Unerkannte Potenziale im Keller

Markt Trendreport

Dezentrale Erzeugung - Die Zeit der großen Dinosaurier unter den Kraftwerken sei abgelaufen, heißt es seit Jahren bei den Lobbyisten der dezentralen Technik. Kleine Motoren und Turbinen gibt es tatsächlich längst und vielfältig – doch um sie als ›intelligenten Schwarmstrom‹ für verlässliche Regelenergie einsetzen zu können, ist es noch ein weiter Weg.

28. Mai 2013

Effizient, sicher und umweltfreundlich soll sie sein, die Energiewende nach deutschem Vorbild. Mit dem Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 und dem Ausbau von Wind, Sonne und Biomasse als künftige Hauptquellen für den Strombedarf von derzeit rund 75GW verfügbarer Leistung stellt sich immer mehr die Frage, wie jene Tage und wohl auch Wochen überbrückt werden sollen, an denen Wind und Sonne fehlen. Die Speicherkapazitäten sind technologisch bislang noch nicht in der Lage, mehr als ein paar Stunden auszuhelfen. Bleibt also vorerst nur die Variante, auf Backup-Kraftwerke zu setzen.

Auf den ersten Blick sieht es dabei so aus, als bliebe dabei das eigentliche Ziel der Energiewende, also die Reduzierung der Klimagas-Emissionen, auf der Strecke. Seit Fukushima haben in Deutschland vor allem die großen Braunkohlekraftwerke den Atomstrom ersetzt, wenngleich zuletzt der Zubau besonders in der Photovoltaik rasant vor sich ging und wohl schon in wenigen Jahren die Deckelungsgrenze von 52GW installierter Leistung erreicht.

Dann wird zwar nicht mehr die Einspeisung nach EEG vergütet, aber zusammen mit Off- und Onshore-Windstrom und ihren festen Vergütungssätzen an der Energiebörse EEX wird dort die MWh so billig sein, dass sich kein anderer Kraftwerkstyp mehr lohnt. Zudem hat auch die Technologie in den Großkraftwerken erhebliche Fortschritte gemacht, was deren Reaktionsfähigkeit bei Bedarfsschwankungen betrifft. Sind also ausgerechnet die großen Braunkohlemeiler von RWE und Vattenfall die künftigen Stützen einer aus ökologischen Gründen angeschobenen Energiewende?

Komplexes Bonussystem

Geplant war das so nicht, denn die Zukunft des Stroms sollte grün sein. Nicht mit Wirkungsgraden von 43%, sondern mit mindestens über neun Zehntel des Brennstoffes sollten Licht, Kraft oder Wärme gewandelt werden – und das möglichst dezentral, weil nur so der Bau neuer Leitungen finanzierbar und Bürgersinn oder -wut besänftigt werden kann.

Ideen gab und gibt es dabei zuhauf, von der eigenversorgten ländlichen Gemeinde, Nahwärme-Netzen für Dörfer und Wohngebiete bis hin zu Contracting-Modellen für Krankenhäuser oder Schwimmbäder. Und mancher Eigenheimbesitzer hat auch schon die notwendigen 20- oder 30.000€ investiert und sich sein Mikro-Kraftwerk in den Keller stellen lassen. Überall dort rattern Gasmotoren, die Wärme liefern und Strom in das Netz einspeisen.

Es ist wie mit der Energiewende: Viele mehr oder weniger gute Ansätze, aber kein System und oft hohe Kosten. Die Leistung der Anlagen reicht von weniger als 20kW bis hin zu – in Deutschland häufig – 2MW. Denn wer darüber hinaus geht, bekommt Probleme mit dem hochkomplexen Bonussystem für den KWK-Strom, den der Staat garantiert und Otto Normalkunde über eine Umlage finanziert. Biogasmotoren sind sogar recht oft nur 500kW stark, das ist die Grenze für ›privilegierte Anlagen‹.

Diese Minileistungen machen den Kohl nicht fett, könnte man denken. Zumindest scheinen das die deutschen Statistiker zu tun, die sich bislang nicht durchringen konnten, Verlässliches zu den bereits installierten Kapazitäten zu ermitteln. Der BDEW weiß nicht, was für Potenziale inzwischen genutzt werden könnten, das Bundesministerium für Wirtschaft auch nicht – obwohl dort die Kosten für die Umlage ermittelt werden. Dort verweist man auf die sogenannte Kraftwerksliste der Bundesnetzagentur, die sämtliche Anlagen auflistet und nach diversen Kriterien – etwa Bundesland, Baujahr Leistung oder Erzeugungsart – differenziert betrachten lässt.

