Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist eine Möglichkeit, Haushalte kombiniert mit Strom und Heizwärme zu versorgen. Es gibt sowohl große, zentrale Anlagen, mit denen ganze Stadtteile versorgt werden, wie auch dezentrale KWK-Anlagen zur Versorgung einzelner Gebäude. Im Unterschied zu konventionellen Kraftwerken wird bei KWK-Anlagen die Abwärme genutzt, bei dezentralen Anlagen werden mit der Abwärme die Gebäude vor Ort geheizt. Eine dezentrale KWK-Anlage zeichnet sich also durch geringen Wärmeverlust und hohem Nutzungsgrad aus.

Wie funktioniert eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage?

Viele KWK-Anlagen funktionieren wie ein gewöhnlicher Automotor. Die meisten Anlagen nutzen Erdgas als Energieträger. Bei diesen Anlagen erzeugt der Motor Bewegungsenergie, die einen Generator antreibt. Während die entstehende Abwärme beim Auto größtenteils ungenutzt verlorengeht, leitet die KWK-Anlage die anfallende Wärmeenergie in einen Heizkreislauf. Das ist bei großen Anlagen ein Fernwärmenetz und bei kleinen dezentralen KWK-Anlagen die häusliche Wärmeverteilung. Die KWK-Anlage erzeugt somit gleichzeitig Strom und Wärme für Heizung und Warmwasser. KWK-Anlagen können mit Motoren für gasförmige oder flüssige Brennstoffe arbeiten. In größeren KWK-Kraftwerken werden Gas- oder Dampfturbinen verwendet. In seltenen Fällen werden feste Brennstoffe, z. B. Holz eingesetzt.
Immer häufiger kommen Brennstoffzellen zum Einsatz. Im Unterschied zu Verbrennungsmotoren erfolgt die Energieumwandlung in Brennstoffzellen auf elektrochemischem Wege. Brennstoffzellenbasierte KWK-Anlagen mit niedrigen Leistungen können in kleinen Wohngebäuden verwendet werden.

Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung

Durch die Abwärmenutzung erreichen KWK-Anlagen höhere Nutzungsgrade der eingesetzten Energieträger als konventionelle Kraftwerke, die ausschließlich Strom erzeugen. Dementsprechend können der Brennstoffverbrauch gesenkt  und CO2-Emissionen reduziert werden. Der Einsatz dezentraler KWK-Anlagen reduziert darüber hinaus Wärmeverluste und Leitungsverluste, indem Strom und Wärne am selben Ort erzeugt und verbraucht werden. Auch regenerative Brennstoffe, z. B. Biogas können in KWK-Anlagen zum Einsatz kommen.

Mit dem Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWKG) fördert der Gesetzgeber den Einsatz von KWK-Anlagen. Unter Anderem ist dort geregelt, dass Anlagenbetreiber für Strom aus hocheffizienten KWK-Anlagen einen Zuschlag erhalten. Zusätzlich wird Strom, der in das Netz der öffentlichen Versorgung eingespeist wird, mit Marktpreisen vergütet. Der Strom aus dezentralen KWK-Anlage kann direkt vor Ort verbraucht werden. Überschussstrom kann ins Stromnetz eingespeist werden.

Nachteile einer Kraft-Wärme-Kopplung-Installation

Trotz der staatlichen Förderung des Stroms aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen durch das KWKG können KWK-Anlagen insbesondere in Ein-/Zweifamilienhäusern nicht in jedem Fall wirtschaftlich betrieben werden. Die Kosten für Anschaffung und Inbetriebnahme für KWK-Anlagen sind im Vergleich mit konventionellen Gasheizungen hoch. Besteht im Gebäude kein Wärmebedarf, beispielsweise in den Sommermonaten, steht die KWK-Anlage still und erzeugt auch keinen Strom. KWK-Anlagen mit Verbrennungsmotor verursachen höhere Wartungskosten als konventionelle Heizungsanlagen. Die Versorgung von Gebäuden mit mehr als einer Wohnung mit dezentralem KWK-Strom („Mieterstrom“) erfordert spezielle Konzepte für die Stromzähler. Der Betreiber der KWK-Anlage wird damit zum Energieversorgungsunternehmen und muss bestimmte rechtliche Pflichten erfüllen.

Förderungsmöglichkeiten der Kraft-Wärme-Kopplung

Strom aus hocheffizienten KWK-Anlagen wird zusätzlich zur Einspeisvergütung mit marktüblichen Preisen nach dem KWKG mit einem Zuschlag vergütet. Für Brennstoffzellenanlagen kann darüber hinaus ein Zuschuss im Programm Energieeffizient Sanieren – Brennstoffzelle der KfW (Programm-Nr. 433) beantragt werden. KWK-Anlagen sind begünstigte Anlagen im Sinne des Energiesteuergesetzes, sofern sie einen Mindestnutzungsgrad erreichen. Die Energiesteuer für in KWK-Anlagen eingesetzte Energieträger kann ermäßigt werden.

Bei KWK-Anlagen, die mit erneuerbaren Brennstoffen betrieben werden, kommt anstelle der  Förderung des KWKG eine erhöhte Einspeisevergütung durch das Erneuerbare-Energie-Gesetz in Betracht.

Wann lohnt sich eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage?

KWK-Anlage erzielen Erträge, indem der erzeugte Strom selbst verbraucht und/oder eingespeist wird. Dabei arbeitet eine KWK-Anlage um so wirtschaftlicher, desto mehr Strom sie im Verhältnis zu ihrer Leistung produziert. Daher sollte die Leistung einer KWK-Anlage nicht zu hoch ausgelegt werden. Als Faustregel gilt, dass die Wärmeleistung einer KWK-Anlage nicht höher als die Hälfte der Heizlast des Gebäudes liegen sollte. Neben der KWK-Anlage ist also stets ein zusätzlicher Wärmeerzeuger, z. B. ein Gaskessel, erforderlich. Um die Wirtschaftlichkeit zu ermitteln, müssen insbesondere die Wartungskosten richtig bemessen werden. Bei motorischen KWK-Anlagen liegen sie erheblich über denen konventioneller Gasheizungen.

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