Kraft-Wärme-Kopplung / Wärme-Kraft-Kopplung
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bzw. Wärme-Kraft-Kopplung (WKK) ist die gleichzeitige Umwandlung von Primärenergie in mechanische oder elektrische Energie und Nutzwärme. Sie ist das effizienteste Prinzip zur energetischen Nutzung von fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen. Denn im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken, welche die bei der Stromerzeugung aus Brennstoffen unweigerlich entstehende Wärme über Kühltürme oder durch die Einleitung in Gewässer ungenutzt entsorgen, wird bei Einsatz von KWK die entstehende Wärme sinnvoll genutzt.
Viele große Kraftwerke erzeugen Strom, bei denen von der eingesetzten Primärenergie im Schnitt nur 38 % in Strom umwandelt werden. 62 % der Ursprungsenergie fallen als Wärme an, die oftmals nicht genutzt wird und z. B. über Kühltürme abgeführt wird. Um neben dem Strom auch die Wärme nutzen zu können, braucht man kleinere Kraftwerkseinheiten, die dezentral in der Nähe der Wärmeabnehmer arbeiten. > Hier ausführlicher

Die Verbrennungskraftmaschinen (Motor, Gasturbine) unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Art der Abwärme. Während bei Verbrennungsmotoren der größte Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, wird die Wärme beim Gasturbinenprozeß in einem höheren Temperaturbereich durch das Abgas abgegeben. Daraus resultieren u. a. auch die unterschiedlichen Anwendungsfelder dieser beiden Technologien. So werden Gasturbinen insbesondere im Bereich der Industrie zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozeßwärme (bis 500°C) eingesetzt, während die Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung ihre Anwendung finden.

• Motor, Gasturbine oder Stirlingmotor als Generatorantrieb / Brennstoffzelle
• Generator zur Stromerzeugung
• Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Abgas, Motorabwärme und Ölkreislauf
• Diverse elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung bzw. zum Kraftmaschinenmanagement
• Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung

Insbesondere im Bereich der Raumwärmebereitstellung wird das BHKW-System meistens durch einen Spitzenkessel sowie einen Wärmespeicher ergänzt.
Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

Die Vorteile eines BHKW sind vielfältig, aber für eine objektive Beurteilung müssen auch die zugehörigen Nachteile berücksichtigt werden.

Vorteile

• Bis zu 50 % niedrigere Energiekosten durch gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme
• Bis zu 90 % Nutzung der Primärenergie (hoher Wirkungsgrad)
• Bis zu 1/3 weniger Ausstoß des klimaschädlichen CO₂ durch gekoppelte Energieproduktion von Strom und Wärme
• Schonung der Energieressourcen
• Hohe Nachhaltigkeit
• Je nach Betriebsweise – Verbrennungsmotor, Stirlingmotor, Brennstoffzelle – große Flexibilität in der Auswahl der Energieträger (Erdgas, Flüssiggas, Biogas, Heizöl, Holzpellets)
• Mehr Unabhängigkeit von Energieversorgern.
• Weniger Zukauf teuren Stroms aus dem Stromnetz
• Bei einem Stromausfall erzeugt das Blockheizkraftwerk weiterhin Strom
• Wetterunabhängige Energieproduktion
• Kompakte, ausgereifte und geräuscharme Technik
• Platzbedarf wie ein konventioneller Wärmerzeuger
• Einfache Umstellung vom Gaskessel oder Ölkessel zum BHKW
• Mit der Brennstoffzellenheizung ein zukunftsfähiges Heizsystem
• Ein BHKW ist ein fester Bestandteil der Immobilie, was zu einer Wertsteigerung des Hauses führt, weil die Optik des Gebäudes nicht verändert wird.
• Fördergelder von Bund und Ländern

Nachteile

• Hohe Anschaffungs- und Installationskosten (je nach Anlage [ca. 15.000 € Heizung mit Brennstoffzelle für Ein- und Zweifamilienhäuser, 20.000 bis 25.000 Euro; je nach Notwendigkeit Zusatzkosten für Gas-Spitzenlastkessel, Pufferspeicher und Abgasführung, mindestens 30.000 €] Stand 2021)
• Hohe Wartungskosten
• Ohne Wärmebedarf keine Stromerzeugung
• Lange Betriebslaufzeiten erforderlich
• Exakte, individuelle Planung notwendig
• Abhängigkeit von der Preisentwicklung fossiler Energien
Quelle: net4energy GmbH

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Brennstoffzellen in BHKW's?
Bei der Brennstoffzelle handelt es sich noch um eine Zukunftstechnologie, die bisher nicht wirtschaftlich in BHKW angewendet werden kann, da sie noch viel zu teuer ist. Es handelt sich auch nicht um einen Motor im eigentlichen Sinne. Die Funktionsweise einer Brennstoffzelle beruht auf der "umgekehrten Wasserelektrolyse". Bei dem Prozess der Wasserelektrolyse wird Wasser mit Hilfe von Strom in die Bestandteile Sauer- und Wasserstoff aufgespalten. Die Brennstoffzelle kehrt dies um und hierbei entsteht Gleichstrom und Wasserdampf als "Abfallprodukt". Diese Technologie bietet viele Vorteile: ein extrem hoher elektrischer Wirkungsgrad von bis zu 50 %, sie arbeiten sehr leise, sind wartungsfrei und in Verbindung zum Beispiel mit einer Photovoltaikanlage absolut emissionsfrei, Doch da Wasserstoff in purer Form so gut wie gar nicht in der Natur kommt, muss dieser erst unter Energiezufuhr (also Elektrolyse) "hergestellt" werden. Darüber hinaus ist Wasserstoff extrem explosiv und daher gefährlich. Der Einsatz von Erdgas ist in diesem Zusammenhang sehr wahrscheinlich, denn aus diesem kann Wasserstoff extrahiert werden.
Einige Hersteller schätzen, dass Ihre Brennstoffzellen- Heizanlagen bis 2020 serienreif sind. Vermutlich wird die Brennstoffzelle viele Technologien verdrängen oder gar ersetzen. Quelle: scon-marketing GmbH

Kraft-Wärme-Kopplung / Wärme-Kraft-Kopplung
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bzw. Wärme-Kraft-Kopplung (WKK) ist die gleichzeitige Umwandlung von Primärenergie in mechanische oder elektrische Energie und Nutzwärme. Sie ist das effizienteste Prinzip zur energetischen Nutzung von fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen. Denn im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken, welche die bei der Stromerzeugung aus Brennstoffen unweigerlich entstehende Wärme über Kühltürme oder durch die Einleitung in Gewässer ungenutzt entsorgen, wird bei Einsatz von KWK die entstehende Wärme sinnvoll genutzt.
Viele große Kraftwerke erzeugen Strom, bei denen von der eingesetzten Primärenergie im Schnitt nur 38 % in Strom umwandelt werden. 62 % der Ursprungsenergie fallen als Wärme an, die oftmals nicht genutzt wird und z. B. über Kühltürme abgeführt wird. Um neben dem Strom auch die Wärme nutzen zu können, braucht man kleinere Kraftwerkseinheiten, die dezentral in der Nähe der Wärmeabnehmer arbeiten. > Hier ausführlicher

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