Was ist Kraft-Wärme-Kopplung? Effiziente Energieproduktion für Gebäude und Fernwärmenetze

Was ist Kraft-Wärme-Kopplung? Effiziente Energieproduktion für Gebäude und Fernwärmenetze

Mit dieser modernen Lösung, mit der sich gleichzeitig elektrischer Strom und Wärme erzeugen lassen, wird Energie hocheffizient und umweltfreundlich erzeugt und dadurch die Kosten für Gebäudeheizungen und elektrischen Strom gesenkt.

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Kombiniertes Energiemanagement auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung ist eine moderne Lösung, mit der sich gleichzeitig elektrischer Strom und Wärme erzeugen lassen. Durch die Verwendung von Systemen mit Kraft-Wärme-Kopplung wird Energie hocheffizient und umweltfreundlich erzeugt, wodurch die Kosten für Gebäudeheizungen und elektrischen Strom gesenkt werden.

Steigende Energiekosten zwingen Unternehmen dazu, sich wesentlich stärker auf ihre Kostenstruktur zu fokussieren. Hinzu kommt ein gestiegenes Umweltbewusstsein in der Gesellschaft, welches die Einstellung der Unternehmen zum Energieverbrauch beeinflusst. Diese beiden Faktoren führen dazu, dass sich alternative Energien wie Sonne, Wind, Wasser und Biomasse zunehmender Beliebtheit erfreuen und der Umgang mit fossilen Brennstoffen ökonomischer wird.

Dadurch gewinnt die Energieerzeugung mittels Blockheizkraftwerken rapide an Bedeutung, da diese Form der Energiegewinnung sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile mit sich bringt.

Wie funktioniert Kraft-Wärme-Kopplung?

Beim kombinierten Energiemanagement auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung werden mit nur einem Gerät gleichzeitig elektrischer Strom und Wärme erzeugt. Hierfür werden sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW) eigesetzt. Hauptelement eines Blockheizkraftwerks ist ein hocheffizienter Gasmotor, der einen Generator antreibt und so Strom erzeugt. Die Abwärme des Motors und der Abgase werden über Wärmetauscher zurückgewonnen und als Heizwärme genutzt. Die Wärme kann über ein Wärmenetz an verschiedene Kunden verteilt und für die Heizung oder die Warmwasserbereitung verwendet werden.

Eine Heizzentrale mit Kraft-Wärme-Kopplung kann somit einen Teil der benötigten Wärmeenergie eines Gebäudes liefern und gleichzeitig elektrischen Strom erzeugen. Durch kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme werden Energieverluste minimiert und die Primärenergie des Treibstoffs weitestgehend ausgenutzt. So sind Wirkungsgrade von fast 90% möglich.

Funktionsprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung in Blockheizkraftwerken zur doppelten Nutzung von Primärenergie: Ein Motor treibt einen Generator an, die Abwärme wird als Heizwärme genutzt.

Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung – Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit

Die kombinierte Erzeugung von Wärme und elektrischem Strom ermöglicht eine bessere Ausnutzung der Primärenergie als eine getrennte Erzeugung bei gleichzeitiger Senkung des Brennstoffverbrauchs. Durch die effizientere Nutzung von Brennstoff sinken die Kohlendioxid-Emissionen. Die Integration eines Blockheizkraftwerks in eine bestehende Heizanlage senkt zudem die elektrischen Betriebskosten. Es muss weniger elektrischer Strom eingekauft werden, Netzgebühren und andere Abgaben werden erlassen und das Preisrisiko sinkt. Zudem kann ein Blockheizkraftwerk als Notstromaggregat eingesetzt werden, was die Ausfallsicherheit deutlich erhöht.

Investitionen kleiner und mittelgrosser Unternehmen in Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung werden in vielen Ländern der EU so auch in der Schweiz durch Förderprogramme unterstützt. Unternehmen, die auf kombiniertes Energiemanagement auf Basis von Kraft-Wärme-Kopplung setzen, kommen oftmals in den Genuss von Zertifikaten, Steuerbefreiungen, Investitionszulagen, kostenlosen Treibhausgasemissionszertifikaten usw.

