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Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) – Prinzip
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) umfasst die gleichzeitige Erzeugung von Strom (Kraft) und Wärme in einem Heizkraft- oder Blockheizkraftwerk (BHKW). Wärme entsteht bei jeder Stromerzeugung. Konventionelle Kraftwerke blasen sie entweder durch Kühltürme in die Luft oder heizen damit Flüsse auf. Hingegen wird bei Heizkraftwerken oder BHKWs das „Abfallprodukt“ in Wohngebieten als Heizungswärme oder in Industrieanlagen für wärmeabhängige Produktionsprozesse genutzt. Wie bei Kraftwerken können Öl, Gas, aber auch Holz verbrannt werden. Dadurch wird die Primärenergie zu fast 90 Prozent genutzt, während bei reinen Kraftwerken lediglich 30 Prozent als Strom beim Verbraucher ankommen.
Kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme durch Kraft-Wärme-Kopplung (Blockheizkraftwerk): 12 % Verlust
Im BHKW wird mit nur 12% Verlust (siehe oben) nur relativ wenig Brennstoff vergeudet. Um die gleiche Menge an Strom und Wärme mit konventionellen Kraftwerken und parallel laufenden Heizkraftwerken bereitzustellen, muß deutlich mehr Energie eingesetzt werden: 78% Verlust fallen an (siehe unten).
Getrennte Erzeugung von Strom (im Kraftwerk) und Wärme (im Heizkessel): 78 % Verlust
Anhand der Gleichung Energie = Exergie (zur Arbeit tatsächlich nutzbare Energie) + Anergie (nicht verwendbare Restenergie) läßt sich der Vorteil der BHKW verdeutlichen: Die Exergie beträgt 88%, sie wird genutzt zu 50% für Wärme zum Heizen und zu 38% als Strom. Der Anteil der Anergie beträgt beim BHKW nur 12%. Bei konventionellen Kraftwerken hingegen liegt der Anergie bei 78%.
BHKW sind kleinere bis mittelgroße Anlagen bis zu 20 Megawatt und stehen meist in einem Wohngebiet, das sie mit Strom und Wärme versorgen. Hingegen sind Heizkraftwerke größer und beliefern größere Gebiete über ein Fernwärmenetz. Häufigster Energieträger von BHKW ist Erdgas. BHKW springen meist an, wenn Wärme gebraucht wird und speisen Strom dann ins Hausnetz, während überflüssiger Strom ins örtliche Stromnetz fließt.
Mini-BHKW ist eine „stromerzeugende Heizung“ mit bis zu 10 Kilowatt elektrische Leistung: Diese waschmaschinengroße Geräte stehen (häufig in Dänemark) in Ein- und Zweifamilienhäusern.
Wärme und Strom gehören zusammen wie der Humus zur Pflanze
Wenn man Gas verbrennt, um Wasser für eine Heizung zu erwärmen, kann man nach heutigem Stand der Technik, also der Wärme-Kraft-Kopplung, gleichzeitig Strom als Beiprodukt erzeugen.
Dann hat man die eingesetzte Energie – wie hier das Gas – im Vergleich zum reinen Gaskraftwerk mehr als 50 Prozent besser genutzt.