KWK (Kraft-Wärme-Kopplung)
Gleichzeitige Erzeugung von Strom und nutzbarer Wärme aus einem Brennstoff; der Gesamtwirkungsgrad liegt bei 75–90 %, reine Stromkraftwerke erreichen etwa 35–60 %.
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird die Wärme genutzt, die ein herkömmliches Kraftwerk über Kühltürme oder Flüsse abgeben würde: für Fernwärme, industriellen Prozessdampf oder die Gebäudeheizung. Als Antrieb dienen Gasmotoren, Gasturbinen mit Abhitzekessel, Dampfturbinen (Gegendruck- oder Entnahme-Kondensationsturbinen) und Brennstoffzellen.
Stromkennzahl = E_elec / Q_heat
Beispiel Gasmotor: 42% elektrisch + 45% Wärme = 87% gesamt (Hu)
Primärenergieeinsparung (EU-Richtlinie 2012/27): PES = 1 - 1 / (η_heat/η_ref,heat + η_el/η_ref,el)
Typische elektrische Wirkungsgrade: Gas-Hubkolbenmotoren 35–45 %, GuD-KWK 40–50 %, Biomasse-Dampf-KWK 20–30 %. Die Stromkennzahl reicht von etwa 0,3 (Gegendruck-Dampfturbine) bis 1,2 (GuD).
Ob sich KWK lohnt, hängt davon ab, ob in der Nähe der Anlage ganzjährig Wärme gebraucht wird. Nach EU-Recht muss „hocheffiziente KWK“ gegenüber getrennter Erzeugung mindestens 10 % Primärenergie einsparen. Dänemark, Finnland und die Niederlande erzeugen einen großen Teil ihres Stroms in KWK-Anlagen. Mit der Elektrifizierung der Wärme bekommen fossile KWK-Anlagen Konkurrenz durch große Wärmepumpen; Biomasse- und Müll-KWK bleiben aber gefragt, und flexible KWK mit Wärmespeicher kann sich nach den Strompreisen richten.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Fernwärme
Netz aus gedämmten Rohren, das heißes Wasser oder Dampf von zentralen Wärmequellen an viele Gebäude für Raumheizung und Warmwasser verteilt.
- Wärmeverbrauchsrate (Heat Rate)
Brennstoffenergie, die ein Wärmekraftwerk pro erzeugter kWh Strom verbraucht; der Kehrwert des Wirkungsgrads, meist in BTU/kWh oder kJ/kWh.
- Gas-und-Dampf-Kraftwerk (GuD, CCGT)
Kraftwerk, das eine Gasturbine betreibt und mit deren heißem Abgas Dampf für eine zweite, die Dampfturbine, erzeugt; der elektrische Wirkungsgrad erreicht 55–64 %.
- Primärenergie
Energie in ihrer natürlichen Rohform vor jeder Umwandlung, etwa Rohöl, Kohle, Erdgas, Uran, Biomasse sowie Strom oder Wärme aus erneuerbaren Quellen.
- Erdgas
Ein fossiler Brennstoff, der überwiegend aus Methan besteht und für die Stromerzeugung, für Prozess- und Raumwärme sowie als Rohstoff für Wasserstoff und Ammoniak dient.
- Wärmespeicher
Speicherung von Energie als Wärme oder Kälte in sensibler, latenter (Phasenwechsel) oder thermochemischer Form, zur späteren Nutzung als Wärme oder zur Stromerzeugung.