Geschichte der Blockheizkraftwerke

Seit wann gibt es Blockheizkraftwerke? Welche technischen Entwicklungen gab es in diesem Zusammenhang? Und welche Erfindungen und Entwicklungen machten die Entwicklung des BHKWs überhaupt möglich? Dabei kann man feststellen, dass seit einigen Jahrhunderten verschiedene technische Errungenschaften und Weiterentwicklungen den Weg für die heutigen, modernen Blockheizkraftwerke geebnet haben. Diese und einige Fragen mehr stellen sich, wenn es um die Geschichte des BHKWs geht. Dazu können einige interessante Meilensteine der Technik-Geschichte Aufschluss geben.

Stationen der Geschichte der Blockheizkraftwerke

Im Jahr 1791 entwickelte der britische Erfinder John Barber den Gasturbinen-Motor, einem ersten Vorläufer der modernen Gasmotoren für BHKWs. John Barbers Erfindung der Gasturbine konnte zwar zunächst nicht realisiert werden, dennoch lieferte er eine genaue Beschreibung des Funktionsprinzips. So wandeln Gasturbinen die Energie der erhitzten Gase in Antriebsenergie.

1816 entwickelte der schottische Erfinder Robert Stirling den nach ihm benannten Stirling-Motor, der heute in vielen Fällen für das BHKW verwendet wird. Robert Stirling war nicht nur ein schottischer Pastor, sondern auch ein begabter Ingenieur, der die Universität von Edinburgh besucht und die Fächer Latein, Griechisch, Mathematik und Logik absolviert hatte. Später studierte er Theologie in Glasgow. Im Jahr 1816 meldete Stirling ein Patent über eine Heißluftmaschine an, die später als Stirling-Motor bekannt werden sollte. Die Realisierung erfolgte in drei Stufen bis 1818. Zunächst wurde das Gerät als Wasserpumpe in Bergbau eingesetzt, bis der Motor überhitzt durchbrannte. Stirling war Vater von sieben Kindern und bis zu seinem Tod Pastor der Presbyterianischen Kirche. Bis 1840 entwickelte er weitere Maschinen. 1843 schließlich konnte Stirling einen für die damalige Zeit leistungsfähigen Motor an eine Gießerei liefern. Diese Maschine wies eine Leistung von 34 Kilowatt auf bei einer Drehzahl von 28 pro Minute. Der Zylinderdurchmesser betrug 0,4 m, der Hub betrug 1,22 Meter, wassergekühlt. Damals wurde erstmals ein Regenerator eingesetzt, der über ein Drahtgeflecht verfügte. Der Motor lief vier Jahre lang, verbrauchte ein Drittel des Treibstoffs der Dampfmaschine und erreichte einen damals beachtlichen Wirkungsgrad von 18 Prozent.

Im Jahr 1832 arbeitet der französische Erfinder Hippolyte Pixii an einer magnet-elektrischen  Wechselstrommaschine. Dieses Gerät lieferte die Grundlage für die heutigen modernen Generatoren, die in BHKWs Verwendung finden. Pixii war gelernter Instrumentenbauer und arbeitete unter anderem für André-Marie Ampère, dem bekannten Physiker. 1831 stellte bereits Michael Faraday, ein englischer Naturforscher, eine magnetelekrische Maschine vor, die Gleichstrom lieferte, in dem sich zwischen den Magnetpolen eines Hufeisenmagnets eine Kupferscheibe im Kreis drehte. Pixii nutzte dieses Prinzip und entwickelte ein Jahr später einen Wechselstrom-Generator. Das Gerät arbeitete mit einem rotierenden Magneten und einer Spule mit einem Eisenkern, der mit einer Handkurbel angetrieben werden musste. Dadurch entstanden Funken mit einer Länge von einigen Millimetern. Die Akademie der Wissenshaften in Paris erfuhr von diesen Entwicklungen und verlieh dem Erfinder in Paris einen Preis.

Im Jahr 1902 konnte in Beelitz-Heilstätten das erste Fernheizwerk in Deutschland eingeweiht werden, das erstmals mit dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung arbeitete. Auf dem weitläufigen Gelände ragt vor allem 42 Meter hohe Wasserturm heraus. Beelitz-Heilstätten ist das älteste Energiezentrum seiner Art und war eine Kombination aus Fernheizwerk und Elektrizitätswerk. In Zweiflammrohrkessel entstand Wärmeenergie als Nass-Dampf. Damit wurden Anlagen zur Stromerzeugung und Dampfpumpen zur Wasserförderung betrieben. So konnten u.a. Gebäude beheizt werden. Anfangs arbeiteten zwei Gleichstromgeneratoren, die von Dampfmaschinen betrieben wurden. Die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage war bis 1975 in Betrieb, bis sie 1994 stillgelegt wurde. Heute ist die Anlage ein Museum.