PowerBloc-Blockheizkraftwerke

Die Zuverlässigkeit und die niedrigen Energiekosten der kombinierten Erzeugung machen Blockheizkraftwerke immer beliebter. Zudem ist der Schadstoffausstoss deutlich niedriger als bei dezentraler Wärmeerzeugung. In den kommenden Jahren werden solche Anlagen deshalb zu den wichtigsten Technologien für die wirtschaftliche Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme für kleine und mittelgrosse Einrichtungen, aber auch für lokale Elektrizitäts- und Wärmeversorger zählen.

PowerBloc-Blockheizkraftwerke sind ein Beispiel für Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung. Sie bestehen aus einem Verbrennungsmotor, einem Generator, einem Wärmetauscher und einem Fernsteuerungssystem. PowerBloc-Blockheizkraftwerke sind dezentrale Stromerzeugungs-Anlagen. Sie erzeugen elektrischen Strom und Wärme nahe beim Verbraucher. Nur so lassen sich sehr hohe Primärenergie-Wirkungsgrade von bis zu 90% erzielen. Konventionelle Grosskraftwerke erreichen im Vergleich dazu nur Primärenergie-Wirkungsgrade zwischen 30 und 50%. Der Rest geht als Abwärme verloren. PowerBloc-Blockheizkraftwerke nutzen die Abwärme beispielsweise für die Heisswasserbereitung oder als Prozesswärme für Industrieanlagen. Die erzeugte elektrische Energie wird direkt im Gebäude verbraucht oder kann oft gegen Bezahlung ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Dank ihres hohen Wirkungsgrades sparen PowerBloc-Blockheizkraftwerke Energie und senken Kohlendioxid-Emissionen erheblich durch ressourcenschonende Nutzung. So stösst ein mit Erdgas betriebenes Blockheizkraftwerk fast 60% weniger Kohlendioxid aus. Blockheizkraftwerke von Hoval können auch mit Biogas betrieben werden.

PowerBloc-Blockheizkraftwerke für den Betrieb mit Erdgas oder Biogas variieren in ihrem elektrischen Leistungsbereich zwischen 43 und 532 kW und in den thermischen Leistungen zwischen 65 und 687 kW. So können sie je nach Bedarf sowohl für Mehrfamilienhäuser als auch für ganze Wohnanlagen oder Industriebetriebe eingesetzt werden.

Zusammenfassung

Aufgrund der modularen Konfiguration von Systemen für die Kraft-Wärme-Kopplung, der Verfügbarkeit der Anlagen, der umfangreichen Anwendungsmöglichkeiten, der einfachen Brennstoffversorgung und des relativ hohen Wirkungsgrads sind gasbetriebene Blockheizkraftwerke die effizientesten Anlagen für die Umwandlung der in den Brennstoffen enthaltenen Primärenergie in elektrischen Strom und Wärme. Sie ermöglichen Einsparungen von bis zu 30% der Primärenergie im Vergleich zu getrennter Erzeugung von Wärme und elektrischem Strom.

Blockheizkraftwerke werden insbesondere in der Industrie gerne für Einzeleinrichtungen mit relativ geringem Leistungsbedarf verwendet. Sie ersetzen dort die im Heizungsraum erzeugte bzw. aus dem Netz bezogene Wärme und den eingekauften Strom. Blockheizkraftwerke können somit in der verarbeitenden Industrie einen erheblichen Anteil des Dampfs, des Heisswassers und der Heissluft für technologische Zwecke, Heizung und Kühlung beisteuern und einen grossen Teil des Strombedarfs abdecken.

Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung hängt von der richtigen Anpassung an das Gebäude ab. Um ein Maximum der erzeugten Energie zu nutzen, muss die Wärmeleistung der Blockheizkraftwerke im Bezug zum Wärmebedarf des Gebäudes korrekt ermittelt werden.

Hoval analysiert verschiedene Szenarien und erstellt detaillierte Rentabilitätsberechnungen, die auf aktuellen Rahmenbedingungen basieren. Für mögliche Investoren ist dies ein besonders wichtiger Aspekt. Wenn Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen gut geplant sind, senken sie die Energiekosten und tragen zu geringeren Emissionen, insbesondere von Kohlendioxid, bei.

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