Kraft-Wärme-Kopplung
Energieeffizienz und Versorgungssicherheit
Das KWK-PrinzipEnergieeffizienz ist nicht nur aus Klimaschutzgründen das Gebot der Stunde. Die begrenzten Energievorräte und der zum Teil dramatische Preisanstieg für fossile Energien wie Erdöl und Erdgas sollten Anlass genug sein, so viel Nutzenergie wie möglich aus der eingesetzten Primärenergie zu gewinnen.
Die Versorgung mit Strom, Wärme und auch Kälte, was heute überwiegend noch die Aufgabe von Großkraftwerken und Einzelanlagen ist, kann Dank der Kraft-Wärme-Kopplungs-Technik (KWK–Technik) innerhalb eines überschaubaren Zeitraums größtenteils mit kleineren, stärker dezentralisierten Anlagen gewährleistet werden. Mit moderner Steuerungs- und Regelungstechnik lassen sich diese hocheffizienten und daher umweltfreundlichen Kleinanlagen virtuell zusammenschalten.
Aber gerade auch als Einzelanlagen in Hotels, Schwimmbädern, Gewerbe- und Industriebetrieben sowie in Privathäusern können diese Systeme eingesetzt werden. Die Vorteile liegen auf der Hand:
- Hohe Energieeffizienz und damit geringe Verbrauchskosten
- Zuverlässige Strom- und Wärmeversorgung auch bei längerem Netzausfall
Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung gibt es in den unterschiedlichsten Leistungsklassen, von einem Kilowatt bis zu einigen Megawatt.
Kleinere KWK-Systeme sind besser unter der Bezeichnung Blockheizkraftwerke (BHKW) bekannt, größere Anlagen werden als Heizkraftwerke bezeichnet. Die kleinsten Systeme, die keine Nah- oder Fernwärmenetze versorgen, sondern einzelne Objekte, wie Ein- und Mehrfamilienhäuser, Hotels bzw. kleinere Gewerbebetriebe, bezeichnet man als Mini-BHKW bzw. Mikro-KWK.
Eine Kraft-Wärme-Kopplung kann durch unterschiedliche Technologien realisiert werden. Hauptprinzip ist dabei die dezentrale Nutzung der bereitgestellten Elektrizität und Wärme.
Die Abbildung erläutert das Prinzip eines Motor-BHKWs.Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. Motor, Gasturbine) treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen Strom dem Verbraucher zur Verfügung. Ggf. kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Energie wird ggf. zur Dampferzeugung (Prozesswärme) genutzt und / oder mittels Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung.
Als konventionelle Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen die Dampfturbine, der Verbrennungsmotor sowie die Gasturbine zur Verfügung. Neuere Technologien wie der Stirlingmotor und zukünftig die Brennstoffzelle erweitern die bestehenden KWK-Technologien. Dabei wird sich der Einsatz von Brennstoffzellen nicht nur auf den direkten Zusammenhang mit BHKWs beschränken. Gerade auch im Bereich der Energiespeicherung wird die Brennstoffzellentechnologie bereits in naher Zukunft eine zentrale Bedeutung einnehmen.
BHKW auf Stirlingmotorbasis von SoloDie Verbrennungskraftmaschinen (Motor, Gasturbine) unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Art der Abwärme.
Während bei Verbrennungsmotoren der größte Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, wird die Wärme beim Gasturbinenprozess in einem höheren Temperaturbereich durch das Abgas abgegeben. Daraus resultieren u. a. auch die unterschiedlichen Anwendungsfelder dieser beiden Technologien. So werden Gasturbinen speziell im Bereich der Industrie zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozesswärme (bis 500°C) eingesetzt, während die Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung ihre Anwendung finden.
Für die elektrohandwerklichen Betriebe können sich aus dieser Technologie lukrative Geschäftsfelder ergeben. Entscheidend ist, wie bei vielen neuen Technologien, qualifiziertes Know-how als Schlüssel zum Erfolg. Dabei sind über die elektrotechnische Qualifikation hinaus gerade fundierte Kenntnisse in der Heizungstechnik erforderlich. Natürlich bieten innovative Kooperationen zwischen Elektro- und SHK-Betrieben hier auch die Möglichkeit, dem Endkunden eine umfassende Dienstleistung anbieten zu können.
