Kraft-Wärme-Kopplung – einfach erklärt
Bei der Erzeugung von Strom entsteht häufig Wärme, die ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben wird. Dabei kann auch diese Abwärme nutzbar gemacht werden. Die Verbindung der Stromerzeugung mit der Nutzung der entstehenden Wärme wird Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) genannt. Wie das genau funktioniert, wo sie eingesetzt wird und warum sich KWK lohnt, erfahren Sie hier.
Lesezeit: 2-3 Minuten
Inhalt:
Das Wichtigste auf einen Blick
- Bei der Kraft-Wärme-Kopplung werden Strom und nutzbare Wärme gleichzeitig erzeugt. Dadurch kann die eingesetzte Primärenergie besser ausgenutzt werden.
- KWK-Anlagen gibt es in unterschiedlichen Größen und Bauformen. Ein Beispiel für eine KWK-Anlage ist ein Blockheizkraftwerk.
- Im KWK-Gesetz sind die Bedingungen für die Förderung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen festgelegt.
- Der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist am sinnvollsten, wenn sowohl der erzeugte Strom als auch die erzeugte Wärme genutzt wird.
Was ist Kraft-Wärme-Kopplung?
Wie funktioniert Kraft-Wärme-Kopplung?
In einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK-Anlage) wird ein Energieträger wie zum Beispiel Gas aus Biomasse oder Erdgas genutzt, um Strom zu erzeugen. Je nach Anlagentyp geschieht das beispielsweise über einen Verbrennungsmotor, eine Gas- oder Dampfturbine oder eine Brennstoffzelle. Ein Generator wandelt die dabei entstehende mechanische Energie in elektrische Energie um.
Bei der Stromerzeugung entsteht gleichzeitig Wärme. Diese fällt beispielsweise in heißen Abgasen oder im Kühlwasser eines Motors an. In einer KWK-Anlage wird diese Abwärme mithilfe von Wärmetauschern auf einen anderen Wasserkreislauf übertragen und dadurch nutzbar gemacht.
Das erwärmte Wasser kann anschließend beispielsweise zum Heizen von Gebäuden, zur Warmwasserbereitung oder für industrielle Prozesse eingesetzt werden. Bei größeren KWK-Anlagen kann die Wärme außerdem in ein Nah- oder Fernwärmenetz eingespeist und zu Haushalten oder Unternehmen transportiert werden.
Auf diese Weise werden aus der eingesetzten Primärenergie sowohl Strom als auch Wärme gewonnen. Im Vergleich zu einer getrennten Erzeugung wird durch die Kraft-Wärme-Kopplung ein größerer Teil der eingesetzten Energie verwendet.
Beispiel für eine KWK-Anlage
Sowohl die Industrie als auch Krankenhäuser, Wohnquartiere oder Hotels nutzen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Ein Beispiel für eine KWK-Anlage ist das Blockheizkraftwerk. Dort wird ein Energieträger verbrannt, um Strom und Wärme zu erzeugen.
Meist arbeiten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit Gas- und Dampfturbinen, Stirlingmotoren oder Brennstoffzellen und können unterschiedlich leistungsstark sein. Außerdem gibt es KWK-Anlagen in verschiedenen Größen: Kleinere Anlagen werden auch als Mini- oder Mikro-KWK-Anlagen bezeichnet.
Tipp: Mehr zu den verschiedenen Arten und Größenordnungen erfahren Sie in unserem Beitrag zum Blockheizkraftwerk (BHKW).
Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz & Förderung von KWK
Übrigens: Ein Teil der Kosten für die KWK-Förderung wird über die KWKG-Umlage finanziert. Diese wird auf die Netzentgelte aufgeschlagen und fließt somit in den Strompreis ein.
Vorteile & Nachteile von Kraft-Wärme-Kopplung
Vorteile
- Gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme
- Bessere Nutzung der Primärenergie
- Sehr hoher Gesamtwirkungsgrad
- KWK-Anlagen gibt es in verschiedenen Größen
- Einspeisevergütung & förderfähig
Nachteile
- Hohe Anschaffungskosten
- Nur sinnvoll bei tatsächlichem Bedarf für Strom und Wärme
- Je nach eingesetztem Energieträger gibt es starke Unterschiede bei KWK-Anlagen
Auch wir von swb nutzen an unseren Standorten die Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung. Auf diese Weise erzeugen wir in unseren Kraftwerken nicht nur Strom, sondern auch Wärmeenergie, die wir für Bremen und Umgebung in Form unserer swb Fernwärme zur Verfügung stellen.
Welche Energieträger können für Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden?
Für KWK-Anlagen kommen unterschiedliche Energieträger infrage. Dazu zählen beispielsweise Erdgas oder Kohle. Je nach Anlagentyp können auch andere Technologien und Energieträger genutzt werden.
Was ist der Unterschied zwischen Kraft-Wärme-Kopplung und Fernwärme?
Kraft-Wärme-Kopplung beschreibt die Art, wie Strom und Wärme gemeinsam erzeugt werden. Fernwärme bezeichnet dagegen die Verteilung von Wärme über ein Leitungsnetz zu Gebäuden und Haushalten. Die Wärme einer KWK-Anlage kann beispielsweise in ein Fernwärmenetz eingespeist werden.
Ist jedes Blockheizkraftwerk eine KWK-Anlage?
Ja, ein Blockheizkraftwerk nutzt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, denn es erzeugt gleichzeitig Strom und nutzbare Wärme. Allerdings ist nicht jede KWK-Anlage automatisch ein klassisches Blockheizkraftwerk, da auch andere technische Systeme für die gekoppelte Erzeugung eingesetzt werden können.
Was bedeutet „stromgeführt“ und „wärmegeführt“ bei einer KWK-Anlage?
Bei einer wärmegeführten KWK-Anlage richtet sich der Betrieb nach dem Wärmebedarf. Die Anlage läuft also vor allem dann, wenn beispielsweise Heizwärme oder Warmwasser benötigt wird.
Bei einer stromgeführten KWK-Anlage steht dagegen die Stromerzeugung im Vordergrund. Sie wird vor allem dann betrieben, wenn Strom benötigt wird.
Egal, ob die Anlage eher wärme- oder stromgeführt ist, das jeweils entstehende „Nebenprodukt“ sollte nach Möglichkeit auch genutzt oder zwischengespeichert werden. Nur so bleibt der Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung erhalten.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer KWK-Anlage?
KWK-Anlagen können einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad erreichen, weil neben dem erzeugten Strom auch die entstehende Wärme genutzt wird. Der Wirkungsgrad hängt von der eingesetzten Technik, dem Energieträger und der tatsächlichen Nutzung der Wärme ab. KWK-Anlagen können einen Gesamtwirkungsgrad von 80 bis 90 Prozent erreichen.
Lohnt sich eine KWK-Anlage für ein Einfamilienhaus?
In der Regel lohnt sich eine KWK-Anlage nicht für ein Einfamilienhaus. Die Kosten für die private Nutzung einer KWK-Anlage sind meist zu hoch. Dort ist die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage meist attraktiver.