Statistik unter neuen Zeichen

Inklusive einiger stillgelegter Kraftwerke kommt die lange Excel-Liste auf 1.561 Positionen, mit inbegriffen Wind- und Solarenergie. Kleine BHKW kommen dort fast gar nicht vor, sie werden nur summarisch erfasst. Auch Industrieanlagen fehlen, da sie in der Regel nicht dem EEG unterliegen. Die Liste kommt auf eine installierte Leistung von insgesamt rund 174GW zum Jahresende 2012, davon knapp 75GW von Anlagen aus dem Bereich der Erneuerbaren. Für Erdgas lautet der Wert 19,2GW – welches allerdings überwiegend Großanlagen sind.

Wenn künftig verstärkt die Selbstvermarktung oder der Eigenverbrauch in den Fokus rücken, dürfte diese Form der Statistik sich rasch von den Realitäten entfernen. Eine weitere umfassende Liste präsentiert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), das tatsächlich sämtliche KWK-Anlagen auflistet. Allerdings sind diese hier nicht mit ihrer tatsächlichen Leistung, sondern nur nach den Größenklassen erfasst.

Wachsende Probleme

Selbst der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung hat weder Zahl noch Größenordnung zu vermelden, obwohl das doch eigentlich ein Kernthema für die Lobbyisten sein sollte. Immerhin weiß man, dass rund 16% der Stromerzeugung in Deutschland mit der Kraft-Wärme-Kopplung erfolgt.

Allerdings sind in dieser Zahl auch die großen GuD-Anlagen der Stadtwerke mit zum Teil deutlich über 100MW enthalten. Sogar Großkraftwerke wie das in Lippendorf bei Leipzig sind Teil dieser Statistik. »Anlagen bis ein Megawatt liefern derzeit nach den jüngsten Erhebungen etwa 3,5TWh, also 0,6Prozent des Strommarktes«, weiß immerhin Marco Wünsch von der Prognos AG, die mehrere Studien zur KWK-Nutzung erstellt hat.

Dass selbst die relativ kleinen Maschinen in ihrer Summe eine geballte Macht sein können – und sich zudem überaus rentabel betreiben lassen –, davon ist Bodo Drescher seit langer Zeit überzeugt. Der Chef des Leipziger Handelshauses Energy2market stellt im Auftrag von Betreibern von KWK-Anlagen Minuten- und Sekundenreserven bereit – und sichert damit schon heute in diesem Bereich die Stabilität des Systems mit ab.

»Im Einzelbetrieb geraten kleine Anlagen trotz der Wärmekraftkopplung immer mehr in wirtschaftliche Probleme, weil sowohl der Börsenpreis immer tiefer rutscht, aber auch die Erlöse für Regelenergie durch die sinkenden Laufzeiten nicht ausreichen, um Kapital- und laufende Kosten zu decken«, sagt Drescher, der inzwischen den Strom für 600 KWK-Anlagen aus der Biogasproduktion, aber auch Strom von kleinen BHKW, vermarktet.

Dabei meldet Energy2market negative und positive Sekundärreserven, von der zurzeit rund 5.000MW in Deutschland benötigt werden. Das Problem dabei ist, dass die überwiegende Mehrzahl der Biogas-Anlagen einst als Grundlast geplant oder errichtet wurden, während die Erdgas-BHKW in der Regel wärmegeführt sind. Im ersteren Fall lohnt es sich laut Dreschers Berechnungen, die Leistung deutlich zu erhöhen, damit in den gut bezahlten Spitzen mehr Strom geliefert werden kann, während sonst auch Pausen möglich sind – Biogas lässt sich leicht speichern.

Ausweg regelbarer Betrieb

Bei den Gasmotoren benötigt man große Wärmespeicher, um die Maschinen vom Wärmebedarf zeitlich zu entkoppeln. Die Investition ist eine Sache des Einzelfalls, tendenziell lohnt es sich eher bei den größeren Maschinen. »Ich rechne damit, dass aufgrund der ungenauen Prognosen der Sonnenstromeinspeisung künftig eher noch mehr Ausgleichsenergie abgerufen wird«, so Drescher.

Die kleinen BHKW, die seit März laut den aktualisierten Richtlinien auch Blindstromleistung liefern müssen, könnten daher seiner Ansicht nach die Großkraftwerke mittelfristig weitgehend ersetzen. »Ob es dauerhaft ökonomisch Sinn macht, hängt aber vom kommenden Strommarktdesign ab, es müssen stärkere Anreize für eine bedarfsgerechte Produktion von EEG-Strom her«, sagt Drescher.

Marco Wünsch von Prognos merkt ebenfalls die wachsenden wirtschaftlichen Probleme von KWK-Anlagen an, auch er sieht den Ausweg in der Umrüstung auf einen stromgeführten, regelbaren Betrieb – was allerdings gerade bei den kleinen Anlagen finanziell kaum Sinn machen dürfte. Deshalb stockt derzeit offenbar der Zubau vor allem bei den kleinsten Geräten der Einfamilienhaus-Klasse.

