Kraft-Wärme-Kopplung

KWK kann mit unterschiedlichsten fossilen oder biogenen Brennstoffen praktiziert werden. Sie werden in einer  der verschiedenen KWK-Technologien eingesetzt, um gekoppelt Strom und Wärme zu erzeugen.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige, gekoppelte Erzeugung von Wärme und mechanischer Energie (Kraft), wobei letztere zumeist  in Form von Strom bereit gestellt wird. Wärme kann auch in Kälte umgewandelt werden, man spricht dann von "KWKK" - Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. 

Häufig findet man bei der KWK-Definition noch den Zusatz "... in einer technischen Anlage". Dies ist unter praktischen Gesichtspunkten zutreffend. Allerdings ist es interessant festzustellen, dass dieses Prinzip auch in der Natur praktiziert wird: seit hunderten von Millionen Jahren z.B. in jeder Muskelzelle mit unglaublicher Effizienz (Mitochondrien). Der berühmte Biochemiker Gottfried Schatz schrieb dazu:

„Halte jemandes Hand und fühle ihre Wärme. Gramm für Gramm wandelt sie 10.000 Mal mehr Energie um als die Sonne. Schwer zu glauben? Hier sind die Zahlen: Im Durchschnitt wiegt ein Mensch 70 Kilogramm und verbraucht täglich etwa 12.600 Kilojoule; das ergibt etwa 2 Millijoule / Gramm und Sekunde, oder 2 Milliwatt / Gramm. Für die Sonne sind es nur mickrige 0,2 Mikrojoule / Gramm und Sekunde. Einige Bakterien, wie etwa das Bodenbakterium Azotobacter, können sogar bis zu 10 Joule / Gramm und Sekunde umwandeln und übertreffen die Sonne also um einen Faktor von 50 Millionen. Ich bin warm, weil im Inneren jeder meiner Körperzellen Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende von Mitochondrien die von mir verzehrte Nahrung verbrennen.“

Und dabei ist die Kraft, die in den Muskelzellen zusätzlich erzeugt wird, noch nicht einmal mitgerechnet.

Übrigens spricht man in Österreich und der Schweiz von "Wärme-Kraft-Kopplung". Viele Protagonisten der "WKK" wollen mit dieser Reihenfolge den Blick dafür schärfen, dass die größte Verschwendung von Energie bei  der Wärmeerzeugung anzutreffen ist, man die WKK/KWK daher vor allem von der Wärmeseite her denken sollte: Nutzwärme sollte immer gekoppelt mit Strom erzeugt werden. Allerdings kann man mit gleichem Recht auch sagen: Strom (aus Brennstoffen) sollte immer gekoppelt mit Wärme erzeugt werden, wenn maximale Effizienz erzielt werden soll. In Englisch wird übrigens auch die Wärme zuerst genannt: "Combined heat and power production" - CHP.

In der offiziellen deutschsprachigen Übersetzung der EU heißt es "Kraft-Wärme-Kopplung" und dieser Begriff ist auch in der Fachliteratur sowie in technischen Regeln fest eingeführt. KWK ist der effizienteste Weg, Brennstoffe in nutzbare Energie umzuwandeln. Denn mit KWK werden die Energieumwandlungsverluste drastisch reduziert. KWK spart Energiekosten und schont die Umwelt.  Als die Effizienztechnologie Nr. 1 wird KWK von der Bundesregierung gefördert und ihr Ausbau immer mehr vorangetrieben.    

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Energieeinsparung durch KWK

Wir benötigen in unserer Zivilisation zum Leben und Produzieren von Gütern und Dienstleistungen Wärme und Kraft, letztere meist in Form von Strom.

Heizkessel verschwenden das Kraftpotenzial im Brennstoff, auch Exergie genannt, also die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten.

Kraftwerke wiederum verschwenden das Wärmepotenzial, indem sie die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme nutzlos über Kühltürme an die Atmosphäre abgeben. Diese Abwärme beträgt meistens mehr als die Hälfte der eingesetzten Primärenergie.

Im Vergleich mit der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme in herkömmlichen Kraftwerken und Heizkesseln können in einer KWK-Anlage 30 bis 50% an Energie eingespart werden.

Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom und Wärme
Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom und Wärme

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KWK kommt! Aber nicht von selbst.

Je knapper und teurer Energieressourcen werden, um so dringlicher wird es, Energie so effizient wie möglich zu nutzen. Und der Peak Oil, der Zeitpunk des historischen Ölfördermaximums, liegt seit einigen Jahren schon hinter uns. Von nun an geht´s bergab. Und das bei wachsendem Bedarf.  

Hinzu kommt, dass der drohende Klimawandel durch Menschen gemachten Ausstoß von Treibhausgasen in die Atmosphäre uns zu maximaler Effizienz bei der Nutzung fossiler Brennstoffe zwingt. Und Klimaschutz ist Zivilisationsschutz - die größte Herausforderung, der sich Menschen je stellen mussten. MUSSTEN! Die Physik verhandelt nicht mit uns. 

Die Technologien für eine Maximierung der Energieeffizienz haben wir zum großen Teil schon. Wir müssen sie nur einsetzen. Das Problem liegt nicht im Können, sondern im Tun. 

 Es gibt nichts Gutes, außer man tut es. 

Im Bereich der effizienten Energieumwandlung  ist die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) das  wichtigste Organisationsprinzip.  

Die Umwandlungsverluste sind das größte "Loch" in der Energiebilanz, das es zu stopfen gilt. Ein Viertel der Primärenergie, mehr als jeweils in Industrie, Haushalten und Gewerbe oder Verkehr verbraucht werden, geht dort ungenutzt verloren. Die effektivste und wirtschaftlichste Methode, um dieses Loch zu stopfen, ist KWK.  

Warum ist das so? Weil KWK mit modernen Technologien ein Maximum an Exergie (=Arbeitspotenzial) aus der Primärenergie nutzt, ohne dass die dabei immer entstehende Wärme vergeudet wird, wie bei herkömmlichen Kraftwerken. 

KWK kommt hat sich zur Aufgabe gemacht, zu der notwendigen Auseinandersetzung mit dem Klimawandel und ansteigenden Energiepreisen durch Information und Motivation einen Beitrag zu leisten.

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Letzte Änderung: Monday, 18.01.2016-
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