2. Technische Grundlagen
Die konventionelle Strom- und Wärmeerzeugung bedingt, dass Strom und Wärme getrennt erzeugt werden. Dabei entstehen große Energieverluste. Eine Form, wie Strom- und Wärmeerzeugung zusammengebracht werden, ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Durch die Verbindung der Wärme- und Stromerzeugung werden Energieverluste vermieden.
Kraft-Wärme-Kopplung ist nach § 2 Nr. 13 und 14 KWKG die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und in Nutzwärme in einer ortsfesten technischen Anlage. KWK-Anlage ist eine Anlage, in der Strom und Nutzwärme erzeugt werden. Dazu gehören Feuerungsanlagen mit Dampfturbinen-Anlagen, beispielsweise Gegendruckanlagen, Entnahme- oder Anzapfkondensationsanlagen, Feuerungsanlagen mit Dampfmotoren, Gasturbinen-Anlagen mit Abhitzekessel, Gasturbinen-Anlagen mit Abhitzekessel und Dampfturbinen-Anlage, Verbrennungsmotoren-Anlagen, Stirling-Motoren, Organic-Rankine-Cycle-Anlagen und Brennstoffzellen-Anlagen. Blockheizkraftwerke werden oft als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen betrieben.
Die BHKW können eine elektrische Leistung von etwa 2,5 kW bis über 50 MW haben. Als Brennstoffe werden Erdgas, Flüssiggas, Heizöl, Holzpellets und weitere Brennstoffe verwendet, wobei erdgasbetriebene BHKW sehr verbreitet sind.
Als Antrieb zur Stromerzeugung werden Verbrennungsmotoren und Stirlingmotoren verwendet. Die bei dem Prozess der Energieumwandlung auftretende Abwärme wird über einen Wärmetauscher der weiteren Nutzung zugeführt.
Gewöhnlich unterscheidet man zwischen wärme- und stromgeführten BHKW. Ein wärmegeführtes BHKW liegt vor, wenn sich die Leistungsabgabe des BHKW nach dem Wärmebedarf richtet. Bei einem stromgeführten BHKW wird die Leistung nach dem Strombedarf abgegeben.
Der Überschussstrom aus dem BHKW, welcher nicht am Standort verbraucht wird, kann in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist werden. In diesem Fall können die EEG- und KWK-Förderung in Anspruch genommen werden. Auf diesem Wege kann die herkömmliche fossile Kraftwerkskapazität für die Stromerzeugung reduziert werden. Dadurch können die CO2-Reduktionsziele schneller erreicht werden. Die Wirkungsgrade können durch die Kraft-Wärme-Kopplung deutlich gesteigert werden. Die nachfolgende Grafik verdeutlicht die mögliche Verwendung des Stroms und der Wärme aus einem BHKW.
BHKW werden insbesondere in größeren Wohngebieten, großen Dienstleistungsgebäuden, Industrie- und Gewerbegebieten sowie Krankenhäusern eingesetzt.