Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine kombinierte Anlage zur kontinuierlichen Produktion sowohl von elektrischer als auch von thermischer Energie. Die grundlegende Funktionsweise sowie die wesentlichen Eigenschaften eines solchen Kraftwerks sollen in diesem Artikel beschrieben werden.
Ein BHKW ist modular aufgebaut und arbeitet nach dem Prinzip der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Zentral ist bei diesen Systemen ein konventioneller Verbrennungsmotor, der mit unterschiedlichen fossilen oder auch regenerativen Primärenergieträgern wie zum Beispiel Öl, Gas oder Holz befeuert werden kann und einen nachgeschalteten Generator zur Stromerzeugung antreibt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Motoren wie zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen wird die im Rahmen des Verbrennungsprozesses entstehende Abwärme jedoch nach dem KWK-Prinzip wieder zu einem großen Teil zurückgewonnen und je nach Einsatzgebiet beispielsweise zum Zwecke der Heizung oder der Warmwasseraufbereitung genutzt.
Die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas sowie aus dem Kühlwasserkreislauf erfolgt über entsprechende Wärmetauscher (vgl. Artikel „Wärmetauscher in der Kraftwerkstechnik“). Durch diese effiziente kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung erreichen Blockheizkraftwerke Wirkungsgrade von bis zu 90% – im Vergleich dazu nutzen konventionelle Stromerzeuger nur etwa 40% der im Brennstoff gespeicherten Energie. Durch die elektrische Energieproduktion kann auch der Eigenbedarf dieser Erzeugungseinheiten in der Regel vollständig gedeckt und somit Netzbezug vermieden werden.
Neben den herkömmlichen Verbrennungsmotoren werden auch Gasturbinen, Stirlingmotoren oder Brennstoffzellen verbaut. Die derzeit installierten BHKW-Module verfügen über maximale elektrische Leistungen im zweistelligen Megawattbereich, wobei in Abhängigkeit von der Bauart und von der Auslegung theoretisch maximal etwa das Dreifache an thermischer Energie ausgekoppelt werden könnte. Bei einer Leistung von 1 MW el könnte ein BHKW demnach bis zu 3 MW th erzeugen. Je nach elektrischer Leistung und somit auch von der letztendlichen Einsatzmöglichkeit werden BHKWs in verschiedene Modelle bzw. Leistungsklassen eingeteilt, zum Beispiel in Nano-, Mikro- oder Miniblockheizkraftwerke, die typischerweise über Leistungen im Kilowattbereich [kW] verfügen. Entsprechend können Ein- oder Mehrfamilienhäuser, öffentliche Gebäude, Kleingewerbe, Industriebetriebe, Wohnblöcke oder ganze Stadtviertel von diesen modernen Heizsystemen mit Elektrizität und Wärme versorgt werden. Zur Einspeisung von Nutzwärme werden die Einheiten an das jeweilige Nahwärmenetz angeschlossen. Je nachdem, ob sich die Anlage nach dem anfallenden Wärme- oder am zu deckenden Strombedarf der Kundenlast orientiert, wird sie als wärme- oder stromgeführt bezeichnet.
Daraus folgt, dass ein Blockheizkraftwerk grundsätzlich dezentral und damit vorzugsweise am jeweiligen Ort des aufkommenden Energiebedarfs betrieben wird. Es handelt sich um klassische Grundlastkraftwerke, für die im Rahmen der Kraftwerkseinsatzplanung unter Berücksichtigung plan- (Wartung, Instandhaltung) und außerplanmäßiger Stillstände (Ausfälle, Reparaturen) eine Betriebsstundenanzahl von bis zu 8.000 Stunden pro Jahr angestrebt wird. Meist werden Groß-BHKWs in Kombination mit Heizkesseln installiert, um eventuelle Peaks im tatsächlichen Heizenergiebedarf aufzufangen, da BHKWs auch im Volllastbetrieb nur einen Teil, nämlich eben die Grundlast (engl.: Baseload) des maximalen Heizenergiebedarfs der Endkunden bzw. Verbraucher decken, so dass zum Ausgleich entsprechend Spitzenlastkessel benötigt werden.
Interessant wurden BHKWs für den privaten Letztverbraucher insbesondere durch das Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz, KWKG), das diese Anlagen in Deutschland seit dem 1. Januar 2009 finanziell fördert. Als spezifische Investitionskosten können für ein BHKW im Durchschnitt etwa 1.000 (reine Anlagenkosten) bis 1.500 Euro (plus Projektkosten) pro installierter kW elektrisch angesetzt werden.