Blockheizkraftwerke (BHKW) werden mit Brennstoffen wie Erdgas oder Heizöl betrieben und nutzen die erzeugte Wärme zur Erzeugung elektrischer Energie. Bei gegebenem Heizbedarf ist dafür ein entsprechend größerer Bedarf an Brennstoff erforderlich. Da bei Strom aus konventionellen Kraftwerken die Wärme im allgemeinen ungenutzt bleibt, wird beim Vergleich der Erzeugung einer einer gegebenen Strommenge in der Summe die verbundene Menge an Wärmeenergie eingespart, eben da sie beim BHKW genutzt wird (Kraft-Wärme-Kopplung). Desgleichen gilt für die damit verbundenen Treibhausgas-Emissionen.
Diese Überlegung gilt allerdings strenggenommen nur unter der Bedingung gleicher elektrischer Wirkungsgrade von konventionellem Kraftwerk und BHKW. BHKW sollten daher auf maximale elektrische Effizienz ausgelegt werden. Maßstab sind dabei die konventionellen Kraftwerke, die typischerweise einen elektrischen Wirkungsgrad von 40% und mehr aufweisen.
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Erläuterung am Beispiel:
Ein konventionelles Kraftwerk (linke Spalte) produziert eine gewisse Strommenge z.B. 1 MWh. Beträgt der Wirkungsgrad 40% so fallen 1,5 MWh an Abwärme an, die ungenutzt z.B. über Kühltürme oder Flusswasser abgeführt werden. Ein BHKW stellt dieselbe Strommenge bereit, nutzt aber die anfallende Abwärme zu Heizzwecken. Ist die elektrische Effizienz des BHKW (33% bei der mittleren Spalte) etwas kleiner als die des konventionellen Kraftwerks, so wird für die gegebene Strommenge mehr Abwärme produziert. Allerdings lässt sich nur der "eingesparte" Anteil gutschreiben.
Zur Deckung des Wärmebedarfs muss beim BHKW eine größere Menge an Brennstoff eingesetzt werden, da zusätzlich auch Strom produziert werden muss. Je höher die elektrische Effizienz des BHKWs ist desto mehr Abwärme wird pro erzeugter MWh Strom eingespart. Die rechte Spalte zeigt ein BHKW, dass denselben Wärmebedarf deckt, aber einen elektrischen Wirkungsgrad von lediglich 10% hat.
Verbunden mit der Nutzung von Abwärme wird CO2 eingespart. Diese Menge hängt allerdings sowohl von der Art des konventionellen Kraftwerks als auch des BHKWs ab. Werden beide Kraftwerke mit Gas betrieben, so ergibt sich pro MWh gesparter Abwärme 0,27 Tonnen eingesparte CO2 Emission. Wird der Vergleich jedoch mit einem Baunkohlekraftwerk vorgenommen, so ist die Ersparnis 1,7 mal so hoch (um diesen Faktor ist der Emissionsfaktor von Braunkohle höher als der von Gas) und es werden sogar 0,46 Tonnen CO2 pro MWh eingespart. Beim Vergleich von mittlerer und rechter Säule im Bild wird vom Braunkohlekraftwerk 1,07 Tonnen CO2 emittiert, während vom gasbetriebenen BHKW trotz höherem Energieeinsatz lediglich 0,75 Tonnen freigesetzt werden. In der Summe können dem BHKW eine Negativemission von 0,32 Tonnen zugeschrieben werden. Das BHKW mit niedriger elektrischer Effizienz (10%, rechte Säule) benötigt einen Brennstoffeinsatz von 10 MWh um 1 MWh an Strom zu produzieren und würde dabei 2,5 Tonnen CO2 freisetzen und damit keine negativen Emissionen verbuchen können.
Wie lässt sich mit einer gegebenen Menge an Brennstoff die höchste Heizwärme erzeugen?
Besser als Verbrennen ist es, den Brennstoff zur Erzeugung von Strom zu nutzen und mit diesem Strom Wärmepumpen mit einer großen Arbeitszahl zu betreiben. Dadurch kann nämlich Umweltwärme verfügbar gemacht werden und damit die Heizwärme über den Brennwert hinaus vergrößert werden. Das BHKW sollte dabei einen möglichst hohe elektrischen Wirkungsgrad aufweisen. BHKW und Wärmepumpe ergänzen sich bei der klimaschonenden Wärmeversorgung. Selbst wenn der Wärmenpumpenstrom überwiegend aus Windkraftanlagen stammt, sind BHKWs erforderlich um den Strom auch im Falle einer Flaute bereitstellen zu können.
Für einen gegebenen Wärmebedarf ist auch die THG-Emission am niedrigsten, wenn ein gasbetriebenes BHKW hoher elektrischer Effizienz mit einer Wärmepumpe hoher Arbeitszahl kombiniert wird. Beim Vergleich mit dem Kohlekraftwerk bleibt dann sogar die Emission negativ!
