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Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Elektrizität, die anschließend dezentral genutzt werden. Treibt z. B. ein Verbrennungsmotor einen Generator zur Stromerzeugung an, entsteht im Motor Abwärme. Diese wiederum wird über einen Wärmetauscher verwendet, um Heizwasser oder Prozesswärme zu erzeugen. Die Abwärme des Abgases wird zudem gegebenenfalls genutzt, um Brauchwasser zu erwärmen.
Für die Kraft-Wärme-Kopplung stehen grundsätzlich unterschiedliche Technologien zur Verfügung:

  • Dampfturbinen
  • Gasturbinen
  • Verbrennungsmotoren
  • Brennstoffzellen
  • Stirlingmotoren

Diese unterscheiden sich unter anderem in der Form der Abwärme. In Verbrennungsmotoren fällt diese vor allem im Kühlwasser an, wohingegen Gasturbinen Abwärme durch die Abgase ausstoßen. Entsprechend variieren auch die Anwendungsbereiche: Während Gasturbinen in der Industrie für die Herstellung von Niedertemperatur-Prozesswärme zum Einsatz kommen, nutzt man Motoren vorwiegend für Raumwärmeerzeugung.

Wesentliche Bestandteile eines Blockheizkraftwerkes (BHKW), in dem die Kraft-Wärme-Kopplung erfolgt, sind:

  • Motor, Turbine oder Brennstoffzelle
  • Generator zur Stromerzeugung
  • Wärmetauscher zur Abwärme-Rückgewinnung
  • Elektrische Steuereinrichtungen zur Stromverteilung
  • Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung

Die Größe einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage kann dabei zwischen einer waschmaschinengroßen Mini-Anlage bis hin zu leistungsstarken Kraftwerken, die mehrere hundert Megawatt erzeugen, variieren.
Durch die gleichzeitige Bereitstellung von Strom und Wärme reduzieren sich die Schadstoffemissionen sowie der Brennstoffbedarf. So sinkt zwar der Wirkungsgrad für die Erzeugung von elektrischer Energie ab, doch liegt der Gesamtnutzungsgrad bei einer vollständigen Nutzung der Abwärme bei rund 90 %. Insbesondere Heizkraftwerke, die mit erneuerbaren Energien befeuert werden, gelten dabei als klimafreundlich.