Nur ca. 40 % der eingesetzten Energie kommt beim Verbraucher an


Kraftwerksturbine
Quelle: Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG

Funktionsweise eines Naturzug-Nasskühlturm
Quelle: VSE AG

Ein Kraftwerk ist eine Anlage, die nur Strom erzeugt. Solche Anlagen werden auch als Wärme- oder Kondensations-Kraftwerke bezeichnet, da die Stromproduktion über den Umweg der Wärmeerzeugung realisiert wird. Die anfallende Abwärme muss durch Kühlanlagen (z.B. Kühltürme) mittels Kondensation gekühlt werden, also vernichtet werden muss.
Aber auch reine Stromerzeugungsanlagen werden als Kraftwerke bezeichnet.

Kraftwerks- bzw. Anlagenarten

  • Wärmekraftwerk
    • Kohlekraftwerk
    • Heizölkraftwerk
    • Erdgaskraftwerk
    • Biomassekraftwerk
    • Biogasanlage
    • Müllverbrennungsanlage
  • Wasserkraftwerk
    • Speicherkraftwerk
    • Pumpspeicherkraftwerk
  • Meereskraftwerk
    • Gezeitenkraftwerk
    • Wellenkraftwerk
    • Meeresströmungskraftwerk
  • Windkraftanlage
  • Solarthermische Solarkraftanlage
  • Kernkraftwerk

 

 


In größeren Leistungsbereichen werden bereits eine Vielzahl von BHKW-Anlagen betrieben. Bei kleineren Leistung werden seit einiger Zeit ebenfalls kompakte, anschlussfertige Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (Mini-BHKW) angeboten. Diese werden direkt im Heizraum aufgestellt.

Prinzip einer Wärme-Kraft-Kopplung
Quelle: BHKW-Infozentrum Rastatt

Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. Motor, Gasturbine) treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen Strom dem Verbraucher zur Verfügung. Evtl. kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Energie wird entweder zur Dampferzeugung (Prozeßwärme) genutzt und/oder durch Wärmetauscher zur Trinkwassererwärmung. Als konventionelle Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen die Dampfturbine, der Verbrennungsmotor sowie die Gasturbine zur Verfügung. Neuere Technologien wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor erweitern die bestehenden KWK-Technologien.
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.
In den meisten Fällen setzt sich eine BHKW-Anlage aus folgenden Hauptkomponenten zusammen
  • 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

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, andere wollen bis 2016 fertig sein. Vermutlich wird die Brennstoffzelle viele Technologien verdrängen oder gar ersetzen. Quelle: scon-marketing GmbH

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