Flexible Betreibermodelle

Lichtblick hatte vor wenigen Jahren das Ziel von 100.000 kleinen ›Zu-Hause-Kraftwerken‹ in deutschen Kellern verkündet – doch die Hamburger haben mit dem ehrgeizigen Projekt nach eigenem Bekunden »viel Lehrgeld« bezahlt. So wurde den Kunden angeboten, in einer Form von Contracting die 20-kW-Maschinen kostenlos in den Keller zu stellen und nur für die Wärme zu kassieren, während der Strom von Lichtblick vermarktet wurde.

Etwa 750 Anlagen hat das Unternehmen so seit 2010 vor allem in Hamburg und Berlin in Betrieb genommen – dann war vergangenen Herbst erst einmal Schluss. »Wir verkaufen jetzt die hoch effizienten Maschinen mit individuellen Paketen, orientieren uns aber von vornherein nicht nur auf den notwendigen Mindestwärmebedarf von etwa 70.000kW, sondern auch auf flexible Betreibermodelle«, so Pressesprecher Ralph Kampwirth. Denn auch hier machen die stetig sinkenden Börsenpreise für den rein wärmegeführt produzierten KWK-Strom den Anlagen das Leben sauer. »Ein möglichst großer Wärmespeicher als Puffer ist daher von großem Vorteil«, so Kampwirth.

Ausbau im industriellen Bereich

»Wir sehen derzeit den Trend, dass hier investiert wird, weil die hohen Umlagen und Steuern für Strom so umgangen werden können«, sagt Wünsch von Prognos. Allerdings erfolgt dieser Ausbau, der die EEG-Umlage in den nächsten Jahren weiter deutlich nach oben drücken könnte, vor allem im gewerblichen und industriellen Bereich. »Man kann grundsätzlich sagen, dass KWK-Anlagen mit zunehmender Größe auch rentabler eingesetzt werden können«, so Wünsch.

Das gilt zumindest für die nahe Zukunft. Mittelfristig haben zahlreiche Verfechter der Energiewende die Vision, durch ein intelligent vernetztes System von Wind- und Solar-Erzeugungsanlagen mit den möglichst per Fernregelung steuerbaren Kleinkraftwerken im Keller und den BHKW der Stadtwerke das Problem der Zwischenspeicherung fluktuierender Erzeugung in den Griff zu bekommen. Power to Gas ist hierbei nur eine Facette, wichtig sind in jedem Fall das Erdgasnetz und ausreichend Wärmespeicher und Motoren, die dann bei Nebel und Flaute tagelang in die Bresche springen können.

Rein rechnerisch wäre das gar nicht einmal so unermesslich teuer, wie man zunächst annehmen könnte. Entsprechende Zahlen aus der benötigten Mindestleistung von 75GW und den Mindestkosten für die Investitionen der günstigsten Anbieter pro kW lassen sich leicht mit den Grundrechenarten zusammenbringen. »Wir haben das überprüft, der Aufschlag auf die EEG-Umlage würde sich deutlich unterhalb von der Ein-Cent-Grenze bewegen«, berichtete dazu Prof. Thomas Bruckner von der Uni Leipzig. Vor zwei Jahren wäre das sicher noch eine prima Nachricht gewesen.

Manfred Schulze

Projekt

Fernwärme-Konzept für Freiburger Wohngebiet

Ein Beispiel für eine Nahwärmeversorgung im Contracting-Modell mit BHKW ist das realisierte Projekt ›Kreuzsteinäcker‹ in Freiburg-Littenweiler. Das erdgasbetriebene BHKW ist in das Gebäude des Strandbades integriert und entstand im Auftrag der Freiburger Wärmeversorgung (FWV) durch Badenova. Es besteht aus zwei Erdgas-Brennwertkesseln, einer Wärmepumpe sowie einem Reservekessel und ist an das bestehende Fernwärmenetz angeschlossen. Das BHKW stellt Grundlaststrom zur Verfügung. »Darüber hinaus kann es im Zusammenspiel mit der regenerativen Energieerzeugung innerhalb von Minuten zu- und abgeschaltet werden und so das fluktuierende Stromangebot aus Photovoltaik und Wind ausgleichen helfen«, so Klaus Preiser, Geschäftsführer der FWV und der Badenova-Wärmeplus. Durch den zusätzlichen Einbau einer Wärmepumpe, die alle Abwärmeströme des BHKW nutzt und auf ein nutzbares Temperaturniveau bringt, habe man den Gesamtwirkungsgrad des BHKW auf bis zu 98% gesteigert. Ein 50.000-l-Pufferspeicher soll ein zu häufiges Takten, also Hoch- und Herunterschalten der Anlage, vermeiden und für gleichmäßig stabilen Betrieb sorgen.

Erschienen in Ausgabe: 05/2013