Rundum versorgt dank gekoppelter Energieerzeugung

Dezentrale Kleinkraftwerke versorgen Gewerbebetriebe sowie private Objekte mit Wärme und erzeugen gleichzeitig Strom. Mit bewährter Technik erobert jetzt ein neues Modell den Markt für Einfamilienhäuser.

Schwindende Ressourcen, Klimaziele und steigende Energiepreise fordern zunehmend eine bedachtsame Nutzung der vorhandenen Rohstoffe. Sogenannte Mikro-KWK-Anlagen erzeugen Strom und Wärme in einem Schritt direkt am Ort des Verbrauchs. Dabei folgen sie dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), bei der der einmal eingesetzte Brennstoff doppelt und damit besonders effizient genutzt wird. Während gewöhnliche Großkraftwerke nur etwas mehr als ein Drittel des Brennstoffs tatsächlich in Energie umwandeln, erreichen Mikro-KWK-Anlagen deutlich höhere Wirkungsgrade. Der Clou: Anstatt die bei der Stromerzeugung freiwerdende Abwärme ungenutzt entweichen zu lassen, beheizen die kleinen Energiezentralen damit ganze Gebäude. Das bayerische Unternehmen SenerTec ist mit mehr als 29.000 ausgelieferten Dachsen Marktführer im Bereich dezentraler Kleinkraftwerke.

Die Ölkrise als Geburtsstunde
Auf dem Motor jedes Dachs Fabrikats ist heute noch „Sachs“ zu lesen. Denn der bekannte Automobilzulieferer Fichtel & Sachs ist der Entwickler der europaweit meistverkauften Mikro-KWK-Anlage. Im Zuge der zweiten Ölkrise 1979 begann das Traditionsunternehmen, an einer motorbetriebenen Wärmepumpe zu arbeiten. Mit dem anschließenden Fallen des Ölpreises stellte Fichtel & Sachs die Arbeit an diesem Projekt zwar wieder ein. Doch die Idee, mit einem Motor ressourcenschonend Energie zu erzeugen, blieb bestehen. Die Entwicklung wurde zusammen mit einem Hochleistungsgenerator und einer mikroprozessorgesteuerten Regelung zum Herzstück des späteren Dachs, der ersten serienreifen Mikro-KWK-Anlage.

Von Sachs zum Dachs
Für die Serienfertigung des Dachs wurde im März 1996 ein eigenes Unternehmen gegründet, das die KWK-Anlage produzieren und vermarkten sollte: die SenerTec Kraft-Wärme-Energiesysteme GmbH. 25 Jahre später arbeiten 135 Beschäftigte am Unternehmenssitz in Schweinfurt. Der Dachs steht hier heute nicht nur für eine innovative und zugleich klimaschonende Lösung zeitgemäßer Energieversorgung, sondern gleichzeitig auch für ein Geschäftsmodell. Denn mit 29 regionalen Centern und insgesamt 650 Partnern – von Energieversorgern bis Heizungsbauern – steht ein komplettes System hinter der Mikro-KWK-Anlage.

Zukunft KWK
2010 wurden in Deutschland mehr Mikro-KWK-Anlagen verkauft als jemals zuvor. Dass die Themen Energie und Klimaschutz stärker in den Fokus rücken, erhöht auch die Attraktivität der dezentralen Energieerzeugung, die den Betreibern auch ein Stück weit Unabhängigkeit von den großen Stromversorgern verschafft. Durch die gekoppelte Energieerzeugung sinken zudem Primärenergiebedarf und Treibhausgasemissionen gegenüber der separaten Energiegewinnung erheblich. Gleichzeitig sparen KWK-Anlagen-Betreiber Geld, indem sie den einmal bezahlten Brennstoff effizienter nutzen und ihren eigenen Strom erzeugen. Auch die Politik forciert einen Ausbau von KWK – nicht zuletzt, da die gekoppelte Energieerzeugung zum Erreichen der Klimaziele beiträgt. So werden KWK-Anlagen seit April 2012 wieder staatlich bezuschusst. Damit will die Politik die nötigen Anreize für den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung schaffen.

