht zur Nutzung erneuerbarer Energie erfüllt, wenn der Wärmebedarf mit mindestens 50 % aus Anlagen zur Nutzung von Abwärme oder unmittelbar aus KWK-Anlagen gedeckt werde. Größte Herausforderung für die erfolgreiche Markteinführung seien die vermutlich höheren Investitions- und Installationskosten, das fehlende Technologieverständnis bei Handwerkern und Kunden sowie der fehlende Bekanntheitsgrad“, so Speidel. Deshalb könnten Contractoren die Einführung der Technologie wesentlich schneller vorantreiben als das SHK-Handwerk.

Wirtschaftlich erst ab 3000 Betriebsstunden pro Jahr

Für die Rentabilität eines Mikro-KWK der Bauart Stirlingmotor mit 1 kW elektrischer und 6 kW thermischer Leistung gilt der einfache Zusammenhang: geringer Wärmebedarf – geringe Laufzeit – geringe Wirtschaftlichkeit. Mike Redder von den Viessmann-Werken, Allendorf, sieht die untere Grenze eines Stirling-KWK-Gerätes bei 3000 Betriebsstunden. Ideal seien ein Jahresverbrauch von etwa 4000 m³ Erdgas und eine Laufzeit von 5000 bis 6000 Betriebsstunden. Neue Einfamilienhäuser kämen allenfalls auf eine Laufzeit von 1000 Stunden pro Jahr sowie einen Jahresverbrauch von etwa 1000 m³ Gas. Mikro-KWK-Geräte seien hier nicht geeignet.

Besonderes Augenmerk bei der Installa­tion müsse auf eine senkrechte, lotrechte Ausrichtung des Gerätes und die Befestigung an einer möglichst massiven Wand gelegt werden. Ansonsten müsse mit Geräuschen und übermäßiger Beanspruchung des Stirlingmotors gerechnet werden.

Auch Detlef Oltmann von Brötje weist ausdrücklich darauf hin, dass sich Stirling-Mikro-KWK-Geräte nicht für die Montage an Leichtbauwänden eignen. Oltmann geht indirekt auf die Schallprobleme ein: „Wir haben viel Zeit und Material in die Schalldämmung gesteckt. Deshalb ist unser Gerät mit rund 139 kg auch relativ schwer.“ Freude hat der Betreiber eines Stirling-Mikro-KWK-Gerätes offenbar nur dann, wenn es optimal zum Gebäude und den Nutzungsgewohnheiten der Bewohner passt. Häufiges Takten verschlechtere den Wirkungsgrad und verkürze die Lebensdauer des Gerätes. Auch an die träge Reaktion des Stirlingmotors müsse sich der Nutzer erst noch gewöhnen. So dauere es rund sieben Minuten, bis der Stirlingmotor seine maximale elektrische Leistung erreiche. Mangelhafte Installationen bei den Feldversuchen haben Brötje dazu bewogen, das Ecogen-Stirlinggerät nur als Systembestandteil zusammen mit einem getesteten Pufferspeicher anzubieten. Im Hinblick auf Smart-Grid-Funktionen kann das Gerät von wärmegeführt auf stromgeführt umgeschaltet werden. Vorläufig werde man nur mit ausgesuchten Fachhandwerkern zusammenarbeiten, idealerweise mit Betrieben, die Heizung und Elektrotechnik aus einer Hand anbieten.

Auch Senertec weist auf Schwierigkeiten mit dem Schall bei Stirling-Mikro-KWK-Geräten hin. „Wir haben das Problem gelöst, indem wir das Aggregat direkt am Pufferspeicher befestigen. Ohne Pufferspeicher wird das Gerät ohnehin nicht verkauft“, so Senft. Auch wenn die Einspeisung von solarer Wärme in den Pufferspeicher den Gesamtwirkungsgrad des Gerätes eventuell schmälere, bietet Senertec diese Option an. „Die Kunden wollen die solare Einkopplung. Das müssen wir akzeptieren.“

Fazit und Ausblick

Mikro-KWK-Geräte müssen zum Gebäude und zu den Nutzungsgewohnheiten der Bewohner passen; für Einfamilienhäuser nach EnEV sind sie eher ungeeignet. Auch bei sorgfältiger Anlagenauslegung ist bei den aktuellen Gerätepreisen eine Wirtschaftlichkeit kaum darstellbar. Als ideal gelten Mehrfamilienhäuser ab etwa fünf Wohneinheiten. Firmen wie Senertec setzen eher auf Kunden mit Bauchgefühl und weniger auf Pfennigfuchser. Viele Kunden wollen ihren Strom einfach selbst erzeugen, so die Erfahrungen. Das Elektroauto könnte diesen Trend noch beschleunigen.

Gesetze bremsen den Markt

Viele Marktakteure sehen in dem kaum mehr zu durchschauenden Dschungel aus Verordnungen, Richtlinien und Gesetzen das eigentliche Markthemmnis für Mikro-KWK-Anlagen. Obwohl immer mehr Hersteller auf den Markt drängen – das BHKW-Infozentrum in Rastatt schätzt die Anzahl der BHKW-Module im Leistungsbereich von 1 kW bis 20 MW auf 1200 Modelle –, sank die Anzahl neuer Anlagen laut Trend Research im Jahr 2010 um 10 %. Insgesamt wird die Anzahl installierter Mikro-KWK-Anlagen bis 10 kW elektrischer Leistung mit rund 30000 angegeben.

Im Jahr 2010 gingen in Deutschland etwa 4000 Anlagen in Betrieb. Der Privatsektor spiele derzeit in diesem Leistungssegment eine untergeordnet Rolle. Hauptabnehmer seien vor allem gewerbliche Kunden. Erst ab 2015 werde der Anteil an Privatkunden deutlich zunehmen, so Trend Research.

https://www.trendresearch.de/

http://www.bhkw-infozentrum.de

Auf das Bauchgefühl setzen

Mit rund 25000 verkauften Dachs-­Mini-BHKW kann Senertec in puncto Auslegung, Behördenkram und Käufermotivation die meiste Erfahrung vorweisen. Jochen Senft von Senertec sieht den Markt für Stirlinggeräte deshalb positiver als Wettbewerber und Marktforscher: „Unser Ziel sind 30000 Ein­heiten pro Jahr. Endlich können wir mit dem Dachs-Stirling auch die Kunden beliefern, für die der Dachs zu groß ist.“ Einen wichtigen Verbündeten sieht Senertec in der Elektromobilität. „Der Kunde will künftig den Strom für sein Elektroauto am liebsten selbst produzieren. Da kommt das Stirlinggerät gerade recht. Das hat eher etwas mit dem Bauchgefühl zu tun und weniger mit wirtschaftlichen Überlegungen.“

Wolfgang Schmid ist Fachjournalist für Technische Gebäudeausrüstung, 80751 München, wsm@tele2.de