Kraft-Wärme-Kopplung Infos

Die Arten von Kraft-Wärme-Kopplung

Allgemeines
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet eine Form der Energiegewinnung, die bei der Umwandlung eines Primärenergieträgers sowohl die gewonnene mechanische ("Kraft") als auch die thermische Energie ("Wärme") nutzt. Die mechanische Energie wird in der Regel unmittelbar durch einen Generator in elektrischen Strom umgewandelt. Die thermische Energie wird durch einen Wärmetauscher der KWK-Anlage entnommen und entweder zu Heizzwecken ("Heizwärme") oder für industrielle Produktionsprozesse ("Prozesswärme") wie zum Beispiel Trocknungsprozesse eingesetzt.

Technisches
Je nach eingesetzter Technik variiert das Verhältnis zwischen produziertem Strom und Wärme, wobei Gesamtwirkungsgrade (Verhältnis der nutzbaren elektrischen und thermischen Energie zur eingesetzten Energie des Primärenergieträgers) um die 80% und höher erreicht werden. Bei einer Ausrichtung auf den thermischen Energiebedarf bezeichnet man die KWK-Anlage als wärmegeführt, bei einem Fokus auf die Stromerzeugung als stromgeführt. Bemessungsgrundlage für die Dimensionierung sind entweder die zu erreichende Grundlast (durchschnittlicher Energiebedarf; bivalenter Betrieb mit Zusatzsystem für Spitzenzeiten notwendig) oder die Spitzenlast (Energiebedarf zu Spitzenzeiten; monovalenter Betrieb möglich). Das Verhältnis zwischen erzeugtem Strom und Wärme schwankt je nach Technik zwischen 1:3 und 1:6. KWK-Anlagen arbeiten dann efffizient, wenn konstant gleichzeitig elektrischer und thermischer Energiebedarf herrscht und die Betriebszeiten möglichst lang und gleichmäßig sind.

Blockheizkraftwerke
Unter dem Begriff Blockheizkraftwerk (BHKW) werden alle vornehmlich kleineren Kraft-Wärme-Anlagen zusammengefasst, bei denen sämtliche Komponenten der Anlage kompakt "im Block" montiert sind und deren thermische Energie ausschließlich zum Heizen gebraucht wird. Je nach Größe spricht man auch von Mini-BHKW (Leistung < 50 kW) oder Mikro-BHKW (Leistung < 15 kW). Sie versorgen z.B. Wohngebiete, regionales Gewerbe oder einzelne Wohngebäude mit Wärme. Der produzierte Strom wird entweder selbst verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Der stark schwankende Energiebedarf bei kleineren Einheiten wie z.B. Einfamilienhäusern ist problematisch. Vorteile wie eine unbahängige Energieversorgung, die gute energetische Gesamtbilanz und steuerliche Anreize durch den Selbstverbrauch von Strom können den Betrieb einer Kraft-Wärme-Anlage aber attraktiv machen. Gesellschaftlich betrachtet liegt der Reiz in einer dezentralen Stromversorgung, die die Abhängigkeit von großen Kraftwerken verringert (Stichwort "virtuelles Kraftwerk" und "netzgeführter Betrieb"). Aus technischer Sicht ist das zentrale Element eines BHKW je nach verwendetem Primärenergieträger ein Verbrennungsmotor, ein Stirlingmotor, ein Dampfmotor oder eine Brennstoffszelle mit je individuellen Vor- und Nachteilen.

Industrielle Anlagen
Bei der industriellen Kraft-Wärme-Kopplung kommen hauptsächlich Gasturbinen, Dampfturbinen oder eine Kombination daraus zum Einsatz. Die Anlagen errreichen Leistungen von mehreren hundert Megawatt und sind i.d.R. für eine Vielzahl von Brennstoffen geeignet. Die thermische Energie wird als Prozesswärme oder als Heizwärme in großem Maßstab (z.B. Fernwärmenetz) genutzt.