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Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie, die in der Regel unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt wird, und nutzbarer Wärme für Heizzwecke (Fernwärme oder Nahwärme) oder für Produktionsprozesse (Prozesswärme oder Kälteabsorptionsanlage) in einem Heizkraftwerk. Es ist somit die Auskopplung von Nutzwärme insbesondere bei der Stromerzeugung aus Brennstoffen. In den meisten Fällen stellen KWK-Kraftwerke Wärme für die Heizung öffentlicher und privater Gebäude bereit, oder sie versorgen als Industriekraftwerk Betriebe mit Prozesswärme und koppeln Fernwärme aus. Die Abgabe von ungenutzter Abwärme an die Umgebung wird dabei weitestgehend vermieden. Zunehmend an Bedeutung gewinnen kleinere KWK-Anlagen für die Versorgung einzelner Wohngebiete, bzw. einzelner Mehr- und sogar Einfamilienhäuser, sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW). Diese können sowohl mit fossilen als auch mit regenerativen Energieträgern betrieben werden.

Vorteil der KWK ist der verringerte Brennstoffbedarf für die Strom- und Wärmebereitstellung, wodurch die Schadstoffemissionen stark reduziert werden. Die Förderung durch das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) und das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) soll den Ausbau beschleunigen.

Das Spektrum der elektrischen und thermischen Leistung von KWK-Anlagen reicht von wenigen Kilowatt bis zu mehreren hundert Megawatt. Damit stehen heute für das gesamte Spektrum des Wärmebedarfs KWK-Lösungen zur Verfügung.

Die typischen thermischen Kraftwerke, die in Deutschland immer noch einen Großteil des Strombedarfs decken, erzeugen mit der aus einem Brennstoff freigesetzten Wärme ausschließlich elektrischen Strom. Wird zusätzlich auch die Abwärme verwendet, z. B. für Prozesswärme oder in ein Fernwärmenetz eingespeist, nennt man diese KWK-Anlagen; sie haben einen höheren Nutzungsgrad. Während rein stromerzeugende Anlagen Wirkungsgrade zwischen 33 % (ältere Anlagen) und 58,4 % (Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke) erreichen, kommt man bei KWK-Anlagen auf Nutzungsgrade von mehr als 80 % und in Verbindung mit Nietertemperatur- oder Brennwertnutzung noch wesentlich höher. Bei KWK ist insofern außer der elektrischen Energie [kWhel] auch thermische Energie [kWhth] nutzbar. Bei den mit Wasserdampf als Arbeitsstoff betriebenen Heizkraftwerken – das sind in der Regel Entnahme-Kondensationsanlagen – geht diese Steigerung des Nutzungsgrades allerdings mit einer Verringerung der Stromproduktion (geringerer elektrischer Wirkungsgrad) einher. Der Dampf muss vor den letzten Turbinenstufen entnommen werden, damit seine Temperatur zum Heizen ausreichend hoch ist. Im Gegensatz dazu wird bei Kraftwerken ohne Kraft-Wärme-Kopplung die gesamte Wärme über den Kondensator und den Kühlturm an die Umgebung abgegeben. Beim Kombi Power System in der GuORC- oder GuD-Version ist auch die Auskoppelung von Hochtemperatur-Prozesswärme nach der 1.Verstromungsstufe möglich.

Das insgesamt in Deutschland noch nicht realisierte hohe Einsparpotenzial durch KWK hat den Gesetzgeber veranlasst, die KWK zu fördern, um Markthemmnisse zu überwinden, die durch die über 100 Jahre gewachsenen zentralen Versorgungsstrukturen existieren.

Quellen :

Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Kraft-W%C3%A4rme-Kopplung

Gammel Engineering  http://www.gammel.de/de