Einige Jahrzehnte später, im Jahr 1986 entwickelte das Unternehmen und Automobilzulieferer Fichtel & Sachs einen Prototyp eines Mikro-Blockheizkraftwerks und beginnt mit ersten Feldversuchen, die etwa zehn Jahre dauern sollten.

Zehn Jahre später begann 1996 das Unternehmen Senertec mit der Produktion des Mikro Blockheizkraftwerks Dachs. Damit wurden die Blockheizkraftwerke erstmals serienreif produziert.

1997 gründeten Bürger der Stadt Schönau im Schwarzwald die Elektrizitätswerke Schönau und kauften damit das Stromnetz der Stadt. Sie machten als Stromrebellen Schlagzeiten und die Stadt unabhängig vom Atomstrom. Die EWS versorgt heute bundesweit zehntausende Haushalte und zahlreiche Unternehmen mit Öko-Strom, der etwa über Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt wird.

Im Jahr 2002 verabschiedete die damalige Bundesregierung unter Rot-Grün das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz. Dieses Gesetz regelt die Einspeisung und Vergütung von Strom, der durch Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen erzeugt wird. Bis dato gab es einige Novellierungen und Änderungen des Gesetzes. Die erste Ursprungsfassung trat im April 2002 in Kraft, damals noch unter dem Namen Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung.

2005 konnten erstmals über 50 Prozent der Energieversorgung im Nachbarland Dänemark mit Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, also BHKWs, bestritten werden. In Deutschland wurde das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz, kurz KWK-Gesetz, überarbeitet, um den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung und damit der Blockheizkraftwerke zu fördern.

Im Jahr 2009 stieg der Auto-Konzern Volkswagen in den BHKW-Markt ein und kooperierte mit dem BHKW Anbieter Lichtblick. So konnten rund 100.000 so genannte „Zu-Hause-Kraftwerke“ installiert werden.

Zukunft der Geschichte der Blockheizkraftwerke

Und wie sieht die Zukunft der Geschichte der Blockheizkraftwerke aus? Die aktuelle Bundesregierung hat vor, dass 2020 25 Prozent der gesamten Stromversorgung in Deutschland mit BHKW-Anlagen sichergestellt werden soll.

BHKW damals und heute

Zunächst war die Grundidee des BHKW, dass die Energie effektiv vor Ort genutzt wird, wo sie auch produziert wird. In den Anfangszeiten kamen daher in erster Linie Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Sie wurden hauptsächlich mit Heizöl oder Gas betrieben. Heute werden innovative Techniken wie Dampfmotoren oder Holzvergaser eingesetzt. Früher ging es beim BHKW vor allem darum, Raumwärme zu erzeugen. Mit den modernen Techniken besteht nun die Möglichkeit, Prozesswärme zu erzeugen und effektiv zu nutzen. Das macht das BHKW vielseitig und zudem interessant für Industrie-Betriebe. So kann ein BHKW heute genutzt werden, um Nutzwasser zu erwärmen, Strom zu erzeugen oder zur Verwendung für Klimaanlagen und Kühlgeräte.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten der BHKWs

Da heute eine Vielzahl von BHKW-Motoren eingesetzt werden können, bietet das auch mehr Möglichkeiten zur Verwendung geeigneter Brennstoffe. Daher kommen heute unter anderem auch Rapsöl oder Biogas zum Einsatz in einem BHKW. Diese Brennstoffe sind umwelt- und klimafreundlicher und sind zudem vergleichsmäßig preisgünstig. Heute spielen die ökologischen Aspekte beim BHKW eine wesentliche Rolle, mehr als früher. Zu Beginn konnten BHKWs vor allem durch Wirtschaftlichkeit und Einsparmöglichkeiten überzeugen. Heute verweisen die Hersteller auf sparsamen und effektiven Einsatz von Brenn- bzw. Kraftstoffen. Nicht zuletzt deshalb werden heute die BHKWs auch intensiv etwa vom Bund gefördert.