Kraft-Wärme-Kopplung
Bei einer mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) betriebenen Energiewandlungsanlage wird sowohl die bei der chemischen oder physikalischen Verwertung von Energieträgern entstehende thermische Energie (Wärme) als auch die die durch Energieumwandlung erzeugte elektrische Energie genutzt.
Im Gegensatz zu thermischen Elektrizitätswerken, die nur auf Stromproduktion ausgelegt sind, wird bei KWK-Anlagen durch die gleichzeitige Nutzung der Abwärme ein sehr viel höherer Gesamt-Wirkungsgrad erreicht, wodurch wiederum Brennstoff eingespart wird (Umweltschutz). Diese Steigerung der Wirkungsgrades geht allerdings mit einer Verringerung der Stromproduktion einher, da die Enthalpiedifferenz des Dampfes nicht vollständig in der Dampfturbine ausgenutzt werden kann. Bei konventionellen Kraftwerken wird die Restwärme dagegen über den Kondensator und Kühlturm in die Umwelt abgelassen. Eine besondere Rolle spielt die KWK im Zusammenhnag mit der Nutzung regenerativer Energien, also beispielsweise bei der Stromerzeugung aus Solarthermie und aus Geothermie.
Man unterscheidet zwischen strom- und wärmegeführten KWK-Anlagen nach der Priorität, die jeder der beiden Energieformen zugemessen wird - stromgeführte Anlagen optimieren den Stromertrag, wärmegeführte Anlagen den Wärmeertrag, jeweils zu Lasten der anderen Energieform.
Die gewonnene Wärme wird als heißes Wasser oder Dampf über Rohrleitungen zur Gebäudeheizung oder für industrielle Zwecke verwendet.
Eine häufige Anwendung sind so genannte Blockheizkraftwerke (BHKW). Während bei diesen die Wärmeversorgung auf die nähere Umgebung beschränkt ist (zum Beispiel auf einen Häuserblock), dienen Großanlagen zur flächigen Fernwärme-Versorgung. Bei dieser Anwendung sind jedoch die Leitungsverluste wesentlich höher als bei Blockheizkraftwerken, wodurch die Effizienz des Energieeinsatzes sinkt.
KWK-Anlagen können unter anderem sein:
- Dampfturbinen-,
- Gasturbinen-,
- Verbrennungsmotoren- oder
- Brennstoffzellen-Anlagen
Von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung spricht man, wenn die Anlage zusätzlich Kälte erzeugen kann.
KWK-Gesetz
Mit dem Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz) wird in der Bundesrepublik Deutschland der Ausbau von KWK-Anlagen gefördert. Die Betreiber begünstigter KWK-Anlagen erhalten bis zum Jahr 2010 einen Zuschlag von 5,11 Cent pro in das Stromnetz eingespeister Kilowattstunde. Durch eine verstärkte Nutzung von KWK-Anlagen soll eine zusätzliche Minderung der Kohlendioxid-Emission erreicht werden. Das KWK-Gesetz trat am 1. April 2002 in Kraft.