Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im EWärmeG

Kraft-Wär­me-Kopp­lung oder kurz KWK bezeich­net die gleich­zei­ti­ge Erzeu­gung von Strom und Wär­me. In einem kon­ven­tio­nel­len Kraft­werk wird übli­cher­wei­se nur ca. ⅓ der ein­ge­setz­ten Brenn­stoff­ener­gie in Strom umge­wan­delt. Die rest­li­chen ⅔ wer­den als Abwär­me über den Kühl­turm an die Umwelt abge­ge­ben und somit nicht sinn­voll ver­wer­tet. Im Gegen­satz dazu arbei­tet eine KWK-Anla­ge deut­lich effi­zi­en­ter, da sowohl der Strom, als auch die anfal­len­de Wär­me und somit der gesam­te Brenn­stoff (fast) voll­stän­dig genutzt wird. So eine KWK-Anla­ge wird gewöhn­lich Block­heiz­kraft­werk oder kurz BHKW genannt.

Einsatzorte von kleinen und großen BHKW

Der am häu­figs­ten ein­ge­setz­te BHKW-Typ ist der Gas­mo­tor. Die­ser kommt aus dem LKW- oder PKW-Bereich und wur­de auf den sta­tio­nä­ren Ein­satz in einem BHKW wei­ter­ent­wi­ckelt und opti­miert. Es wer­den aber alter­na­tiv auch Gas­tur­bi­nen, Brenn­stoff­zel­len, Stir­ling-Moto­ren und ande­re Strom­erzeu­gungs­an­la­gen ein­ge­setzt. Dem­entspre­chend wird als Brenn­stoff über­wie­gend Erd­gas ver­wen­det; je nach Anfor­de­rung aber auch Öl, Flüs­sig­gas oder Was­ser­stoff. In grö­ße­ren Anla­gen mit meh­re­ren Mega­watt (MW) elek­tri­scher Leis­tung wer­den auch fes­te Brenn­stof­fe wie Holz oder Koh­le ein­ge­setzt. Hier­bei wird mit der Abgas­wär­me Dampf erzeugt und somit über eine Dampf­tur­bi­ne Strom pro­du­ziert. Bei klei­ne­ren Anla­gen wer­den auch ORC-Anla­gen (ORC = Orga­nic Ran­ki­ne Cycle) ein­ge­setzt. Dies ist auch ein Dampf­pro­zess, jedoch wird hier­bei ein ande­res Medi­um als Was­ser genutzt.

Im Wohn­be­reich wer­den die kleins­ten BHKW ein­ge­setzt. In einem Mehr­fa­mi­li­en­haus liegt die elek­tri­sche Leis­tung bei 5 bis 50 kW. In einem Ein- oder Zwei­fa­mi­li­en­haus wer­den noch klei­ne­re BHKW mit einer Leis­tung von 1 bis 5 kW eingesetzt.

Ein wirt­schaft­li­cher Betrieb setzt einen aus­rei­chen­den Strom- und Wär­me­be­darf vor­aus, um auf hohe Nut­zungs­stun­den des BHKW zu kom­men. Hier­für wird das BHKW so aus­ge­legt, dass es die Grund­last­wär­me abdeckt. Leis­tungs­spit­zen im Win­ter kön­nen durch einen zusätz­li­chen Gas­kes­sel abge­deckt werden.

KWK-Anla­gen haben ein sehr gro­ßes Ein­satz­spek­trum. Neben dem Ein­satz von Kleinst­an­la­gen in Wohn­häu­sern nut­zen Unter­neh­men die Wär­me und den pro­du­zier­ten Strom von grö­ße­ren BHKW auch direkt in ihrem Betrieb (Leis­tungs­be­reich 100 bis 5.000 kW). Hotels, Kran­ken­häu­ser und Schwimm­bä­der nut­zen BHKW um Warm­was­ser, Heiz­wär­me und Strom zu erzeu­gen (Leis­tungs­be­reich 5 bis 1.000 kW). Kraft­wer­ke mit einer Grö­ße von meh­re­ren 100 MW elek­tri­scher Leis­tung kön­nen die Abwär­me auch in ein Wär­me­netz ein­spei­sen und den Strom in das öffent­li­che Netz ein­flie­ßen lassen.

Eine antei­li­ge Anrech­nung ist durch die fol­gen­den For­meln möglich:

Pau­scha­le Berech­nung für Klein­an­la­gen (≤ 20 kWel) nach § 11.2 Satz 3 EWärmeG

Anteil Ersatz­maß­nah­me [%] ≙ kWh/​m² pro Jahr = elek­tri­sche Leis­tung [kW] × pro­gnos­ti­zier­te Voll­last­be­triebs­stun­den [h/​Jahr] /​ Wohn­flä­che [m²]

Ein­zel­fall­be­rech­nung für grö­ße­re Anla­gen (> 20 kWel) nach §§ 3 Nr. 4 und 20.6 EWärmeG 

Anteil Ersatz­maß­nah­me [%] = pro­du­zier­te Wär­me­men­ge KWK [kWh] /​ gesam­ter Wär­me­en­er­gie­be­darf [kWh] × 50 % × 15 %

Ist der Wert grö­ßer oder gleich 15 %, sind die Vor­schrif­ten voll­stän­dig erfüllt. Ansons­ten ist die antei­li­ge Erfül­lung fol­gen­der­ma­ßen zu berechnen:

Erfül­lungs­grad [%] = Anteil Ersatz­maß­nah­me [%] /​ 15 % × 100 %