Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Kopplung beruht darauf, die Abwärme der Kraftwerke zum Wärmeverbraucher zu transportieren und dort zum Heizen und zur Warmwasserbereitung zu nutzen (Fernwärme und Nahwärme). Überschüssiger Strom wird in das Stromnetz eingespeist.

Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen (KWK-Anlagen) erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme und werden meistens dezentral/vor Ort (Blockheizkraftwerke) eingesetzt. Dabei kommen Diesel-, Gas oder Biogasmotoren, Gasturbinen, Dampfmotoren und -turbinen sowie Brennstoffzellen zum Einsatz. Genutzte Energieträger sind Erdgas, Heizöl, Biogas, Pflanzenöl, Holzpellets oder Hackschnitzel.
Bei der Erzeugung von Strom in konventionellen Kraftwerken wird im Durchschnitt nur 41% der im Brennstoff enthaltenen Energie in Strom umgesetzt (vgl. Umweltbundesamt 2010). Der Rest geht als Abwärme an die Umwelt verloren (Kühlturm). KWK-Anlagen haben dagegen einen höheren Wirkungsgrad, da sie bis zu 90% des Brennstoffs in Endenergie umwandeln können.

Die KWK-Anlagen sind je nach Bedarf unterschiedlich groß bzw. leistungsstark. Sogenannte Mini-KWK des unteren Leistungssegments sind durch Nutzung der Nächst-Wärme bei Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie im Kleingewerbe geeignet. Seit April 2012 gibt es über das Mini-KWK-Programm wieder Förderungen für kleine Wärmeanlagen.

Ein
Blockheizkraftwerk besteht meist aus einem KWK-Aggregat zur Strom- und Wärmeerzeugung und einem Heizkessel, um Spitzenlasten  (z.B. im Winter) und Ausfälle/Wartungen auszugleichen.
Durch einen Pufferspeicher zur Aufnahme überschüssiger Wärme können Schwankungen im Strombedarf ausgeglichen werden. „Mit dieser Auslegung decken Blockheizkraftwerke zwischen 50 und 75 % des gesamten Heizwärme- und Warmwasserbedarfs eines Gebäudes“ (Bundesumweltamt 2010).  Wegen der hohen Leitungsverluste beim Verteilen der Fernwärme ist der Einsatz von KWK vor allem in Verbrauchernähe sinnvoll (dezentrale Energieversorgung). Besonders geeignet ist die KWK, wenn über das Jahr ein gleichmäßiger und hoher Wärmebedarf besteht (vgl. Umweltbundesamt 2012).

Die Kraft-Wärme-Kopplung trägt zum Umwelt- und Klimaschutz einen wesentlichen Beitrag bei. So wird weniger Primärenergie gebraucht (Minderung des Energieträgereinsatzes) und es findet einerseits eine Ressourceneinsparung statt und andererseits wird 34 Prozent weniger CO2 im Vergleich zur konventionellen Stromerzeugung ausgestoßen (vgl. BMU 2009). Zusätzlich wird der Schadstoffausstoß vermieden (geringerer Ausstoß von Schwefeldioxid, Stickoxiden und Kohlenmonoxiden als in Kohlekraftwerken). Allerdings muss hierbei auch zwischen den verschiedenen KWK-Anlagen (Größe, Brennstoff, Stromkennzahl) unterschieden werden. Solche Anlagen, die mit Biogas, Heizöl oder Pflanzenöl arbeiten, haben zu meist einen höheren Ausstoß an NOx (Stickoxide) und CO (Kohlenstoffmonoxid) als moderne Kohlekraftwerke. Es wird auch geraten, auf die hohe Lärmemissionen zu achten und das
Blockheizkraftwerk (BHKW) möglichst in einem separaten Heizhaus oder im Keller aufzustellen.

Durch eine KWK-Vergütung, die im KWK-Gesetz und
EEG geregelt ist, wird der Betrieb der Kraft-Wärme-Kopplung gefördert. 2010 kamen etwa 15,8 Prozent der Nettostromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen (ein Anstieg von 2,3 Prozent seit 2003) (vgl. Umweltbundesamt 2010).

Zusätzlich gibt es auch die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK). Durch die KWK-Anlagen wird die erzeugte Wärme zum Betrieb einer Absorptionskältemaschine verwendet, so dass Gebäude klimatisiert werden können.

 Lit.:

  • Umweltbundesamt (2010): Dezentrale Systeme auf Basis von Kraft-Wärme-Kopplung. [Stand: 12.12.2012]
  • Umweltbundesamt (2012): Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). [Stand: 12.12.2012]
  • BMU (2009): Energie Dreifach Nutzen – Strom, Wärme und Klimaschutz: Ein Leitfaden für kleine Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. [Stand: 12.12.2012]
  • Öko-Institut e.V. (2011): Monitoring der Kraft-Wärme-Kopplungs-Vereinbarung vom 19. Dezember 2003 für den Teilbe-reich Kraft-Wärme-Kopplung Berichtszeitraum 2009 (Dritter Bericht) [Stand: 07.01.2013]

Autor: KATALYSE Institut

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