27.11.2006

ENERGIEKraftwerk im Keller

Kommt der Strom bald aus der Heizung? 190 Jahre nach ihrer Erfindung könnte die Stirling-Maschine die Energieerzeugung revolutionieren.
Schnee und Eis auf dem Rasen sind schlecht für empfindliche Fußballerbeine. Die Spielfelder in den großen Stadien werden deshalb aufwendig beheizt. Eine ganz besondere Technik setzt dafür der Zweitligist SC Freiburg ein: Die Rasenheizung im Stadion an der Dreisam bezieht ihre Wärme von zwei erdgasbefeuerten Stirling-Maschinen. Diese erzeugen zugleich Strom fürs Stadion - eine höhere Energieausbeute ist kaum möglich.
Die Anlage wirkt modern, das Prinzip aber ist denkbar altmodisch: Der Stirling-Motor wurde bereits 1816 vom schottischen Geistlichen Robert Stirling erfunden; die Maschine ist damit deutlich älter als die Verbrennungsmotoren der Herren Otto und Diesel. Ein im Aggregat eingeschlossenes Gas wird abwechselnd erhitzt und abgekühlt und treibt bei diesem Wechselspiel einen Kolben und damit einen Generator an (siehe Grafik). Die bei dem Prozess freiwerdende Abwärme bleibt gleichzeitig für Heizzwecke übrig. Auf diese Weise lassen sich mehr als 90 Prozent der Energie, die in einem Brennstoff steckt, in Nutzenergie wandeln.
So bestechend das Stirling-Prinzip in der Theorie ist, so unbefriedigend war
über Jahrzehnte hinweg seine praktische Umsetzung. Zwar hatten sich Bastler immer wieder der Technik angenommen, doch Serienreife erlangten die Tüftlermaschinen nie. Erst neue keramische und metallische Werkstoffe ermöglichen jetzt einen Durchbruch: Geht es nach den neuen Stirling-Visionären, kommt bald aus der Heizung auch Strom - sie wollen die Miniaturkraftwerke in die Einfamilienhäuser bringen.
Gegenüber den heute etablierten größeren Blockheizkraftwerken, die zumeist auf dem Prinzip des Otto- oder Dieselmotors basieren und ebenfalls Strom plus Wärme liefern, bietet der Stirling enorme Vorteile:
* Er kann prinzipiell jeden beliebigen Brennstoff nutzen;
* anders als im klassischen Verbrennungsmotor mit zyklischer, explosiver Zündung läuft der Stirling mit kontinuierlicher Flamme - das verbessert nicht nur die Abgaswerte, sondern reduziert auch die Lautstärke;
* Stirling-Maschinen können im Unterschied zu typischen Verbrennungsmotoren fast beliebig verkleinert werden, womit sie auch im Einfamilienhaus einsetzbar werden.
Ambitioniertester Anbieter dieser Technik ist die neuseeländische Firma WhisperGen. Gut 400 Maschinen, jede in der Größe eines kleinen Kühlschranks, hat das Unternehmen nach eigenen Angaben in den vergangenen Monaten vor allem in Großbritannien und den Niederlanden verkauft. In Riesenschritten soll es jetzt weitergehen: Der britische Energieversorger Powergen - eine E.on-Tochter - will binnen fünf Jahren 80 000 dieser Stirling-Geräte an Hauseigentümer verkaufen.
"Wer die Maschinen in Lizenz fertigen wird, entscheidet sich Anfang 2007", sagt Michael Colijn, Sprecher der Firma WhisperGen. Branchenkenner streuen bereits, dass der Zuschlag an einen "bedeutenden europäischen Hersteller von Hausgeräten" gehen wird.
Etwas zurückhaltender präsentiert sich noch der britische Mitbewerber Microgen; doch auch er hat starke Partner im Rücken. Microgen stammt aus dem Umfeld der British Gas und kooperiert mit SBT, der Gebäudetechnik-Sparte von Siemens. Anfang 2008 soll diese Maschine in Serie gehen.
Und dann gibt es noch die Firma Solo aus Sindelfingen bei Stuttgart, die auf dem jungen Markt fast schon als Veteran gilt. Groß geworden mit Rasenmähern und Motorsägen, brachte die Firma im Jahr 2001 die weltweit erste Serienfertigung von Stirling-Maschinen auf den Weg. Rund 150 Aggregate hat Solo seither ausgeliefert. Die sind allerdings für Privathäuser zu groß und stehen daher zumeist in Firmen oder öffentlichen Einrichtungen.
Mit der Solo-Maschine begannen erstmals auch Stromversorger, sich für die Technik zu interessieren, und so finden sie jetzt auch an den neuen kleineren Geräten Gefallen: Unter dem Motto "Heiz dir deinen Strom" bot zum Beispiel die Mannheimer MVV Energie kürzlich für Haushaltskunden 20 WhisperGen-Aggregate an.
Ein Testgerät dieses Typs betreibt der Versorger seit anderthalb Jahren in einem Mannheimer Wohnhaus. Die Erfahrungen sind positiv: Vor allem die Laufruhe der Maschine fällt auf - nur ein leises Surren ist im Heizraum zu vernehmen.
Die Stirling-Fans setzen jetzt auf steigende Fertigungszahlen, womit die Maschinen auch preislich attraktiv werden sollen. "Innerhalb von zwei Jahren wird die Stirling-Heizung nur noch 20 bis 30 Prozent teurer sein als ein normaler Heizkessel", prophezeit Arthur Knipping, Verkaufsleiter der Firma Magic Boiler, die in den Niederlanden seit September die Geräte von WhisperGen verkauft. Rechnen soll sich der Aufschlag durch den gleichzeitig erzeugten Strom.
Doch welche Folgen wird es für die Stromversorgung im Land haben, wenn eines Tages Hunderttausende, wenn nicht gar Millionen Haushalte eigenen Strom ins Netz speisen? Das Problem dabei: Die Betreiber erzeugen den Strom immer dann, wenn sie auch Heizwärme brauchen; das deckt sich nicht zwangsläufig mit dem Strombedarf insgesamt.
Und schließlich geht es in der Summe um beachtliche Mengen. Hätte nur jeder zehnte Haushalt in Deutschland eine stromerzeugende Heizung von einem Kilowatt im Keller, kämen fast 4000 Megawatt zusammen - die Leistung von drei großen Atomkraftwerken.
"Das ist ein ganz heißes Thema", sagt Rainer Bitsch, Professor für Dezentrale Energiesysteme an der TU Cottbus, "der Anschluss Millionen fluktuierender Erzeuger wird die Stromwirtschaft tiefgreifend verändern." Die entscheidende Frage lautet: Wer steuert die Kleinkraftwerke? "Es wird künftig nicht anders gehen, als dass die Stromwirtschaft technischen Zugriff auf die Anlagen erhält", sagt Ingenieur Bitsch.
Eine Betreibergesellschaft wird dann die Heizung je nach Strombedarf im Netz starten und abschalten, während ein Wärmespeicher im Haus den Bewohnern jederzeit warmes Wasser und Raumwärme garantiert. So entsteht aus vielen kleinen Kellergeneratoren ein virtuelles Großkraftwerk. BERNWARD JANZING
Von Bernward Janzing

DER SPIEGEL 48/2006
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