Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Die konventionellen Kraftwerke setzen Energieträger zur Stromerzeugung nur mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 30 - 45 % in elektrischen Strom um. Die entstehende Wärme wird ungenutzt in die Luft oder in die Gewässer abgegeben. Dagegen nutzen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen die eingesetzten Energieträger mit einem Nutzungsgrad von 80 - 90 % erheblich besser als herkömmliche Kraftwerke. Die Kraft-Wärme-Kopplung ist damit ein wesentlicher Baustein für die effizientere Nutzung der Primärenergien. KWK - Anlagen können sowohl regenerative als auch fossile Brennstoffe einsetzen. Die meisten Betreiber der KWK – Anlagen setzen Erdgas als Brennstoff (ca. 56 %) ein, gefolgt von Steinkohle (rund 30 %). Die Erneuerbaren Energien werden in KWK - Anlagen zurzeit nur mit einem Anteil von knapp 7 % eingesetzt (siehe Abb. „Anteil der Energieträger in Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zur Strom- und Wärmeerzeugung 2006“). Bei einem weiteren Anstieg der Biomasseverstromung ist zukünftig auch hier eine verstärkte Nutzung durch KWK anzustreben.

Die gekoppelte Produktion von Strom und Wärme erlaubt die zusätzliche Nutzung der Wärme zu Heiz- oder Kühlzwecken bei Endverbrauchern in der Umgebung. KWK - Anlagen können große Heizkraftwerke für die Versorgung ganzer Regionen oder Blockheizkraftwerke sein, die einzelne Gebäude, Siedlungen oder Betriebe versorgen. Dezentrale Anlagen sollen die konventionelle zentrale Stromversorgung zunehmend ergänzen: Strom soll vermehrt dort erzeugt werden, wo die Prozesswärme direkt zu Heiz- oder Kühlzwecken genutzt werden kann.

Stromerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Das Maßnahmepaket des integrierten Energie- und Klimaprogramm (IEKP) der Bundesregierung vom 5. Dezember 2007 sieht u. a. die Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes (2002) vor. Der Deutschen Bundestag verabschiedete im Juni 2008 das novellierte KWKG (2009). Ziel ist es, die Effizienz der Energieträger zusteigern. So soll der Anteil der Stromerzeugung aus KWK – Anlagen von zurzeit 15 % bis 2020 auf 25 % erhöht werden. Falls dieses Ziel erreicht wird, beträgt die CO₂- Emissionsminderung bis 2020 14,3 Mio. t. Damit leistet die KWK einen wichtigen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen in Deutschland bis 2020 um 40 %. Der Studie der Enquete-Kommission des 14. Deutschen Bundestages „Nachhaltige Energieversorgung“ [1] zufolge könnte die KWK einen wesentlichen Beitrag zur Minderung der Treibhausgasemissionen um 80 % bis zur Mitte des Jahrhunderts leisten. Im Szenario Umwandlungseffizienz der Studie liegt der Anteil der Stromerzeugung aus KWK – Anlagen an der Gesamtstromerzeugung im Jahr 2020 bei gut 25 %, also in der Höhe des im IEKP anvisierten Ziels. Absolut würde dies eine KWK-Stromerzeugung von 140 Terawattstunden (TWh) im Jahr 2020 und von fast 260 TWh im Jahr 2050 bedeuten (siehe Abb. „Stromerzeugung durch Kraft-Wärme Kopplung (KWK) 2006“).

Wärmeerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung

Fernwärme aus KWK – Anlagen stellt in Deutschland nur 7 % des Endenergieverbrauchs für Raumwärme und Warmwasser bereit. Von 1990 bis 2006 stieg der Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung an der Fernwärmeerzeugung von 63 auf 82 % (siehe Abb. „Fernwärmeerzeugung – Netzeinspeisung von Heizkraftwerken und Heizwerken“). Die Angaben berücksichtigen nur diejenigen Fernwärmeversorgungsunternehmen, welche Daten zu dem jeweiligen Hauptbericht der Arbeitsgemeinschaft für Wärme und Heizkraftwirtschaft (AGFW) zur Fernwärmeversorgung bereitgestellt haben. Nach Schätzungen der AGFW beträgt die Repräsentanz, bezogen auf die Wärmeengpassleistung, rund 86 %.

2006 wurden 71 % der Wärme, die durch Kraft-Wärme-Kopplung der allgemeinen Versorgung erzeugt wurde, mit Dampfturbinen bereitgestellt (siehe Abb. „Wärmeerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung 2006“).

[1] Enquete Kommission des 14. Deutschen Bundestages „Nachhaltige Energieversorgung“, Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und der Liberalisierung, Berlin 2001