Kraft-Wärme-Kopplung: das Blockheizkraftwerk

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie, die in der Regel unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt wird, und nutzbarer Wärme für Heizzwecke in einem Heizkraftwerk. Unter Verwertung eines geeigneten Trägers von Primär-Energie, z.B. Gas, wird über einen Generator Strom erzeugt, und dieser dann in ein Netz eingespeist. Gleichzeitig entsteht bei der Stromerzeugung durch den Generator Abwärme, die bei den meisten Kraftwerken, speziell bei Großkraftwerken, über Kühlsysteme einfach in die Umgebung abgegeben wird. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung jedoch wird diese Wärme wiederverwendet und in einem angeschlossenen Heizsystem an Verbraucher verteilt.

Durch die Kraft-Wärme-Kopplung lässt sich der Wirkungsgrad von Energiegewinnung aus Primärenergie erheblich steigern.

Diese Form der doppelten Ausnutzung von Primärenergie-Trägern gibt es sowohl in Form von großen Industrieanlagen, als auch zunehmend in Form von Klein- und Kleinstanlagen, die Ein- oder Mehrfamilienhäuser versorgen können. Die kleinen Einheiten werden Blockheizkraftwerk (BHKW) genannt.

Seit 2009 gibt es einige Vorstöße, um die Verbreitung von BHKWs voranzutreiben. Zum einen werden in einem größeren Projekt zwischen den Unternehmen  VW und Lichtblick 100.000 Anlagen bundesweit aufgelegt, die Einheiten von Mehrfamilienhaus bis kleinere Gewerbebetriebe versorgen können. Als angestrebte Gesamtleistung über diese Einheiten werden 2 Gigawatt angegeben.

Zum anderen gibt es mittlerweile einige Hersteller, die sich mit der Fertigung von Mikro-BHKWs beschäftigen. Hier wird einfach eine herkömmliche Heizungsanlage für ein Ein-oder Mehrfamilienhaus durch eine Kombination aus einem kleinen Verbrennungsmotor als Generator zur Stromerzeugung mit zusätzlicher Nutzung der Verbrennungswärme erstellt. In Zusammenschluss mit Warmwasser-Solarkollektoren können auch hier sehr gute Ergebnisse bei der optimalen Nutzung des Primär-Energieträgers erzielt werden.

Zum Einsatz kommen neben herkömmlichen Verbrennungsmotoren (Ottomotoren) auch Konzepte wie der Stirling-Motor.

Der Wirkungsgrad eines BHKW liegt mit ca. 80% der Nutzbarmachung der Energie des Primärenergie-Trägers um ca 20% höher, als wenn nur Strom erzeugt würde.

Große Vorteile bieten BHKWs deshalb, weil sie mit bestehenden Energieträgern ebenso betrieben werden können wie mit z.B. Biogas.

Was allerdings nicht gelingt, ist eine immer optimale Ausnutzung sowohl der Stromausbeute als auch der Wärmeausbeute eines BHKW. Dies hängt schlicht damit zusammen, dass der Bedarf  an Strom und der Bedarf an Wärme in kleinen Einheiten wie Einfamilienhäusern im Tageslauf genauso wie jahreszeitlich bedingt stark schwankt, das Ausbeuteverhältnis zwischen Strommenge einerseits und Wärmemenge andererseits, die ein BHKW produzieren kann, fix ist. Anders gesagt: wenn das BHKW mehr Strom produziert, produziert es auch mehr Wärme. Egal, ob die Wärme gerade in diesem Moment benötigt wird. Beides, sowohl Strom als auch Wärme, kann schlecht bis gar nicht gespeichert werden, und der Anteil an Wärme, die nicht benötigt wird, geht in der Energiebilanz verloren.

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