Ein Dachs für alle Fälle
Mit einem Verhältnis von einem Drittel elektrischer zu zwei Dritteln thermischer Leistung entsprechen die Anlagen dem Wärmebedarf gewerblicher und privater Objekte. Strom und Wärme werden im Betrieb immer gleichzeitig erzeugt. Der klassische Dachs eignet sich besonders für Objekte wie Schwimmbäder, Hotels, Siedlungen oder Kleingewerbe, kommunale Einrichtungen, größere Mehrfamilienhäuser und komfortable Wohnhäuser, die das ganze Jahr über viel Wärme benötigen. Bis zu zehn Geräte können kaskadiert im Netz betrieben werden. So lassen sich Leistungsbereiche von bis zu 125 Kilowatt thermisch und 55 Kilowatt elektrisch abdecken. Neugebaute Ein- oder Zweifamilienhäuser in Standardgröße haben indes meist einen zu geringen Wärmeverbrauch, um die Geräte mit durchschnittlich 5,5 Kilowatt elektrischer und 12,5 Kilowatt thermischer Leistung effizient zu betreiben.

Der Stirling: Neues aus dem Dachsbau
Mit der Zeit hat SenerTec ständig an der Weiterentwicklung seines Dachses gearbeitet. So wurden über die Jahre immer wieder Motor und Systemtechnik verbessert, neue Regler entwickelt und optimiert und der Dachs für die Erweiterung um regenerative Energiesysteme fit gemacht. Jetzt hat der Vorreiter für gekoppelte Energieerzeugung sich eine Lösung für die speziellen Bedürfnisse kleinerer Energieabnehmer einfallen lassen, um die zukunftsweisende Technologie der Kraft-Wärme-Kopplung auch für Wohnhäuser mit geringerem Energiebedarf nutzbar zu machen: den Stirlingmotor. Der bereits 1816 – lange vor den Verbrennungsmotoren Nikolaus August Ottos oder Rudolf Diesels – von dem schottischen Geistlichen Robert Stirling entwickelte Motor ist nach der Dampfmaschine die zweitälteste Wärmekraftmaschine der Welt.
Als Ergänzung des eigenen Portfolios hat SenerTec nun mithilfe des Stirlingmotors ein Produkt entwickelt, das auf den niedrigeren Bedarf von Ein- und Zweifamilienhäusern abgestimmt ist, für die sich der Einsatz des Dachs bisher nicht gerechnet hat. Der Dachs Stirling SE ist mit einem Kilowatt elektrischer und 5,8 Kilowatt speziell für kleinere Objekte mit geringem Verbrauch ausgelegt. Die Anlage deckt den Wärmebedarf und erzeugt zusätzlich bis zu 70 Prozent des benötigten Stroms. Als clevere Systemlösung verfügt der Dachs Stirling SE über einen integrierten 18-Kilowatt-Brenner, der Bedarfsspitzen auffängt. Ein Pufferspeicher mit 530 Litern Fassungsvermögen bevorratet die Wärme für Heizung und Warmwasser. Optional lässt sich die Anlage um Solarthermiemodule erweitern.

Wartungsarm im Einfamilienhaus
Im Gegensatz zum Ottomotor findet die Verbrennung beim Stirlingmotor nicht in einem Zylinder, sondern außerhalb in einem mit Erd- oder Flüssiggas betriebenen Brenner statt. Im Motor bewegen sich ein Arbeitsgas – zum Beispiel Helium – sowie zwei Kolben: ein Arbeitskolben und ein Verdrängerkolben. Das Arbeitsgas wird im geschlossenen Zylinder abwechselnd erhitzt und abgekühlt. Dadurch entsteht ein Kreislauf aus Unter- und Überdruck, der den Arbeitskolben hin- und herbewegt und durch den Verdrängerkolben mitgesteuert wird. Dies geschieht 50 Mal in der Sekunde, wodurch der angekoppelte Lineargenerator Wechselstrom mit 50 Hertz (Hz) erzeugt. Motor und Generator sind das Herzstück der modernen und robusten Anlage. Sie arbeiten dank des federgelagerten Freikolbenstirlings nahezu geräuschlos und vibrationsfrei. Zudem ist der Stirlingmotor hermetisch abgeschlossen, sodass keine Schmierstoffe gewechselt werden müssen.

KWK rechnet sich
Für Verbraucher sind die Kleinkraftwerke auch finanziell attraktiv, da sie ihrem Betreiber neben den eingesparten Energiekosten eine handfeste Rendite bescheren. Denn jede mit KWK-Technik erzeugte Kilowattstunde Strom wird dem KWK-Gesetz gemäß mit einem Bonus Cent vergütet. Für die Menge Strom, die nicht direkt vor Ort genutzt, sondern ins Netz des lokalen Energieversorgers eingespeist wird, erhalten Betreiber zusätzlich eine entsprechende Einspeisevergütung. Da mit Anlagen wie dem Dachs oder dem neuen Stirling-Gerät der Primärenergiebedarf erheblich sinkt, erfüllen sie sowohl die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) als auch des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) – auch ohne zusätzlich regenerative Energieträger einzusetzen.

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