Das Effizienzprinzip

Das Prinzip ist denkbar einfach und schon lange bekannt: Dezentrale und flexibel regelbare Kraftwerkseinheiten, die den eingesetzten Energieträger effizient nutzen, indem sie nicht nur Strom erzeugen, sondern auch die beim Motorbetrieb entstehende Abwärme sinnvoll nutzen. Bei der Ausgestaltung der Energiewende rückt die Kraft-Wärme-Kopplung – kurz KWK – als Effizienztechnologie in den Fokus.

Für viele klingt es noch wie Zukunftsmusik. Doch für Norbert Zösch, den Geschäftsführer des Stadtwerks im unterfränkischen Haßfurt , ist es längst Realität: Die Städtischen Betriebe Haßfurt GmbH betreiben seit 2017 ein Blockheizkraftwerk (BHKW), das regenerativ erzeugten Wasserstoff in Reinform verwerten kann und hocheffizient in Strom zurückwandelt. Der Brennstoff stammt aus der eigenen Power-to-Gas-Anlage, die überschüssigen Windstrom per Elektrolyse als Wasserstoff speichert. Das von der 2G Energy AG entwickelte und wissenschaftlich-technisch durch das Institut für Energietechnik der OTH Amberg-Weiden begleitete Projekt setzt erstmals eine wasserstoffbasierte und CO2-freie Speicherkette für regenerativen Strom in der kommunalen Praxis um.

Das Beispiel zeigt: Kraft-Wärme-Kopplung wird in großen Kraftwerken genutzt – ebenso wie in dezentralen Anlagen im mittleren und kleinen Leistungsbereich. Vor allem kleinere KWK-Anlagen können hervorragend auf die Bedürfnisse des jeweiligen Betreibers angepasst werden – auch weil das Prinzip unabhängig vom Energieträger ist. Aktuell werden die meisten Anlagen noch überwiegend mit Erdgas oder Biogas betrieben. Künftig werden Klärgas, Grubengas, Wasserstoff und möglicherweise synthetische Kraftstoffe einen weitgehend klimaneutralen Betrieb zum Schließen von Erzeugungslücken ermöglichen.

KWK in der Anwendung

Zahlenmäßig am verbreitetsten sind Verbrennungsmotor-Blockheizkraftwerke. Sie sind mit elektrischen Leistungen von wenigen Kilowatt (Mini-BHKW) bis zu mehreren Megawatt in vielen verschiedenen Varianten am Markt verfügbar. Im niedrigen Leistungsbereich kommen in der Regel aus der Großserie abgeleitete Industriemotoren zum Einsatz. Bei mittleren Leistungen ab 250 kW werden dagegen vermehrt für KWK-Anwendungen optimierte oder von Grund auf neu entwickelte Motoren eingesetzt.

Gleichzeitig ermöglichen Speichertechnologien zunehmend eine Entkopplung von der Strom- und Wärmeerzeugung und damit einen flexiblen Betrieb der Anlagen. So ist neben der Wärmeerzeugung durch Abwärmenutzung zur Kältebereitstellung – der so genannten Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWK-K) – auch die Gebäudeklimatisierung bis hin zur Bereitstellung von Tiefenkälte für Kühlhäuser möglich. Auch bei der Bereitstellung von Druckluft – einem Feld mit sehr hohem Effizienzpotenzial – findet KWK zunehmend Verbreitung.

Die Anlage des mit dem Bayerischen Energiepreis 2018 ausgezeichneten Unternehmens „Ponnath DIE MEISTERMETZGER GmbH“ in Kemnath in der Oberpfalz demonstriert eindrucksvoll, wie über Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung in der Lebensmittelproduktion eine hocheffiziente Versorgung mit Strom, Wärme, Dampf und Gefrierkälte erfolgen kann. Mit der gemeinsam mit der AGO AG aus Kulmbach sowie dem Institut für Energietechnik GmbH der OTH Amberg-Weiden umgesetzten Lösung erreicht der zweitgrößte Wursthersteller Deutschlands an seinem Hauptstandort eine Primärenergieeinsparung von rund 30 Prozent und eine CO2-Reduzierung um rund 1.800 Tonnen pro Jahr.

Veränderungen in der Energiewirtschaft

BHKWs können je nach Bedarf strom- oder wärmegeführt gesteuert werden. Je länger ein BHKW unterbrechungsfrei gefahren werden kann, desto effizienter und wirtschaftlicher läuft es. Da hier das Modell des zentralen Erzeugers von Strom oder Wärme nicht mehr gültig ist, müssen auch die regulatorischen Rahmenbedingungen angepasst werden.

Einen Rückblick auf die beiden vergangenen KWK-Termine 2020 inklusive Statements von Staatsminister Hubert Aiwanger und Referenten aus dem Jahr 2019 sowie weitere Informationen finden Sie hier: