Was ist die Kraft-Wärme-Kopplung?
Kraft Wärme Kopplung (KWK) ist der Oberbegriff für Verfahren, bei denen Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Das Prinzip hinter KWK-Verfahren: die bei der Stromproduktion entstehende Wärme, welche bei konventionellen Anlagen als Abwärme verloren geht, wird für die Heizung sowie Trinkwassererwärmung nutzbar gemacht. Dank der Kombination von Strom- und Wärmeerzeugung erreichen Anlagen mit Kraft Wärme Kopplung einen deutlichen höheren Gesamtwirkungsgrad als jene Anlagen, welche Strom und Wärme getrennt erzeugen.
Funktionsweise von Anlagen mit Kraft Wärme Kopplung
Insgesamt werden zwei Verfahren zur Kraft Wärme Kopplung unterschieden: Bei dem ersten Verfahren wird mithilfe von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen (z.B. Erdgas, Heizöl) ein Verbrennungsmotor betrieben, welcher wiederrum einen Generator antreibt. Während der Generator Strom erzeugt, produziert der Motor durch seine mechanische Arbeit Wärme. Diese im Abgas gespeicherte Wärme geht dank der Kraft Wärme Kopplung nicht wie üblicherweise als Abwärme verloren, sondern wird über einen Wärmetauscher an den Pufferspeicher und das Heizwasser abgegeben. Der Wärmetauscher sorgt hierbei dafür, dass der in den Abgasen vorhandene Wasserdampf kondensiert und die Kondensationswärme für die Brauchwassererhitzung nutzbar gemacht wird.
Das zweite Verfahren nutzt - anstatt der Verbrennung - ein elektrochemisches Verfahren für die Kraft Wärme Kopplung: durch das Aufeinandertreffen von Wasserstoff und Sauerstoff in Brennstoffzellen wird die sogenannte kalte Verbrennung ausgelöst und Strom sowie Wärme erzeugt. Wie Brennstoffzellen im Detail funktionieren haben wir hier zusammengefasst.
Die Kraft Wärme Kopplung kann mit einer Absorptionskältemaschine gekoppelt und so zur Kühlung genutzt werden. Im Falle des Verbrennungsverfahren wird das gesamte KWK-System als Blockheizkraftwerk (BHKW) bezeichnet. In Ein- und Mehrfamilienhäusern werden Mini- oder Mikro-KWK-Anlagen genutzt, in Gebäudekomplexen zentralisierte KWK-Anlagen.
Vorteile und Wirtschaftlichkeit der Kraft Wärme Kopplung
Weil im Vergleich zu konventionellen Stromerzeugern auch die entstehende Wärme genutzt wird, erreichen Anlagen mit Kraft Wärme Kopplung einen höheren Nutzungsgrad: Insgesamt können mit einer KWK-Anlage bis zu 40% an Energie gespart werden, wodurch die Energiekosten deutlich sinken. Gleichzeitig sind KWK-Anlagen auch gut für die Umwelt, da der CO2-Ausstoß im Vergleich zur getrennten Produktion von Wärme und Strom vermindert wird. Aus diesem Grund wird die Kraft Wärme Kopplung, insbesondere mit Brennstoffzellentechnologie, staatlich gefördert.
Der Strom aus Kraft Wärme Kopplungen wird bei Ein- und Mehrfamilienhäusern selbst verbraucht, wodurch KWK-Anlagen mehr Unabhängigkeit von den offiziellen Strompreisen ermöglichen. Überschüssiger Strom kann außerdem in das öffentliche Energienetz eingespeist werden und wird vergütet.
Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage mit Kraft Wärme Kopplung ist abhängig von der jeweiligen Gebäudeart und dem individuellen Wärmebedarf: Da das Produktionsverhältnis von Strom zu Wärme etwas 1 zu 3 ist (für jedes KW Strom, drei KW Wärme), muss bei Ein- und Mehrfamilienhäusern ausreichend Wärmebedarf bestehen. Ansonsten geht die produzierte Wärme verloren und die Effizienz sowie Wirtschaftlichkeit der Anlage sinkt. Somit eigenen sich KWK-Anlagen kaum für Niedrigenergiehäuser und werden eher bei Altbauten, Gebäudekomplexen sowie Gewerbeeinheit eingesetzt.