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Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

... ist eine moderne Technik zur simultanen Gewinnung von Wärme- (Fern- und Prozesswärme) und elektrischer Energie. Die meisten KWK-Kraftwerke und Anlagen dienen der Wärmeerzeugung für private Haushalte, andere wiederrum zur Versorgung von Industrieanlagen.

Die Funktionsweise der Kraft-Wärme-Kopplung

Die KWK-Anlagen machen sich das Prinzip und die Grundsätze der Thermodynamik zu nutze. Diese Grundsätze besagen z.b., dass Energie zwar innerhalb ihrer verschiedenen Formen transformierbar ist, aber dabei immer ein Teil an Exergie (umwandelbare Restenergie) und Anergie (nicht umwandelbare Restenergie) anfällt, also überschüssige oder nicht verwendbare Energie.

Eine KWK-Anlage verwendet also zusätzlich noch überschüssige (meistens) Wärme- oder elektrische Energie, um eine höhere Gesamtenergieausbeute zu erzielen. Bei solch einem Kraftwerk oder Anlage wird die sogenannte Abwärme zur Wärmeerzeugung mitbenutzt oder in Puffern gespeichert.

Zwar sinkt der Energieausbeutungsgrad, die Energiegesamtnutzung steigt aber auf bis 90 %. KWK-Kraftwerke funktionieren mit jedem brennbaren Material, das über einem Brennniveau von 200 °C liegt. Herkömmliche fossile Brennstoffe wie Holz- und Steinkohle, aber auch Erdgas können dabei genauso zur Verwendung kommen, wie Biogas, Bioethanol, Holz, Pellets oder Erdwärme (Geothermie).

Man unterscheidet bei der Kraft-Wärme-Kopplung die Intensität der Auslegung des Kraftwerks auf den jeweiligen Energiezweig, ergo ob sich ein Kraftwerk eher auf Erzeugung von Elektrizität oder Wärme spezialisiert hat. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Verwendung der elektrischen Auslegend profitabler, da je KW/h (Kilowatt je Stunde) mehr Erträge als bei Wärme erzielt werden. Bei der thermischen Auslegung ist die Energienutzung höher, da die Verluste geringer sind, denn Restwärme kann immer noch zu weiteren Zwecken genutzt werden.

Zur Energieerzeugung bzw. -umwandlung werden meist Turbinen eingesetzt, also Gas- und Dampfturbinen, Verbrennungsmotoren, oder auch Brennstoffzellenanlagen. Hitze bzw. Brennstoff treibt dabei die Turbinen an, die wiederrum elektrischen Strom erzeugen. Die anfallende Abwärme wird zur Heizwasseraufbereitung genutzt. Die Abgase für Prozesswärme und/oder zur Brauchwassererwärmung. Anstatt also die überschüssige Wärme (Abwärme) nicht zu nutzen, wird diese gespeichert oder aufbereitet und zum Verbraucher geleitet (Nah-, Prozess- oder Fernwärme).

Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung

Alle Kraftwerke und Anlagen, die diese Technik nutzen, stehen unter den Richtlinien des bundesweiten KWKG (Kraft-Wärme-Kopplung Gesetz) und EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz). In erstem ist z.b. festgelegt, dass alle Einrichtungen dieser Art ständiger Kontrolle und Modernisierungsprozessen unterzogen werden müssen und die Nutzung von KWK gefördert wird.

Einen Sonderfall stellen die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungen da. Dies sind Anlagen oder Kraftwerke, die zusätzlich noch Kälte erzeugen können. Diese sind jedoch nur selten von wirtschaftlichem Wert. Art und Weise der Turbinen und der anfallenden Abwärme bestimmen dabei die Anwendung. So kommen Gasturbinen im Industriebereich zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozesswärme zum Einsatz, während Motorenanlagen eher im Bereich der Nutz- und Raumwärmeaufbereitung verwendet werden.

Bisweilen wird das Prinzip von Kraft-Wärme-Kopplungen in Deutschland jedoch noch nicht vollständig ausgereizt und hat noch weiteres Potenzial. Der Hauptgrund hierfür ist, dass die niedrigeren Energiepreise früherer Jahrzehnte die höheren Anlagenkosten, kaum rechtfertigten und somit aus betriebswirtschaftlich unrentabel waren.

Im Zuge des immer essentielleren Klimaschutzes und des steigenden Energiebedarfs wurde also 2002 das bereits erwähnte KWKG in Kraft gesetzt, um den Bau von mehr Kraft-Wärme-Kopplung Anlagen durchzusetzen. Dieses Gesetz ist ein Schritt in die richtige Richtung, denn die Kraft-Wärme-Kopplungen wird laut Experten eine der zukünftig führenden Energieerzeugungsformen werden.

• Daten und Fakten ohne Gewähr

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