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Wird in einer Anlage gleichzeitig Wärme und Strom (Kraft) erzeugt, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Geschieht dies in einer kompakten Anlage und nicht in einem Heizkraftwerk, so handelt es sich dabei um ein Blockheizkraftwerk (BHKW).
Bei Kleinanlagen treibt meist ein Diesel-, Gas- oder Biogasmotor den Generator an, der Strom erzeugt. Die im Kühlwasser und in den Abgasen des Motors enthaltene Wärme wird gleichzeitig durch Wärmetauscher ausgekoppelt und für Heizzwecke genutzt. Durch die Nutzung der Abwärme bei der Kraft-Wärme-Kopplung, lässt sich der Energienutzungsgrad des Gesamtprozesses auf 80 – 90% erhöhen. Beim Stromerzeugungsprozess in herkömmlichen Kraftwerken verpufft die Abwärme ungenutzt. Deshalb liegt der Energienutzungsgrad hier nur bei 30 – 40 %. Durch den Einsatz von KWK wird deshalb auch die CO2-Emission gegenüber herkömmlichen Kraftwerken um bis zu 30% reduziert. Da Strom und Wärme dezentral dort erzeugt werden, wo sie auch genutzt werden, treten zudem nur minimale Übertragungsverluste auf.
Vorausetzungen
Voraussetzung für den sinnvollen Einsatz der KWK ist der gleichzeitige Bedarf an Strom und Wärme sowie möglichst große Nähe des BHKW zum Endverbraucher.
Die grundlegenden Parameter für die Auslegung des BHKW sind der Wärme- und Strombedarf. Anhand von Jahresdauerlinien und Tagesganglinien (Lastkurven) wird die erforderliche thermische bzw. elektrische Leistung des BHKW ermittelt.
Die Auslegung des BHKW verfolgt dabei drei Ziele:
- Minimierung der zur Wärme- und Stromversorgung eingesetzten Brennstoffe
- Reduzierung der Schadstoffemissionen
- wirtschaftlicher Betrieb des BHKW-Systems
Einsatz
Die typischen Einsatzobjekte von BHKW zeichnen sich durch einen kontinuierlichen Wärmeverbrauch über das ganze Jahr aus. Beispielsweise:
- Hallenbäder
- Krankenhäuser
- Pflegeheime
- Wohnanlagen
- Verwaltungsgebäude
- kleine Gewerbeobjekte
- Industriegebäude mit entsprechendem Prozesswärmebedarf
- Nahwärmenetze mit gestreuter Gebäudecharakteristik
- klimatisierte Objekte (Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung)
Mini-BHKW
Sehr kleine Anlagen werden Mini-BHKW genannt. Dies sind kompakte, anschlussfertige KWK-Anlagen. Der Motor, der Generator zur Stromerzeugung und die Wärmetauscher sind in einem Block montiert, der als kompakte Einheit einschließlich der Systemsteuerung geliefert wird. Sie werden als Seriengeräte industriell gefertigt und müssen am Aufstellort nur noch angeschlossen werden. Ihre Leistung beträgt typischerweise bis 6 kWelektrisch bzw. 14 kWthermisch. Damit eignen sie sich z.B. auch für den Einsatz in Einfamilienhäusern und kleineren Mehrfamilienhäusern.
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