Kraft-Wärme-Kopplung, KWK nicht nur zur Stromerzeugung
Jeder sieht sie, wenn man auf der Autobahn in der Nähe eines Kraftwerkes fährt, die Dampfschwaden, die aus den Kühltürmen der Kraftwerke entweichen. Sie sind das unübersehbare Symbol für Energieverschwendung. Die heutigen Kraftwerke, die in der Regel nur elektrischen Strom erzeugen, geben über 60 % der eingesetzten Energie als Kühlwärme in die Umgebung ab. Nur etwa 1/3 der eingesetzten Energie wird zu elektrischer Energie umgewandelt.
Eine Möglichkeit diese Energieverschwendung zu beenden ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Dabei wird neben Strom auch Wärme erzeugt, die als Heiz- oder Prozesswärme eingesetzt werden kann. Ein Prinzip, das wenn auch mit schlechtem Wirkungsgrad, jeder Autofahrer besonders im Winter zu schätzen weiß. Der mechanische Antrieb aus dem Motor erzeugt über die Lichtmaschine Strom und die an das Kühlwasser abgegebene Wärme heizt den Innenraum und enteist die Windschutzscheibe.
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung können die verschiedensten Energieträger eingesetzt werden. Außer den bekannten fosssilen Energieträgern Braunkohle, Steinkohle, Erdöl und Erdgas, können auch regenerative Energieträger wie Holz, Biogas, Bioethanol, Pflanzenöl, Deponiegas, Solar- und Geothermie und Wasserstoff verwendet werden.
Grundsätztlich wird zwischen zwei Arten der Kraft-Wärme-Kopplung unterschieden. Steht die Stromerzeugung im Vordergrund wird das Kraftwerk auf diese Art der Energieumwandlung optimiert, andernfalls auf die Wärmegewinnung.
Je nach Verwendungszweck werden auf dem Markt verschiedene Größen von Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung angeboten. Es gibt kleine motorbetriebene Anlagen von der Größe eines Kühlschranks bis hin zu Schiffsmotoren als Aggregat. Gasturbinen-Anlagen ermöglichen es Prozesswärme bis zu 500 °C zu gewinnen.
Ein besonders interessantes Einsatzgebiet der Kraft-Wärme-Kopplung sind
die Blockheizkraftwerke (BHKW). Dies sind kompakte Anlagen mit geringem
Platzbedarf auf Motoren- oder Turbinenbasis, die sich hervorragend
eignen ganze Gebäudeblocks im Nahbereich mit Strom und Wärme zu versehen.
Für den
Besitzer eines Mehrfamilienhauses bietet sich so die lukrative
Möglichkeit seine Mieter nicht nur mit Wohnraum, sondern auch mit Wärme
und elektrischem Strom zu versorgen.
In Deutschland besteht ein riesiger Investitionsbedarf in die
Stromversorgung. Atomkraftwerke und überalterte herkömmliche Kraftwerke
werden stillgelegt. Die Deutsche Energieagentur (dena) schätzt den
Bedarf auf 40.000 Megawatt bis zum Jahr 2020. Dies bietet die
Möglichkeit verstärkt hocheffiziente Technologien zur Strom- und
Wärmeerzeugung einzusetzen. Da bei der Kraft-Wärme-Kopplung der größte
Teil der eingesetzten Energie in Nutzenergie umgesetzt wird, bietet sie
sich als Umwelt schonende, Ressourcen sparende und Klima schützende
zukunftssichere Alternative zu herkömmlichen Kraftwerken an.
Die in den dezentralen Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Wärme
und der Strom entstehen verbrauchernah. Dadurch sind die
Leitungsverluste zwischen der Produktionsstätte und dem Verbraucher sehr
gering. Diese Leistungverluste, auch Netzverluste genannt, können bei
Hochspannungsleitungen bis zu 5 % auf 100 km betragen. Es entstehen auch
keine Kosten für die Errichtung und den Unterhalt dieser Leitungen. Ein
weiterer Vorteil der dezentralen Versorgung ist die hohe
Ausfallsicherheit. Noch gut in Erinnerung dürfte der Stromausfall im
November 2006 sein, der neben Teilen Deutschlands auch Auswirkungen in
Spanien, Italien, Belgien, Frankreich und den Niederlanden zeigte.
Insgesamt waren rund 15 Millionen Menschen betroffen. 2003 wurden
Millionen an der Ostküste der USA und Kanada von einem Stromausfall
überrascht, der auf eine Überlastung der Kraftwerke zurückgeführt wurde.
Er ereignete sich gerade zu Beginn des einsetzenden Berufsverkehrs, so
dass tausende in Fahrstühlen und U-Bahnen stecken blieben. Außerdem war
der Flugverkehr teilweise durch den Ausfall der Flugsicherungssysteme
beeinträchtigt.