Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Die Begriffe Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) und Blockheizkraftwerk (BHKW) stehen für die gleichzeitige Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie in einem Prozess. Blockheizkraftwerk ist die Bezeichnung für eine kleine, kompakte KWK-Anlage.

Bei diesen Anlagen wird durch die gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung der Brennstoff optimal ausgenutzt: KWK-Anlagen setzen zwischen 70 und 90 Prozent der Brennstoffenergie in nutzbare Energie (elektrischen Strom und Wärme) um. Zum Vergleich: Konventionelle kalorische Kraftwerke ohne Wärmeauskopplung erreichen lediglich Wirkungsgrade von 30 bis 55 Prozent.

KWK-Anlagen können mit Erdgas, Biogas oder mit Diesel (Heizöl) betrieben werden. Es stehen aber auch Technologien zur Verstromung von Biomasse zur Verfügung. Der Gesamtwirkungsgrad einer KWK-Anlage ist wesentlich höher als bei einem konventionellen Kraftwerk. Dadurch verringert sich der Brennstoffeinsatz zur Deckung des Strom- und Wärmebedarfs deutlich.

Wann ist der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sinnvoll?

  • Bei einem gleichzeitigen Strom- und Wärmebedarf von mindestens 5.000 Stunden pro Jahr
  • Wenn der Wärmebedarf etwa doppelt so groß ist wie der Strombedarf
  • Bei verhältnismäßig hohem Strompreis
  • Wenn der Brennstoffpreis relativ niedrig ist oder durch eine Bedarfssteigerung günstiger werden könnte
  • Wenn Veränderungen in der Strom- oder Wärmeversorgung erforderlich sind

Was bringt der Einsatz von KWK?

Bei Verbrauchsanlagen mit hohem gleichzeitigen Strom- und Wärmebedarf kann der Einsatz von KWK zu deutlichen Kosteneinsparungen führen. Aus ökologischer Sicht ist ein KWK positiv zu beurteilen, wenn in der Anlage alternative Brennstoffe eingesetzt werden (z. B. Biomasse). Positiver Nebeneffekt ist, wenn aufgrund der eigenen Stromerzeugung kein mit Emissionen belasteter Strom mehr aus dem Netz bezogen werden muss (z. B. Strom aus kalorischen Kraftwerken, die Herkunft des Stromes ist auf den Stromrechnungen vermerkt).

Wie geht man an ein KWK-Projekt heran?

Basis ist eine Machbarkeitsuntersuchung und eine sorgfältige Vorplanung durch unabhängige Berater/Planer (z.B. ein Energiedienstleister), die folgende Punkte umfassen sollte:

  • Genaue Erfassung des Bedarfs an Wärme und Strom, um eine falsche Auslegung zu verhindern
  • Maßnahmen zur Energieeinsparung, die vor der Auslegung der KWK durchgeführt werden sollten, um die Anlage an diesen reduzierten Bedarf anzupassen
  • Analyse der Wirtschaftlichkeit von verschiedenen KWK-Modulgrößen und -technologien (Informieren Sie sich auch über Förderungen)
  • Abschätzung aller Umweltaspekte und Auswirkungen auf die betriebliche Situation

Die Dimensionierung erfolgt üblicherweise nach der Wärmegrundlast und auf Basis von Tageslastprofilen von Strom und Wärme, um den genauen Bedarf an Wärme und Strom abdecken zu können. Ist der Wärmebedarf in den Sommermonaten zu gering, kann die Suche nach weiteren Nutzungsmöglichkeiten zielführend sein. Beispiele dafür sind etwa die Substitution von elektrischen Wärmeerzeugungs- einheiten oder die Nutzung der Abwärme zu Kühlzwecken in Absorptionskältemaschinen (Stichwort Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung).

Nach Möglichkeit sollten Wärmespeicher genutzt werden, um Wärmeüberschüsse zu vermeiden und Bedarfsspitzen zu senken. Die KWK-Anlage benötigt einen Raum mit ausreichender Belüftung. Lärm und Vibrationen müssen durch geeignete Maßnahmen unterdrückt werden. Gleiches gilt für die Abgasführung, die einschlägige Emissions- und Lärmvorschriften erfüllen muss. Die Einbindung in das Heiz- und Regelungssystem muss sicherstellen, dass die KWK-Anlage als Grundlasterzeuger eingesetzt wird. Auch die Integration in die bestehende Hydraulik und Regelung muss sorgfältig geplant und ausgeführt werden.

Quelle: WIFI/WKO

Bei hohem, gleichzeitigem Strom- und Wärmebedarf kann der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen die Energiekosten deutlich reduzieren.