Kraft-Wärme-Kopplung

Die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Nutzwärme ist das grundlegende Kennzeichen jeder Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage. Die hierdurch erzielbare Effizienz bei der Verwendung von fossilen und regenerativen Brennstoffen ist herausragend und somit ist die Kraft-Wärme-Kopplung ein wichtiger, für viele der wichtigste Pfeiler des Energiekonzeptes der Bundesregierung und der Energiewende. Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, bis zum Jahr 2020 den Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung an der Stromerzeugung auf 25 Prozent anzuheben, im Jahr 2011 lag der Anteil bei knapp unter 16%.

Was zeichnet nun eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK-Anlage) aus?
Zunächst ist festzuhalten, dass es nicht die KWK-Anlage gibt. Die in diesem Zusammenhang oft gemeinte Gasmotorenanlage mit Wärmenutzung, wie z.B. auf einer Biogasanlage zur Verwendung von Biogas, ist aber nur eine Art der KWK-Anlage.

Grob können KWK-Anlagen nach vier Kriterien gruppiert werden:

  1. Eingesetzter Energieträger (fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff)
  2. Feuerungssystem (Vergaser, Ofen, Turbine, Kolbenmaschine)
  3. Nutzwärmeerzeugung (Dampf, Thermoöl, Warmwasser)
  4. Stromerzeugung (Dampfturbine, Gasturbine oder Motoren)

 

Im Grunde können alle Kombinationen aus den genannten Technologien zu einer KWK-Anlage zusammengestellt werden.
KWK Anlagen sind in allen Leistungsbereichen ab 1kW elektrisch projektierbar und lassen sich somit hervorragend in eine dezentrale Versorgungsstruktur einbinden.

Welche Vorteile hat eine KWK Anlage?
Durch die gekoppelte Erzeugung von Strom und Nutzwärme ergeben sich sehr hohe Nutzungsgrade bis über 90% des eingesetzten Brennstoffes. In einigen Fällen kann zusätzlich der Brennwert des Energieträgers genutzt werden, so dass noch höhere Nutzungsgrade möglich sind. Allein durch diese sehr effiziente Nutzung von fossilen und regenerativen Brennstoffen ist eine sehr positive Umweltbilanz hinsichtlich der CO2 Emissionen erkennbar. Mit regenerativen Brennstoffen ist eine klimaneutrale Bilanz darstellbar.
Neben der positiven CO2 Bilanz ergeben sich betriebswirtschaftliche Vorteile für die Betreiber von KWK Anlagen aufgrund der hohen Energieeffizienz. Darüber hinaus werden KWK Anlagen z.B. über das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (Stand 06/2015) mit Zuschlägen auf den erzeugten KWK Strom gefördert, wenn die Anforderungen des Hocheffizienzkriteriums gemäß Richtlinie 2004/8/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11.Februar 2004 erfüllt sind. Hierdurch entsteht ein weiterer Anreiz, diese Technologie einzusetzen. Alternativ kann beim Einsatz von regenerativen Brennstoffen (z.B. Bio Methan aus Biogas) über das Erneuerbare Energien Gesetz die Einspeisung von Strom in das öffentliche Versorgungsnetz gefördert werden.

Was ist bei der Projektierung einer KWK Anlage zu beachten?
Ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit einer KWK Anlage ist die bedarfsgerechte Auslegung und Dimensionierung. Eine Auslegung erfolgt üblicherweise auf die Grundlastversorgung eines Wärme- oder Stromverbrauchers, da ein Teillastbetrieb zu reduzierten Wirkungsgraden und somit verringerter Effizienz der Anlagen führt. Für die Auslegung und Dimensionierung ist eine sehr gute Kenntnis der Bedarfsstruktur des zu versorgenden Abnehmers zwingend.
Hier liegt die Basis und wichtigste Voraussetzung für eine KWK Anlage die sich hinsichtlich aller Kriterien „lohnt“. An dieser Stelle wird deutlich, dass die maßgeschneiderte KWK-Anlage an einem Standort unter Berücksichtigung der individuellen Faktoren eine anspruchsvolle Ingenieurleistung darstellt.
Unter Berücksichtigung der genannten Faktoren ist eine KWK Anlage, die hocheffizient (s.o.) betrieben wird, fast immer wirtschaftlich und leistet einen Beitrag zur Reduzierung von CO2 Emissionen.

Was leisten wir?
Eine KWK-Anlage ist nur dann sinnvoll und für die Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele als Beitrag anzusehen, wenn alle Faktoren der KWK-Anlage zusammen funktionieren.
Hierzu zählt, vollkommen frei von Liefer- und Produktinteressen die Ausgestaltung der individuellen KWK-Anlage von unabhängigen Ingenieuren durchführen zu lassen.
Mit gut ausgebildeten und erfahrenen Ingenieure kann der Erfolg einer KWK-Anlage nicht nur für den jeweiligen Betreiber sondern auch für die übergeordneten Interessen im Kontext der Energiewende gesichert werden.