Doppelte Energienutzung durch Kraft-Wärme-Kopplung

Zur Neige gehende Ressourcen und der stetig voranschreitende Klimawandel zwingen die Menschheit zum Handeln. Die Ziele, Energien effizient zu nutzen, vorhandene Ressourcen zu schonen und dabei die Umwelt in hohem Maße zu schützen, um den CO2-Ausstoß auf ein Minimum zu reduzieren, werden auf ganz unterschiedlichen Basen verfolgt. Erneuerbare Energien werden gefördert und die verschiedenen Technologien immer weiter ausgebaut. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien, rückt auch die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) immer mehr in den Vordergrund.

Die Technologie, die hinter der KWK steckt, erlaubt nämlich die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme, was wiederum die CO2-Emissionen und den Verbrauch von Primärenergien erheblich reduziert. Durch die KWK wird ein grundlegendes Problem bei der Erzeugung von Strom stark minimiert und die Energieeffizienz kann um ein Vielfaches erhöht werden.

Immens viel wertvolle Energie geht bereits bei der Stromerzeugung innerhalb eines Großkraftwerkes verloren, hinzu kommen Verluste auf dem Transportweg zum Endverbraucher. Das liegt hauptsächlich daran, dass, vereinfacht ausgedrückt, zur Erzeugung von Strom zuerst große Mengen an Dampf produziert werden müssen, die dann über Turbinen Strom erzeugen. Die daraus entstehende Abwärme wird über große Kühltürme wieder der Atmosphäre zugeführt, etwa zwei Drittel der eingesetzten Brennstoffenergie bleiben so ungenutzt. Obwohl innerhalb dieses Prozederes eine stetige Verbesserung angestrebt wird, beläuft sich der Nutzungsgrad deutscher Großkraftwerke nur auf rund 37 Prozent.

Bei der  KWK-Technik wird genau diese „verlorene“ Energie, also die Abwärme, die sonst in die Atmosphäre gepustet würde, aufgefangen und zum Heizen genutzt. Ein Doppeleffekt entsteht, denn sowohl Strom, als auch Wärme werden durch den eingesetzten Brennstoff gewonnen, die Energie demnach doppelt genutzt und der Nutzungsgrad so auf bis zu 90 Prozent erhöht. Besonders für kleine, dezentrale Heizkraftwerke eignet sich die KWK-Technik sehr gut, denn Stromtransportverluste auf dem Weg zum Verbraucher entfallen fast gänzlich, Strom und Wärme werden dort produziert, wo sie auch verbraucht werden.

Als Brennstoff für KWK-Anlagen kommen, neben den fossilen Energiequellen wie Kohle, Gas und Heizöl, aber auch erneuerbare Energien in Frage. Bio-, Klär- oder Deponiegas, Pflanzenöl, Holz, und viele weitere Energiequelle mit einem Temperaturniveau ab etwa 210 Grad Celsius können als Brennstoff für das KWK-Prinzip genutzt werden. Auch Solarthermie und Geothermie, sowie Kernenergie dienen als Energiequelle und werden effektiv ausgeschröpft, wobei die Anlagenarten nach ihrer jeweiligen Auslegung unterschieden werden.

Neben der stromgeführten Auslegung der KWK-Anlagen, die den Stromertrag optimieren, erreichen wärmegeführte Anlagen, die entsprechend den Wärmeertrag optimieren, die höchste Effizienz, da sie die geringsten Energieverluste aufweisen und somit den Normalfall darstellen. Die am weitesten verbreitete Variante der KWK-Anlagen machen die so genannten Blockheizkraftwerke (BHKW) aus, die auf Basis von Turbinen oder Motoren betrieben werden. Im Allgemeinen reicht das Leistungsspektrum aus dem Kilowattbereich bis hin zu mehreren hundert Megawatt Anlagen.

Die kleinste Variante, die Mini- oder Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen sind hierbei für den Einsatz in Einfamilienhäusern oder kleinen Gewerbebetrieben konzipiert, während Groß-Anlagen (beispielsweise Europas größte KWK-Anlage mit 700 Megawatt in England) zur flächigen Fernwärmeversorgung oder in der Industrie zur Prozesswärme-Erzeugung zum Einsatz kommen. Entsprechend des Verwendungszwecks hält der Markt ein breites Spektrum an KWK-Anlagen bereit.

Judith Schomaker

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