Die Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (Mikro-KWK) steht für eine Klasse von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK), die das unterste Leistungssegment der KWK abdeckt. Sie ist vor allem für den Gebäude-integrierten Einsatz bei Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie im Kleingewerbe geeignet.
Die Mikro-KWK findet hauptsächlich im Heizungskeller durch Mikro-Block-Heiz-Kraftwerke (Mikro-BHKW) mit Abwärmenutzung in Form von Nächst-Wärme statt. Sie verringert durch dezentrale Energiewandlung elektrische und vor allem thermische Übertragungsverluste.
Bei einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird der Energieträger, meist Erdgas, aber auch Heizöl, Pflanzenöl oder Holz in einem thermodynamischen Kreisprozess genutzt, um mechanische Energie und daraus elektrische Energie zu generieren. Die Abwärme wird in das Heizungssystem des Gebäudes eingekoppelt. Der Strom wird selbst genutzt, der Saldo über das Netz ausgeglichen.
Um auch im Sommer auf genügende Laufzeiten des KWK-Aggregats zu kommen, ist es wichtig, dass auch die Warmwassererzeugung zentral erfolgt. In der Regel sind die Anlagen so ausgelegt, dass die Grundlast an Wärme (Warmwasser + Übergangszeit) durch das BHKW bereitgestellt und der Spitzenwärmebedarf für die kalten Wintertage durch einen Zusatzbrenner geliefert wird. Ein Wärmespeicher entkoppelt die Wärme- von der Stromlieferung und erlaubt neben einer taktungsarmen Fahrweise den Betrieb zu Zeiten mit hohem Eigenstrombedarf.
Der Stirlingmotor ist vom Konzept her älter als Kraftmaschinen mit interner Verbrennung. Er wurde jedoch durch deren Erfolg als Fahrzeugantrieb in ein Nischendasein getrieben, da er für schnelle Lastwechsel ungeeignet ist. Als Maschine für den Einsatz als Heizkraftblock zur Energieversorgung von Gebäuden erlebt er eine Renaissance. Das ist vor allem der äußeren Verbrennung zuzuschreiben. Hier kann mit kontinuierlicher Flamme gearbeitet werden, was sehr geringe Abgasemissionen mit sich bringt und auch verschiedenste gasförmige, flüssige und feste Brennstoffe zulässt. Der Motor kann je nach Brennerkonstruktion beispielsweise Erdgas oder Flüssiggas, Heizöl, Pflanzenöl oder auch Holzpellets nutzen. Darüber hinaus ist ein geräuscharmer Betrieb möglich. Aufgrund des fehlenden Schmierölbedarfs sind die Wartungskosten im Vergleich zum Verbrennungsmotor geringer. Der Stirlingmotor kann wie andere Motoren auch, über einen gewissen Bereich moduliert werden. Theoretisch könnte er die Wirkungsgrade von Otto-und Dieselmotoren zwar übertreffen, da er durch die isotherme Wärmezufuhr dem "Carnot-Prozess" besonders nahe kommt; ausgeführte Maschinen erreichen in der Praxis aber nur elektrische Wirkungsgrade um 15-20 Prozent, also kaum mehr als die Hälfte von Motoren mit innerer Verbrennung(Otto und Dieselmotoren).Die Schwierigkeit bei der Herstellung liegt einerseits in der Werkstoffpaarung dauerhaft ölfrei funktioniernder Gleitteile(Kolben/Zylinder; und andererseits in Design und Herstellung des Wärmetauschers im Arbeitszylinderkopf aus dauerhaft hochtemperaturfesten, korrosionsbeständigen Materialien, deren Wärmeleitfähigkeit meist erheblich schlechter ist als bei normalen Stählen. Im Gesamtwirkungsgrad kommt der Stirling-Motor bei "Abwärmenutzung" ähnlich einer Maschine mit interner Verbrennung jedoch auf über 90 Prozent, wodurch er wegen der zuvor genannten Vorteile für in Wohngebäuden installierte Micro-BHKWs geradezu prädestiniert ist!
Eine Mikro-KWK-Anlage ist eine hocheffiziente Heizung mit einem Primärenergiefaktor der Wärmeversorgung unterhalb von eins. Im Endeffekt tauscht man einen höheren Anschaffungspreis der Mikro-KWK-Anlage gegen geringere laufende Kosten für die Energieversorgung des Gebäudes. Somit kann ein BHKW mit Brennwerttechnik den zusätzlich benötigten Brennstoff im Vergleich zu einer klassischen Brennwertheizungebenfalls mit ca. 90 % Wirkungsgrad verstromen. Als variable Stromerzeugungskosten ergeben sich somit die Brennstoffkosten plus die Wartungskosten. Diese liegen je nach Modulgröße bei aktuell verfügbaren Mini-KWK-Anlagen zwischen 2,5 und 5 ct/kWh. Eine Besonderheit haben die Mikrogasturbinen: Sie zeichnen sich durch geringe Wartungskosten aus, wenn auch ein geringerer elektrischer Wirkungsgrad vorliegt. Die Wärme aus dem Aggregat wird gemäß der Restwertmethode mit den Wärmepreisen bewertet, die ein Referenzkessel mit Brennwerttechnik liefern könnte.
Informationsfilm zum Brötje Micro - KWK EcoGe