Wird in einem Kraftwerk ein fossiler oder biogener Energieträger zur Stromerzeugung verbrannt, dann geht ein großer Teil der in ihm enthaltenen Energie als Abwärme ungenutzt verloren. Die Kraft-Wärme-Kopplung ermöglicht es, überschüssige Wärme stattdessen zum Heizen zu verwenden. Der Energieträger wird so besser verwertet und Strom und Wärme werden insgesamt kostengünstiger und umweltfreundlicher bereitgestellt. Türkiye Elektrik erklärt, wie das funktioniert.
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Wie funktioniert die Kraft-Wärme-Kopplung?
In Deutschland wird noch heute der meiste Strom in sogenannten Dampfkraftwerken hergestellt. In diesen wird ein Energieträger wie Kohle, Erdgas oder auch erneuerbare Biomasse verbrannt und die dabei freigesetzte Wärme zum Verdampfen von Wasser genutzt. Der heiße Wasserdampf versetzt eine Dampfturbine in Rotation, welche den Generator antreibt. Bei diesem Prozess wird allerdings nur ein Teil der ursprünglich im Energieträger gebundenen Energie auch wirklich in Strom umgewandelt. Herkömmliche Dampfkraftwerke erreichen Wirkungsgrade von nur rund 40 Prozent, mehr als die Hälfte der Energie geht also ungenutzt als Abwärme verloren.
Hier greift das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung, kurz KWK. Die überschüssige Wärme, die nicht zur Stromerzeugung verwendet werden kann, wird als Heizwärme eingesetzt. Kraftwerke, die als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen betrieben werden, heißen Heizkraftwerke, solche für die Bereitstellung von Prozesswärme für industrielle Anlagen werden als Industriekraftwerke bezeichnet.
Bei großen Heizkraftwerken ist die anfallende Wärme nur ein Nebenprodukt der Stromerzeugung, das möglichst effizient verwertet werden soll. Dementsprechend richtet sich die Produktion nach dem Strombedarf, die Anlagen werden „stromgeführt“ gefahren. Kleinere Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die sogenannten Blockheizkraftwerke (BHKW), dienen hingegen in erster Linie der Wärmeversorgung von an ein Fernwärmenetz angeschlossenen Kunden und werden „wärmegeführt“ gefahren. Hier ist also sozusagen der Strom das Nebenprodukt der Wärmeproduktion. Im Sommer werden solche Kraftwerke daher häufig abgeschaltet. In jedem Fall wird durch die Kombination von Strom und Wärme der eingesetzte Energieträger deutlich besser verwertet. Der Wirkungsgrad des Kraftwerks lässt sich so zum Teil auf bis zu 90 Prozent steigern.
Wo kommt die Kraft-Wärme-Kopplung zum Einsatz?
Der große Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung liegt in ihrer Energieeffizienz. Für die gleiche Menge Strom und Wärme wird bei gekoppelter Produktion bis zu einem Drittel weniger Energie benötigt als für die getrennte Produktion nötig wäre. Dadurch sinken nicht nur die Kosten, sondern es werden auch die Umwelt und das Klima geschont, weil insgesamt weniger Schadstoffe und Treibhausgase ausgestoßen und weniger Rohstoffe benötigt werden. Sogar Geothermie- und Solarthermiekraftwerke können durch Kraft-Wärme-Kopplung ihre Effizienz steigern.
Der Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung ist Ziel des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG). Beim Hausbau oder der Sanierung wird der Einbau eines kleinen Blockheizkraftwerks als KWK-Anlage daher mit staatlichen Zuschüssen und KfW-Krediten gefördert und ist eine Möglichkeit, der Energieeinsparverordnung (EnEV) zu entsprechen. Und auch viele Mieter profitieren schon heute von günstiger Fernwärme, die von einem (Block-) Heizkraftwerk geliefert wird.
Leider sind jedoch zahlreiche Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen noch nicht wirklich nachhaltig. Zwar leisten sie einen Beitrag zur Einsparung von Energieträgern, doch allzu oft werden sie noch immer mit Erdöl oder Erdgas betrieben. 100 Prozent klima- und umweltverträglich wird die KWK-Technik jedoch erst, wenn ausschließlich erneuerbare Energieträger bei Energiegewinnung zum Einsatz kommen. Dabei ist eine vollständig nachhaltige Energieversorgung bereits heute möglich.
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